PEMANFAATAN LIMBAH SERBUK KAYU (SAWDUST) SEBAGAI SUBTITUSI AGREGAT HALUS PADA CAMPURAN BETON Muhammad Fachri Fauzi 1 dan Nursyamsi 2 1 Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email: m_fachri_fauzi@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:njnursyamsi@gmail.com ABSTRAK Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Dalam menyediakan bahan-bahan beton akan menghasilkan limbah. Salah satunya adalah keberadaan limbah serbuk gergaji kayu (sawdust). Untuk itu, banyak hal yang telah dilakukan dalam rangka mendaur ulang guna mengatasi masalah keberadaan limbah ini. Salah satunya adalah teknologi beton serbuk kayu. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui workability, nilai kuat tekan dan kuat tarik serta memanfaatkan limbah serbuk kayu. Serbuk kayu yang digunakan adalah jenis kayu meranti. Serbuk kayu harus melalui proses mineralisasi sebelum dicampur dalam campuran beton. Beton campuran serbuk kayu ditambahkan dalam proporsi yang berbeda. Dalam hal ini, serbuk kayu digunakan menggantikan agregat halus berdasarkan volume agregat halus. Adapun variasi subtitusi serbuk kayu yang digunakan adalah 0%; 2,5%; 5%, 7,5%; 10%. Benda uji berupa silinder Ø 15 cm x 30 cm dan kuat tekan rencana 25 MPa. Setelah melalui masa perawatan selama 28 hari, hasil pengujian diperoleh berupa kenaikan pada nilai slump. Penurunan bobot isi sebesar 0,47%; 1,42%; 2,39%; 3,88% dari beton normal sehingga beton yang menggunakan serbuk kayu menjadi semakin ringan dibandingkan beton normal. Penurunan nilai kuat tekan sejalan dengan peningkatan kadar serbuk kayu sebesar 1,96%; 5,28%; 7,89%; 12,09% dari beton normal. Penurunan nilai kuat tarik sebesar 0,67%; 1,62%; 2,73%; 3,87% dari beton normal. Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan, kuat tarik belah dan bobot isi mengalami penurunan dengan bertambahnya persentase serbuk kayu yang ditambahkan pada campuran beton. Kata kunci: Serbuk kayu, kuat tekan, kuat tarik, proses mineralisasi. ABSTRACT Concrete is the main material for construction that is widely used around the world. In providing concrete materials will result in waste. One is the existence of the waste sawdust wood (sawdust). For that, a lot of things that have been done for solve the problem for recycling of waste. One is the concrete technology sawdust. The purpose of this research is to know the workability, compressive strength values and tensile strength and utilize waste sawdust. Sawdust used is a type of wooden meranti. Sawdust had to go through the process of mineralized before it is mixed in a concrete mix. Concrete is a mixture of sawdust is added in different proportions. In this case, sawdust used for replacing fine aggregate based volume of fine aggregate. As for the variation of substitution sawdust used is 0%; 2.5%; 5%, 7.5%; 10%. The test object in the form of cylinder Ø 15 cm x 30 cm and a powerful press plans 25 MPa. After going through the maintenance for 28 days, the test results are obtained in the form of a rise in the value of a slump. Decrease the value of a unit weight of 0,47%; 1,42%; 2,39%, 3,88% of normal concrete until concrete use sawdust be lighter than normal concrete. Decrease the value of a compressive strength in line with increased levels of sawdust of 1.96%; 5,28%; 7,89%; 12,09% of normal concrete. Decrease the value of tensile strength of 0.67%; 1.62%; 2,73%; 3,87% of normal concrete. The results showed compressive strength, tensile strength and unit weight have decreased with increasing percentages of sawdust is added to the concrete mix. Keywords: Sawdust, compressive strength, tensile strength, mineralized process.
PENDAHULUAN Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan diseluruh dunia. Banyak upaya yang dilakukan dimulai dari penerapan teknologi ramah lingkungan (Green Technology), bangunan ramah lingkungan (Green Building) yang mengadopsi reduce (mengurangi), reuse (menggunakan ulang), recycle (daur ulang) untuk bangunan yang ramah lingkungan. Beton merupakan gabungan dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive) yang membentuk massa padat. Sifat-sifat, karakteristik material penyusun beton, nilai perbandingan bahan-bahan, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan dan cara perawatan selama proses pengerasan akan mempengaruhi sifat, kekuatan dan keawetan dari beton yang dibuat. Serbuk kayu (sawdust) adalah limbah yang diperoleh dari hasil penggergajian kayu yang menggunakan mesin maupun manual. Pemanfaatan limbah kayu sekarang ini digunakan sebagai bahan pembuat lemari dan bercocok tanam. Pada penelitian ini, limbah kayu dimanfaatkan untuk pengganti sebagian agregat halus yang digunakan pada campuran beton. Di mana komposisi beton normal seperti pasir dan kerikil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui yang akan habis jika diambil secara terus menerus. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui workabilitas, berat isi, kuat tekan, dan kuat tarik beton yang menggunakan serbuk kayu dengan proses mineralisasi dan membandingkannya dengan beton normal. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai sumbangan informasi dan pengetahuan bagi semua pihak terutama yang berhubungan dengan penelitian beton yang menggunakan serbuk kayu dan menemukan solusi agar mendapatkan penggunaan beton yang lebih ramah lingkungan dan memenuhi kuat tekan rencana sebagai bahan rekomendasi tentang layak atau tidaknya serbuk kayu digunakan sebagai subtitusi pasir dalam pembuatan beton. METODE PENELITIAN Bahan/material 1. Semen Portland Menurut SNI 15-2049-2004, semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan di giling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain. Agar semen tetap memenuhi syarat meskipun disimpan dalam waktu lama, cara penyimpanan semen perlu diperhatikan. Semen harus terbebas dari bahan kotoran dari luar, semen dalam kantong harus disimpan dalam gudang tertutup, terhindar dari basah dan lembab dan tidak bercampur dengan bahan lain. Urutan penyimpanan harus diatur sehingga semen yang lebih dahulu masuk gudang terpakai lebih dahulu. (Mulyono, 2003) Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen portland tipe I yang diproduksi oleh PT. SEMEN PADANG dalam kemasan 1 zak 50 kg. 2. Agregat Halus (Pasir) Agregat halus (pasir) ialah agregat yang semua butirnya lolos ayakan no. 4 (4,8 mm) dan tertahan di ayakan no. 100 (0,15 mm). Agregat halus (pasir) yang dipakai dalam campuran beton diperoleh dari quarry Sei Wampu, Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan terhadap agregat halus meliputi: a. Analisa ayakan pasir; b. Pemeriksaan kadar air pasir; c. Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian pasir lewat ayakan no.200); d. Pemeriksaan kandungan organik (colometric test); e. Pemeriksaan kadar liat (clay lump); f. Pemeriksaan berat isi pasir; g. Berat jenis dan absorbsi pasir. 3. Agregat Kasar (Kerikil) Agregat kasar adalah agregat yang semua butirnya lolos ayakan ukuran 38 mm dan tertahan di ayakan no. 4 (4,8 mm). Agregat kasar (batu pecah) yang dipakai dalam campuran beton diperoleh dari quarry Sei Wampu, Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi : a. Analisa ayakan kerikil; b. Pemeriksaan kadar air kerikil; c. Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian lewat ayakan no.200); d. Pemeriksaan keausan menggunakan mesin pengaus Los Angeles; e. Pemeriksaan berat isi kerikil;
f. Berat jenis dan absorbsi batu pecah. 4. Air Air diperlukan dalam pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Semen tidak bisa menjadi pasta tanpa air. Air harus selalu ada di dalam beton cair, tidak saja untuk hidrasi semen, tetapi juga untuk mengubahnya menjadi suatu pasta sehingga betonnya lecak (workable). Air yang digunakan untuk campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organik atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Sebaiknya dipakai air merusak beton atau tulangan. Sebaiknya dipakai air tawar yang dapat diminum. Air yang digunakan untuk pembuatan benda uji adalah air yang berasal dari sumber air yang bersih. Secara pengamatan visual air yang baik dalam pembuatan beton yaitu air yang jernih, tidak berwarna dan tidak mengandung kotoran-kotoran seperti minyak dan zat organik lainnya. Dalam penelitian ini, air yang dipakai adalah air yang berasal dari PDAM Tirtanadi di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 5. Serbuk Kayu Serbuk gergajian kayu adalah salah satu jenis bahan limbah yang bersifat organik yang merupakan limbah yang terdapat pada lingkungan industri penggergajian kayu atau pengrajin furniture yang saat ini belum optimal pemanfaatannya. Serbuk gergaji kayu adalah serbuk kayu yang berasal dari kayu yang dipotong dengan gergaji. Serbuk yang akan digunakan memerlukan pengolahan yang disebut proses mineralisasi. Proses ini digunakan untuk mengurangi zat ekstraktifnya seperti gula, tanin dan asam-asam organik dari tumbuh-tumbuhan agar daya lekatan dan pengerasan semen tidak terganggu. Pemeriksaan yang dilakukan pada serbuk kayu adalah pemeriksaan kadar air serbuk kayu awal (sebelum proses mineralisasi), pemeriksaan kadar air serbuk kayu akhir (setelah proses mineralisasi) dan pemeriksaan berat isi serbuk kayu dalam keadaan longgar. Serbuk gergaji kayu merupakan limbah industri kayu yang ternyata dapat digunakan sebagai zat penyerap. Dimana proses kimianya adalah sebagai berikut : Dilihat dari reaksi di atas bahwa serbuk gergaji yang banyak mengandung selulosa setelah direndam dengan larutan kapur 5% selama ± 24 jam akan membentuk kalsium karbonat sebagai zat perekat (tobermorite) yang apabila bereaksi dengan semen akan semakin merekatkan butir-butir agregat sehingga terbentuk massa yang kompak dan padat. (Ida Nurwati,2006). Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, juga merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Pengertian kayu di sini adalah suatu bahan yang diperoleh dari hasil pemungutan pohon pohon di hutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut, serta diperhitungkan bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk sesuatu tujuan penggunaan. Demikian halnya dengan serbuk kayu pengergajian merupakan salah satu jenis partikel kayu yang berukuran 0,25 mm 2,00 mm, bobotnya sangat ringan dalam keadaan kering dan mudah diterbangkan oleh angin. (Dumanauw, J. F, 1990). Serbuk kayu yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu jenis meranti. Perencanaan Campuran (Mix Design) Perencanaan campuran beton dimaksudkan untuk mengetahui komposisi atau proporsi bahan-bahan penyusun beton. Proporsi bahan-bahan penyusun beton ini ditentukan melalui sebuah perancangan beton (mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis secara ekonomis. Dalam menentukan proporsi campuran dalam penelitian ini digunakan metode Departemen Pekerjaan Umum yang berdasarkan pada SK SNI T-15-1990-03. Tabel 1. Komposisi Campuran beton Jenis Volume Semen (kg) Pasir (kg) Kerikil (kg) Air (kg) Serbuk kayu (kg) (m³) 402,2 648,8 1153,4 185 BN 41,02 66,18 117,65 18,87 0 BSK 2,5% 41,02 64,52 117,65 18,87 0,198 BSK 5,0% 0,102 41,02 62,87 117,65 18,87 0,395 BSK 7,5% 41,02 61,21 117,65 18,87 0,593 BSK 10,0% 41,02 59,56 117,65 18,87 0,791
Pembuatan Benda Uji Pembuatan benda uji terdiri dari lima variasi campuran, yaitu campuran normal tanpa bahan tambahan, campuran dengan subtitusi serbuk kayu 2,5%; 5%; 7,5% dan 10% dari volume pasir. Benda uji berupa silinder Ø 15 cm 30 cm sebanyak 16 buah dengan rincian 8 sampel untuk pengujian kuat tekan dan 8 sampel untuk pengujian kuat tarik belah. Perawatan Benda Uji Perawatan (curing) dilakukan agar proses hidrasi selanjutnya tidak mengalami gangguan. Jika hal ini terjadi, beton akan mengalami keretakkan karena kehilangan air yang begitu cepat. Perawatan perlu untuk mengisi pori-pori kapiler dengan air, karena hidrasi terjadi di dalamnya dan untuk mendapatkan kekuatan tekan beton yang tinggi tetapi juga dimaksudkan untuk memperbaiki mutu dari keawetan beton, kekedapan terhadap air, ketahanan terhadap aus, serta stabilitas dari dimensi struktur. Perawatan benda uji dilakukan dengan merendam benda uji di dalam bak perendaman di laboratorium selama 28 hari. Pengujian Benda Uji 1. Pengujian slump berdasarkan SNI 03-1972-1990. Untuk pengujian slump menggunakan beton segar dan kerucut Abrams. 2. Pengujian bobot isi berdasarkan SNI 03-1973-1990. Untuk pengujian bobot isi menggunakan beton segar dan bejana. 3. Pengujian kuattekan berdasarkan SNI 03-1974-1990. Pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari untuk tiap variasi beton sebanyak 8 buah. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan menggunakan mesin kompres elektrik berkapasitas 200 ton yang digerakkan secara manual. 4. Pengujian kuat tarik belah berdasarkan SNI 03-2491-2002. Pengujian kuat tarik belah dilakukan dengan menggunakan Tensile Splitting Test (TST) yaitu suatu pembelahan silinder oleh suatu desakan kearah diameternya untuk mendapatkan kuat tarik belah. Pada mesin penguji ditambahkan suatu batangan agar dapat membagi beban merata pada panjang silinder. Pengujian dilakukan pada umur 28 hari. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian Slump Pengujian slump adalah pengujian paling sederhana dan yang paling sering dilakukan. karena kelecakkan beton segar sering diidentikkan dengan slumpnya. Tabel 2. Perbandingan Nilai Slump Persentase Penggantian Serbuk Kayu Terhadap Volume Pasir Nilai Slump (cm) 0% 10 2,5% 11 5,0% 13 7,5% 15 10,0% 18 Gambar 1. Grafik hubungan nilai slump terhadap kadar serbuk kayu Dari Tabel 2, dapat dilihat bahwa penggantian sebagian pasir dengan serbuk kayu mempengaruhi nilai slump yang terjadi, dimana dengan peningkatan persentase pemakaian serbuk kayu menghasilkan nilai slump yang
meningkat. Hal ini dikarenakan kadar air yang tinggi pada serbuk kayu saat proses mineralisasi (perendaman dalam air kapur) sebelum dimasukkan ke dalam campuran beton. 2. Pengujian Bobot Isi Beton Segar Tabel 3. Nilai Bobot Isi Beton Normal dan Beton Serbuk Kayu Variasi Beton Unit Weight (kg/m³) BN 2293,04 BSK 2,5% 2282,33 BSK 5,0% 2260,90 BSK 7,5% 2239,47 BSK 10% 2207,32 Gambar 2. Grafik Hubungan Nilai Bobot Isi Terhadap Kadar Serbuk Kayu Berdasarkan tabel dan grafik di atas, diperoleh hasil bahwa terjadi penurunan bobot isi beton pada penambahan kadar serbuk kayu 2,5%; 5%; 7,5% dan 10%. Penurunan bobot isi sebesar 0,47%; 1,42%; 2,39%; 3,88% dari beton normal sehingga beton yang menggunakan serbuk kayu menjadi semakin ringan dibandingkan beton normal. Beton menjadi semakin ringan seiring bertambahnya serbuk kayu. Ini dikarenakan berat isi serbuk kayu 9 kali lipat lebih ringan dibandingkan dengan berat isi pasir. Dikarenakan penambahan serbuk kayu pada penelitian ini kecil, maka penurunan berat jenis tidak terlalu signifikan. Menurut SNI 03-2847-2002, beton normal mempunyai berat satuan 2200 2500 kg/m³. Maka, beton termasuk beton normal. Apabila persentase serbuk kayu ditambahkan, maka berat jenis beton akan semakin kecil sehingga beton akan tergolong sebagai beton ringan (BJ 1900 kg/cm³). 3. Pengujian Kuat Tekan Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan rencana dalam penelitian ini sebesar 25 MPa. Berikut merupakan rekapitulasi hasil pengujian kuat tekan beton dari lima macam campuran yang dicoba, seperti pada tabel berikut: Tabel 4. Hasil Perhitungan Pengujian Kuat Tekan Beton
Gambar 3. Grafik hubungan kuat tekan terhadap kadar serbuk kayu Dari hasil pengujian silinder beton pada umur 28 hari terjadi penurunan nilai kekuatan beton yang signifikan sejalan penambahan serbuk kayu dengan variasi 2,5%; 5%; 7,5% dan 10%. Adapun penurunan kuat tekan beton pada penelitian ini terjadi karena sisa air pada serbuk kayu pada saat proses mineralisasi yang mengakibatkan kadar air pada campuran beton bertambah (faktor air semen ditambah sisa air dari serbuk kayu pada proses mineralisasi) sehingga campuran beton menjadi terlalu cair dan berdasarkan pengujian kadar air dan penyerapan, serbuk kayu 10 x lebih besar dibandingkan dengan pasir, dengan penyerapan yang besar ini sebelum dicampur serbuk kayu dikondisikan terlebih dahulu dalam kondisi jenuh agar tidak terjadi penyerapan yang besar terhadap air semen serta tidak adanya standar kadar air sebelum dicampurkan dalam campuran beton. Besarnya air yang diserap oleh serbuk kayu, akan mempengaruhi kekuatan beton, karena akan terjadi penguapan pada pengeringan beton. Penguapan air pada serbuk kayu membuat rongga-rongga pada beton sehingga akan mengakibatkan kekuatan beton akan berkurang. 4. Pengujian Kuat Tarik Belah Pengujian ini disebut juga Splitting test atau Brazillian test karena metode ini diciptakan di Brazil. Berikut merupakan rekapitulasi hasil pengujian kuat tekan beton dari lima macam campuran yang dicoba, seperti pada tabel berikut: Tabel 5. Hasil Perhitungan kuat Tarik Belah Beton Gambar 4. Grafik hubungan kuat tarik terhadap kadar serbuk kayu Dari hasil pengujian kuat tarik belah beton pada silinder beton pada umur 28 hari di peroleh hasil bahwa terjadi penurunan tegangan rekah beton pada penambahan kadar penggunaan serbuk kayu 2,5%; 5%; 7,5% dan 10%. Penurunan nilai kuat tarik belah sebesar 0,67%; 1,62%; 2,73%; 3,87% dari beton normal.
KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang diperoleh dan dari hasil pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan halhal sebagai berikut: a. Penggunaan serbuk kayu dengan proses mineralisasi pada campuran beton dengan subtitusi 2,5%; 5%; 7,5% dan 10% dari agregat halus dapat meningkatkan nilai slump. b. Dari hasil pengujian bobot isi beton segar diperoleh hasil bahwa terjadi penurunan bobot isi beton pada penambahan kadar serbuk kayu 2,5%; 5%; 7,5% dan 10%. Penurunan bobot isi sebesar 0,47%; 1,42%; 2,39%; 3,88% dari beton normal sehingga beton yang menggunakan serbuk kayu menjadi semakin ringan dibandingkan beton normal. c. Dari hasil pengujian kuat tekan silinder beton pada umur 28 hari diperoleh hasil bahwa terjadi penurunan kekuatan beton yang signifikan sejalan penambahan serbuk kayu dengan variasi 2,5%; 5%; 7,5% dan 10% dari volume agregat halus. Adapun penurunan nilai kuat tekan menjadi 1,96%; 5,31%; 7,89%; 12,09% dari beton normal. d. Dari hasil pengujian kuat tarik belah silinder beton pada umur 28 hari diperoleh hasil bahwa terjadi penurunan tegangan rekah beton sejalan penambahan serbuk kayu dengan variasi 2,5%; 5%; 7,5% dan 10% dari volume agregat halus. Adapun penurunan nilai kuat tarik menjadi 0,67%; 1,62%; 2,73%; 3,87% dari beton normal. e. Kuat tekan rencana tercapai yaitu sebesar 25 Mpa pada beton normal dan beton serbuk kayu dengan kadar 2,5% dan 5%. f. Dalam penelitian ini bahan pengganti yaitu serbuk kayu dengan proses mineralisasi tidak dapat menggantikan pasir untuk konstruksi yang menahan beban besar tetapi bisa digunakan untuk plesteran. 2. Saran Berdasarkan kesimpulan dan pembahasan sebelumnya maka dapat disarankan sebagai berikut: a. Perlu kiranya diteliti pengaruh serbuk kayu dengan proses mineralisasi terhadap uji elastisitas dan kuat lentur (flexture test) beton. b. Penelitian lebih lanjut diperlukan pada pembuatan beton dengan bahan isian serbuk gergaji dengan perbandingan campuran, persentase serbuk gergaji dan berat jenis bahan/kayu yang berbeda serta harus ditentukan standar kadar air serbuk kayu setelah proses mineralisasi sebelum pencampuran ke dalam beton. c. Diperlukan ditemukannya suatu cara atau metode yang khusus untuk mengolah serbuk gergaji sehingga kandungan zat ekstraktif dan zat-zat lain yang berpengaruh buruk pada pengerasan semen dapat di eliminer sekecil mungkin. DAFTAR PUSTAKA Dumanauw, J. F. 1993. Mengenal Kayu. Pendidikan Industri Kayu Atas, Semarang. Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Penerbit Andi. Murdock, L. J dan Brook, K. M. 1986. Bahan dan Praktik Beton. Edisi Keempat Terjemahan Stephanus Hindarko. Jakarta: Erlangga. Nurmawati, Ida. 2006. Pemanfaatan Limbah Industri Penggergajian Kayu Sebagai Bahan Subtitusi Pembuatan Paving Block. Skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. SNI 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Badan Standar Nasional.