BETON SEMI RINGAN DENGAN AGREGAT DAUR ULANG BRANGKAL PECAHAN GENTENG DAN TEMBOK BATA

Prosiding Seminar Nasional Kopwil 4, Volume 2 No.3 , 18 Juli 2006 ISSN : 0216-9681, halaman s.d

BETON SEMI RINGAN DENGAN AGREGAT DAUR ULANG BRANGKAL PECAHAN GENTENG DAN TEMBOK BATA Oleh : Cecilia G.S. Lauw Dosen tetap pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan. email : [email protected]

Abstraksi - Bertolak dari karakteristik materialnya, limbah padat berupa brangkal pecahan genteng tanah liat bakar dan bongkaran tembok bata, dapat ditingkatkan nilainya dengan cara didaur ulang menjadi agregat halus dan agregat kasar untuk pembuatan beton strukur dan non-struktur. Penelitian eksperimental di Laboratorium Teknik Struktur, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan, menunjukkan kuat tekan rata-rata kubus beton standar ukuran 15x15x15 cm umur 28 hari, dengan agregat halus dan kasar brangkal daur ulang, dengan w/c = 0.6 dan 0.8, untuk genteng dapat mencapai 22 MPa dan 17 MPa, sedangkan untuk tembok bata 17 MPa dan 13 MPa. Eksperimen lebih lanjut untuk beton dengan agregat kasar brangkal daur ulang dan pasir alam, dengan w/c = 0.5 dan 0.6, untuk genteng dapat mencapai 34 MPa dan 22 MPa, sedangkan untuk tembok bata hanya 21 MPa. Beton dengan agregat halus brangkal daur ulang dan agregat kasar split alam, dengan w/c = 0.5 dan 0.6, untuk genteng dapat mencapai 32 MPa dan 25 MPa, sedangkan untuk tembok bata 28 MPa dan 20 MPa. Untuk menentukan proporsi dan kuat tekan optimum beton agregat brangkal daur ulang, perlu dibuat dan diuji campuran coba, mengingat mutu brangkal pecahan genteng dan tembok bata dapat sangat bervariasi. Kata Kunci : Beton semi ringan, agregat Abstrac t - Based on its material characteristics, debris solid wastes such as broken terra-cotta roof tiles and masonry walls could be recycled into fine and coarse aggregates for making structural and non-structural concrete. Experimental investigations in Structural Engineering Laboratory, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Parahyangan Catholic University, showed that average 28 days compressive strength of 15x15x15 cm stanard concrete cubes, consisting fine and coarse aggregates from recycled debris , for w/c = 0.6 and 0.8, could reach 22 MPa and 17 MPa for roof tiles, while for masonry 17 MPa and 13 MPa. Further experiments for concrete consisting coarse aggregates from recycled debris and natural sand, for w/c = 0.5 and 0.6, could reach 32 MPa and 22 MPa for broken roof tiles, while for masonry only 21 MPa. Concrete consisting fine aggregates from recycled debris and natural crushed stone coarse aggregates, for w/c = 0.5 and 0.6, could reach 32 MPa and 25 MPa for broken tiles, while for masonry 28 MPa and 20 MPa. For proportioning concrete mixes and optimum concrete compressive strength using recycled debris aggregates, trial mixes should be made and tested, due to large variation in the quality of the debris . ………. 1. Latar Belakang Beton adalah bahan bangunan yang paling banyak digunakan karena mudah dibuat menurut ukuran dan bentuk yang diinginkan. Selain semen portland dan air, untuk membuat beton harus digunakan agregat halus dan agregat kasar yang umumnya berupa pasir dan batu pecah. Kedua tipe agregat ini besar pengaruhnya pada karakteristik beton yang dihasilkan. Batu pecah (split) diperoleh dengan cara memecah batu-batu besar, yaitu material alam yang sekali dipecah tidak dapat dipulihkan lagi ke bentuknya semula. Penambangan pasir dan batu secara terus menerus dan dalam volume yang besar, khususnya di sumber-sumber yang lokasinya dekat dengan

pusat/konsentrasi permukiman dapat mengganggu kelestarian alam dan keseimbangan ekosistem. Brangkal pecahan genteng dan bongkaran tembok bata, jika jumlahnya sangat banyak, misalnya pada proyek pembangunan yang harus melakukan pembongkaran bangunan lama terlebih dahulu, atau contoh kasus paling mutakhir yaitu puing-puing akibat dari gempa bumi 27 Mei 2006 di Jogyakarta, dapat menimbulkan kesulitan dalam mendapatkan lahan yang ekonomis yang dapat digunakan sebagai tempat pembuangan akhir. Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanis yang dimiliki oleh brangkal pecahan genteng dan tembok bata, membuka kemungkinan untuk secara tuntas menangani masalah limbah padat ini dengan cara

memproses dan mendaur ulang brangkal pecahan genteng dan tembok bata tersebut supaya dapat digunakan sebagai material bangunan, misalnya sebagai agregat halus dan agregat kasar untuk pembuatan beton struktur maupun non-struktur, bata semen dan paving block . Pemecahan masalah limbah dengan cara daur ulang ini selaras dengan kecenderungan pembangunan global masa kini, yaitu untuk sedapat mungkin mengolah dan memanfaatkan bahan limbah dengan tujuan menghemat konsumsi atas sumber-sumber alam, supaya kelestarian alam dan keseimbangan ekosistem tetap terjaga. 2. Karakteristik Agregat Daur Ulang Gambar 2. Agregat kasar genteng dan tembok bata daur ulang 100 AKTDU FM = 6.53

90 AHTDU FM = 3.28

80

% Lolos

70

Gambar 1. Brangkal yang akan di daur ulang

60 50 AHGDU FM = 3.18

40

AKGDU FM = 6.69

30 20

Brangkal yang akan di daur ulang seperti pada Gambar 1, berupa pecahan genteng terra-cotta (tanah liat bakar) dan bongkaran tembok bata yang berasal dari Proyek PT Bukit Sentul Tbk. Setelah melalui proses penghancuran, yang dapat dilakukan dengan mesin maupun secara manual, diperoleh agregat halus dan kasar genteng dan tembok bata. Berat jenis relatif dan absorpsi dari agregat halus genteng 2.263 dan 9.111%, sedangkan tembok bata 2.094 dan 18.114%. Berat jenis relatif dan absorpsi dan berat isi gembur kering oven agregat kasar (ukuran butir maksimum 20 mm) untuk genteng 2.194 dan 6.952% dan 1.125 kg/liter, sedangkan untuk tembok bata 2.113 dan 15.744% dan 1.085 kg/liter. Dari nilai berat jenis dan absorpsinya, maka agregat genteng lebih padat dari agregat tembok. Bentuk butiran agregat genteng juga lebih tajam dari pada agregat tembok. Fakta yang menarik adalah bahwa agregat tembok lebih banyak mengandung mortar dari pada bata merah, karena bata merah yang utuh biasanya sudah diambil atau dipisahkan dengan alasan dapat digunakan lagi. Lihat Gambar 2. Sebagai pembanding, digunakan pasir alam dengan berat jenis relatif 2.301 dan absorpsi 4.714%, dan split alam (ukuran butir maks. 20 mm) dengan berat jenis relatif 2.632 dan absorpsi 3.273% dan berat isi gembur kering oven 1.320 kg/liter.

10 0 0

0.15 1

0.3 2

0.6 3

1.2 4

2.4 5

4.8 6

9.6 7

12.5 8

199

Ukuran ayakan [mm]

Gambar 3. Gradasi agregat daur ulang Gradasi dan modulus kehalusan butir agregat halus dan kasar daur ulang, dilukiskan pada Gambar 3. AHTDU dan AKTDU singkatan dari agregat halus dan agregat kasar tembok daur ulang, sedangkan AHGDU dan AKGDU singkatan dari agregat halus dan agregat kasar genteng daur ulang. Gradasi dan modulus kehalusan butir agregat halus maupun kasar, untuk tembok maupun genteng daur ulang nilainya tidak jauh berbeda. 3. Proporsi Campuran Beton Proporsi campuran beton daur ulang tidak dapat dirancang dengan bantuan standar-standar yang lazim digunakan, misalnya SNI 03-2834-1992, SNI 03-3449-1994, ACI 211.1-91 dan ACI 211.2-91. Penyebabnya adalah karakteristik dari agregat daur ulang yang tidak termasuk dalam kategori agregat normal (alam) maupun agregat ringan (buatan). Secara lebih spesifik dapat disebutkan bahwa karena berat jenis yang lebih ringan dan absorpsi yang lebih besar, dan tekstur permukaan agregat daur ulang yang kasar, menyebabkan sifat-sifat dari beton daur ulang beda jauh dari beton normal. Dengan tujuan menghemat semen, campuran beton untuk setiap tipe agregat kasar dibuat dengan kadar

agregat kasar konstan, yaitu 900 kg/m3 , 868 kg/m3 dan 1056 kg/m3 untuk agregat kasar genteng daur ulang, tembok daur ulang dan split alam. Proporsi campuran beton dibuat untuk kondisi agregat jenuh permukaan kering (saturated surface dry, ssd). Proporsi campuran beton dengan agregat total halus dan kasar dari brangkal daur ulang, yang diberi kode BHKGDU (beton halus kasar genteng daur ulang) dan BHKTDU (beton halus kasar tembok daur ulang) diringkas pada Tabel 1. Guna meneliti pengaruh agregat kasar daur ulang saja pada kekuatan beton, dibuat dua campuran yang diberi kode BKGDU (beton kasar genteng daur ulang) dan BKTDU (beton kasar tembok daur ulang) untuk w/c = 0.5 dan 0.6. Sebagai agregat halus digunakan pasir alam. Proporsi campurannya diringkas pada Tabel 2. Tabel 1. Proporsi BHKGDU dan BHKTDU per m3 dengan agregat total brangkal daur ulang Nama w/c Semen Air Genteng Halus Genteng Kasar Tembok Halus Tembok Kasar Pasir alam Split alam Kadar Udara Berat Isi Kuat Tk. 28hr

[kg] [ltr] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [%] [kg] [MPa]

BHKGDU

BHKTDU

0.6 280 168 672 900 3.6 2020 22

0.6 288 173 639 868 2 1968 17

0.8 230 184 672 900 3.6 1986 17

0.8 236 189 639 868 2 1932 13

Berat isi beton pada Tabel 1, menunjukkan bahwa beton brangkal daur ulang termasuk kategori beton semi ringan, karena berat isinya 1900-2200 kg/m3 . Penggunaan pasir alam hanya sedikit meningkatkan berat isi beton. Tabel 2 menunjukkan bahwa beton brangkal daur ulang dengan agregat halus pasir alam masih termasuk kategori beton semi ringan. Pengaruh agregat kasar split alam pada kekuatan beton dengan agregat halus daur ulang, diteliti dengan dua campuran yang diberi kode BHGDU (beton halus genteng daur ulang) dan BHTDU (beton halus tembok daur ulang) untuk w/c = 0.5 dan 0.6. Proporsi campurannya diringkas pada Tabel 3. Terlihat bahwa jika split alam digunakan sebagai agregat kasar, maka berat isi beton segar dengan agregat halus brangkal daur ulang BHGDU dapat mencapai berat isi beton normal 2200 kg/m3 , sedangkan untuk BHTDU masih ada di perbatasan antara berat isi beton semi ringan dan beton normal. 4. Kelecakan Proses pengadukan beton agregat brangkal daur ulang dapat dilakukan dengan mesin pengaduk beton (molen). Akan tetapi, adukan beton brangkal daur ulang menghasilkan slump yang relatif kecil, meskipun tetap mudah untuk dipadatkan. Lihat Gambar 4.

Tabel 2. Proporsi BKGDU dan BKTDU, per m3 dengan agregat halus pasir alam Nama w/c Semen Air Genteng Halus Genteng Kasar Tembok Halus Tembok Kasar Pasir alam Split alam Kadar Udara Berat Isi Kuat Tk. 28hr

[kg] [ltr] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [%] [kg] [MPa]

BKGDU 0.5 0.6 329 280 165 168 900 900 655 683 3.6 3.6 2049 2031 34 22

BKT DU 0.5 0.6 339 288 169 173 868 868 673 702 2 2 2049 2031 21 21

Tabel 3. Proporsi BHGDU dan BHTDU, per m3 dengan agregat kasar split alam Nama w/c Semen Air Genteng Halus Genteng Kasar Tembok Halus Tembok Kasar Pasir alam Split alam Kadar Udara Berat Isi Kuat Tk. 28hr

[kg] [ltr] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [%] [kg] [MPa]

BHGDU 0.5 0.6 343 284 171 170 675 720 1056 1056 2 2 2245 2230 32 25

BHT DU 0.5 0.6 334 260 167 156 641 713 1056 1056 2 2 2198 2185 28 20

Gambar 4. Slump kecil Ditinjau dari aspek kelecakan, maka secara umum beton agregat tembok daur ulang menunjukkan slump yang sedikit lebih besar dari beton dengan agregat genteng daur ulang. Penyebabnya adalah butiran agregat halus tembok daur ulang yang kalah tajam dan kurang pipih jika dibandingkan dengan butiran agregat halus genteng daur ulang. 5. Kuat Tekan Beton Kinerja agregat dari pecahan genteng terra-cotta terbukti lebih baik dari agregat bongkaran tembok bata. Penyebabnya adalah butiran agregat genteng yang lebih padat dan keras dibandingkan agregat pasangan tembok bata. Agregat tembok daur ulang lebih lemah karena mengandung banyak butiran berwarna pucat, yaitu mortar pasangan tembok. Gambar 5, 6, 7 menunjukkan perkembangan kuat tekan berbagai tipe beton agregat daur ulang yang dibuat dengan proporsi sesuai Tabel 1, 2, 3. Hasil

kuat tekan dengan benda uji kubus 15x15x15 cm dilukiskan untuk umur 7, 14 dan 28 hari.

Untuk w/c = 0.6, BHKGDU maupun BHKTDU menunjukkan nilai kuat tekan yang relatif konstan setelah umur 14 hari. Bagian kurva yang mendatar menunjukkan bahwa kuat tekan BHKGDU maupun BHKTDU sudah mencapai nilainya yang optimum. BHKGDU w/c = 0.6 BHKGDU w/c = 0.8 BHKTDU w/c = 0.6 BHKTDU w/c = 0.8

Kuat Tekan Kubus [MPa]

25

20 15 BHGDU w/c = 0.5 BHGDU w/c = 0.6 BHTDU w/c = 0.5 BHTDU w/c = 0.6

10 5 0 0

7

14

21

28

35

Umur [hari]

Gambar 7. Kuat Tekan Beton Dengan Agregat Halus Daur Ulang dan Split Alam

Dibandingkan dengan BHKTDU, maka BKTDU dengan w/c = 0.6 sedikit meningkat kuat tekannya dari 17 MPa menjadi 21 MPa. Meskipun demikian, kuat tekan BKTDU tidak dapat ditingkatkan lagi meski dengan menambah kadar semen (w/c = 0.5).

20 15 10 5 0 0

7

14

21

28

35

Umur [hari]

Gambar 5. Kuat Tekan Beton Dengan Agregat Halus dan Kasar Daur Ulang 35

Dapat dilihat bahwa kinerja agregat daur ulang genteng lebih baik dari tembok bata, karena meski untuk w/c = 0.6, BKGDU relatif tidak meningkat kuat tekannya dibandingkan dengan BHKGDU, akan tetapi BKGDU masih dapat ditingkatkan kuat tekannya menjadi 34 MPa dengan menambah kadar semen (w/c = 0.5). Gambar 7 memperlihatkan penggunaan agregat halus daur ulang dikombinasikan dengan split alam, menghasilkan peningkatan kuat tekan BHTDU yang relatif lebih besar dari BHGDU. Meskipun demikian, untuk w/c yang sama kuat tekan BHTDU selalu lebih rendah dari BHGDU.

30

Kuat Tekan Kubus [MPa]

25

Pada Gambar 6 dilukiskan pengaruh agregat kasar daur ulang pada kuat tekan beton. Perkembangan kuat tekan BKGDU dan BKTDU dengan proporsi campuran sesuai Tabel 2, untuk w/c = 0.5 dan 0.6, dilukiskan untuk umur 7, 14 dan 28 hari.

35 30

30

Kuat Tekan Kubus [MPa]

Pada Gambar 5, untuk nilai w/c = 0.8 (beton kurus) maka agregat tembok bata menghasilkan kuat tekan BHKTDU umur 28 hari yang rendah cuma 13 MPa, sedangkan agregat genteng dapat menghasilkan kuat tekan BHKGDU mencapai 17 MPa. Meskipun demikian, dapat dilihat bahwa untuk nilai w/c = 0.6 BHKTDU dan BHKGDU dapat digunakan untuk beton struktur yang direncanakan tidak memikul beban terlalu besar, misalnya untuk rumah tinggal 1-2 lantai.

35

25 20

Kuat tekan beton BHGDU dan BKGDU sebesar 32-34 MPa dapat dianggap sebagai nilai kuat tekan maksimum yang dapat dicapai oleh beton dengan agregat genteng daur ulang sebagai agregat halus maupun kasar.

15 BKGDU w/c = 0.5 BKGDU w/c = 0.6 BKTDU w/c = 0.5 BKTDU w/c = 0.6

10 5

6. Kesimpulan

0 0

7

14

21

28

Umur [hari]

Gambar 6. Kuat Tekan Beton Dengan Agregat Kasar Daur Ulang dan Pasir Alam

35

1. Butiran agregat daur ulang dari pecahan genteng lebih padat dan lebih kuat dibandingkan dengan bongkaran tembok bata, tetapi masih kurang padat dan kalah kuat dari agregat alam. 2. Gradasi dan modulus kehalusan butir agregat halus maupun kasar, untuk tembok maupun genteng daur ulang nilainya tidak jauh berbeda. 3. Proporsi campuran beton daur ulang tidak dapat dirancang dengan bantuan standar-standar yang lazim digunakan, sebab agregat daur ulang tidak termasuk dalam kategori agregat normal alam maupun agregat ringan buatan.

4. Slump adukan beton brangkal daur ulang relatif kecil, meskipun tetap mudah untuk dipadatkan. 5. Berat isi beton dengan agregat daur ulang pada umumnya termasuk kategori beton semi ringan. 6. Kuat tekan beton dengan agregat total halus dan kasar daur ulang, mencapai nilai optimumnya yaitu 22 MPa untuk genteng dan 17 MPa untuk tembok bata pada w/c = 0.6. 7. Kuat Tekan beton dengan agregat kasar tembok daur ulang dan pasir alam, mencapai nilai optimumnya sebesar 21 MPa untuk w/c = 0.6, dan sulit untuk ditingkatkan lagi meskipun kadar semen ditambah. 8. Untuk beton dengan agregat halus atau agregat kasar daur ulang, kuat tekan beton 34-32 MPa dapat dianggap sebagai nilai kuat tekan maksimum yang dapat dicapai. 9. Kinerja agregat daur ulang genteng lebih baik dari tembok bata. Hal ini terlihat dari kuat tekan beton agregat genteng yang selalu lebih tinggi dari beton agregat daur ulang tembok. 10. Brangkal dapat di daur ulang menjadi agregat beton struktur, khususnya untuk struktur yang direncanakan untuk tidak memikul beban terlalu berat. Produk Lain yang Dapat Dibuat Dari Brangkal yang Didaur Ulang Bata semen dan paving block termasuk kategori mortar, yaitu beton yang tidak mengandung agregat kasar. Dengan demikian, bata semen dan paving block juga dapat dibuat dari agregat halus brangkal yang didaur ulang. Bentuk/model maupun ukuran bata semen dan paving block dapat dibuat sesuai dengan keinginan atau kebutuhan arsitektural. Demikian juga proporsi campurannya. Meskipun demikian, untuk mendapatkan produk yang padat dan kuat, pada produksi bata semen dan paving blok harus disertai dengan pemadatan dan penggetaran cetakan, yaitu dengan cara dipukulpukul (secara manual) atau dengan mesin (secara otomatis). Pustaka Acuan [1] Hansen, T.C., Recycling of Demolished Concrete and Masonry, RILEM Report 6, Report of Technical Committee 37-DRC Demolition and Reuse of Concrete, ISBN: 0-419-15820-0 and 0442-31281-4, Publisher: E & FN SPON, 1st ed., 1992. [2] Dhir, R.K., Henderson, N.A. and Limbachiya, M.C. (Team Editor), Sustainable Construction : Use of Recycled Concrete Aggregate, Proc. of the International Symposium organized by the Concrete Technology Unit, Univ. of Dundee and held at the Department of Trade and Indus-try Conference Centre, London, 11-12 Nov. 1998,

ISBN: 0-7277-2726-5, Publisher: Thomas Telford, 1st edition, 1998. [3] Tchobanoglous, G., Theise, H., and Vigil, S.A., Integrated Solid Waste Management, Engineer-ing Principles and Management Issues, ISBN: 0-07063237-5, Civil Eng. Series, McGraw-Hill Book Co., 1993. Ucapan Terima Kasih Atas nama Tim Peneliti, penulis menyampaikan terima kasih kepada penyandang dana penelitian, yaitu PT Bukit Sentul Tbk. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada rekan-rekan anggota Tim Peneliti yaitu Rudy S. Rusandi, Hermanto Subagijo, Freddy Gunawan, A. Hengky Purnomo, Kamil, Budy Prasatya A., Sally Rahayu, Dony Kurniawan, Doni Morris dan Joseph Handiyanto. Riwayat Singkat Penulis Sejak tahun 1975 penulis adalah dosen tetap pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan. Pada tahun 2002 menjadi Ketua Tim Penelitian “Pemanfaatan Brangkal Tembok Bata dan Pecahan Genteng yang Didaur Ulang Pada Proyek PT Bukit Sentul Tbk”. Tahun 2005 lulus dari Institut Teknologi Bandung, dengan disertasi “Studi Perilaku Join Pelat-BalokKolom Beton Bertulang Akibat Beban Lateral Dengan Memperhitungkan Efek P-delta”. Kini bertugas sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan, Jl. Ciumbuleuit 94, Bandung 40141, telp (022)-2033691, fax (022)2033692, email : [email protected]