COMPRESSIVE STRENGTH ANALYSIS OF CONCRETE ADDED BY INGREDIENTS FINE GLASS POWDER AND CHARCOAL BRIQUETTE FINE POWDER ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS GELAS DAN SERBUK HALUS ARANG BRIKET Iqbal Fahmi Amrulloh Engineering, PT Adhi Karya (Persero) Tbk, DK. V, Kalimantan Jl. Milono 16, Klandasan Ulu, Balikpapan Selatan 76112, Kalimantan Timur e-mail:
[email protected]
ABSTRACT Lately the use of waste / effluent solids are often used as an ingredient added to the concrete mix. Various types of solid waste that is often used as an added ingredient mix concrete example powdered charcoal briquettes, gewelding, fiber, and others. This study aimed to determine the increase in maximum compressive strength of concrete with added material fine powder and a glass of fine powder of charcoal briquettes with fas value of 0.5 at 28 days. In this study, there are two types of research, namely the analysis of concrete compressive strength with ingredients added finely powdered glass and analysis of compressive strength of concrete with added material fine powder of charcoal briquettes. The variation of the addition of finely powdered glass of 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% by weight of cement. While variations addition of finely powdered charcoal briquettes of 0%, 5%, 10%, and 12.5% by weight of cement. Mixing method used is the American Concrete Institute (ACI). compressive strength value of the highest average of 38.933 MPa. With the addition of fine glass powder by 20% against the weight of the cement. Increased compressive strength of 31.55% when compared with normal concrete with compressive strength of 29.596 MPa. Levels of fine powder enhancer-an optimum cup of 19.5% to the weight of cement with a maximum compressive strength of 38.300 MPa. For concrete with added ingredients finely powdered charcoal briquettes, the compressive strength highest average of 38.593 MPa with the addition of finely powdered charcoal briquettes at 5% of the weight of the cement. Increased compressive strength of 30.40% when compared with normal concrete with compressive strength of 29.596 MPa. Keywords: fine glass powder, fine powder of charcoal briquettes, compressive strength of concrete, filler
ABSTRAK Akhir-akhir ini penggunaan limbah/benda padat buangan sering dimanfaatkan sebagai bahan tambah pada campuran beton. Berbagai jenis limbah padat yang sering digunakan sebagai bahan tambah campuran beton misalnya serbuk arang briket, gelas, serat, dan lain-lain. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui peningkatan kuat tekan maksimal beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas dan serbuk halus arang briket dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. Dalam penelitian ini terdapat dua jenis riset, yaitu analisis kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas serta analisis kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket. Adapun variasi penambahan serbuk halus gelas sebesar 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dari berat semen. Sedangkan variasi penambahan serbuk halus arang briket sebesar 0%, 5%, 10%, dan 12,5% dari berat semen. Metode pencampuran yang digunakan adalah metode American Concrete Institute (ACI). nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,933 MPa. Dengan penambahan serbuk halus gelas sebesar 20% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 31,55% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,596 MPa. Kadar penambah-an serbuk halus gelas yang paling optimum sebesar 19,5% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,300 MPa. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,593 MPa dengan penambahan serbuk halus arang briket sebesar 5% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 30,40% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,596 MPa. Kata kunci: serbuk halus gelas, serbuk halus arang briket, kuat tekan beton, filler
PENDAHULUAN Semakin berkembangnya teknologi beton di Era sekarang ini, maka semakin banyak pula inovasi untuk meningkatkan mutu beton dan untuk penyesuaian pekerjaan di lapangan. Salah satu inovasi tersebut adalah dengan menambah campuran proporsi beton normal dengan bahan tambah (Admixture). Admixture merupakan bahan-bahan yang ditambahkan pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari Admixture ini adalah untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk meningkatkan workability, penghematan biaya, atau untuk tuju-
an lain seperti penghematan energi. Akhir-akhir ini penggunaan limbah/benda padat buangan sering dibicarakan sebagai bahan tambah pada campuran beton. Berbagai jenis limbah padat yang sering digunakan sebagai bahan tambah campuran beton misalnya serbuk arang briket, gelas, serat, dan lain-lain. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui prosentase optimal penambahan serbuk halus gelas sehingga didapatkan hasil kuat tekan beton yang maksimal dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. Selain itu, penenelitian ini juga untuk mengetahui prosentase optimal penambahan serbuk halus
Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol.13/ No. 1/ Januari 2013/Iqbal Fahmi Amrulloh/ Halaman : 1-6 1
arang briket sehingga didapatkan hasil kuat tekan beton yang maksimal dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. Mengingat banyaknya permasalahan yang berhubungan dengan beton, maka dalam penelitian ini diberikan batasan masalah yang bertujuan untuk membatasi pembahasan agar tidak meluas dan batasannya menjadi jelas. Adapun yang menjadi batasan masalah sebagai berikut : 1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan Bangunan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Perancangan campuran adukan beton dengan metode American Concrete Institute (ACI). 3. Kuat tekan rencana beton adalah f’c = 20 MPa. 4. Ketentuan bahan penelitian yang digunakan, antara lain : a) Semen yang digunakan adalah semen Portland jenis I dengan merk Tiga Roda Indocement. b) Agregat kasar (batu pecah) berasal dari Wonogiri. c) Agregat halus (pasir) berasal dari Merapi. d) Air yang digunakan dari Laboratorium Bahan Bangunan, Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. e) Serbuk gelas diperoleh dengan menumbuk limbah gelas dari pengempul. f) Serbuk arang briket yang digunakan berasal dari PT. Tyfountex Indonesia. g) Serbuk gelas dan serbuk arang briket yang digunakan lolos saringan No. 200. 5. Prosentase bahan tambah serbuk halus gelas: 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% dari berat semen. 6. Prosentase bahan tambah serbuk halus arang briket: 0%, 5%, 12,5% dari berat semen. 7. Benda uji berupa silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 8. Tiap variasi penambahan serbuk halus gelas ataupun serbuk halus arang briket dibuat 5 sampel. 9. Nilai faktor air semen 0,5. 10.Tinjauan analisis penelitian adalah kuat tekan beton. 11.Umur beton yang diuji adalah 28 hari. TINJAUAN PUSTAKA Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunannya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (Portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive). Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen gabungan (bahan-bahan penyusun beton), diperlukan pengetahuan mengenai karakteristik masing-masing komponen. Pemilihan material yang layak komposisinya akan diperoleh beton yang efisien, memenuhi kekuat2
an batas yang disyaratkan dan memenuhi persyaratan serviceability yang dapat diartikan juga sebagai pelayanan yang handal dengan memenuhi kriteria ekonomi (Mulyono, 2004). Secara umum sifat beton digolongkan menjadi dua yaitu sifat yang berhubungan dengan kelebihan beton dan sifat yang berhubungan dengan kekurangan beton (Mulyono, 2004). Adapun kelebihan beton antara lain: dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi, mampu memikul beban berat, tahan terhadap temperatur yang tinggi dan biaya pemeliharaan yang kecil. Sedangkan kekurangan beton antara lain: bentuk yang telah dibuat sulit diubah, pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi, berat dan daya pantul suara yang besar. Bahan Tambah Bahan tambah adalah bahan yang selain unsur pokok beton (air, semen, dan agregat) yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera, atau selama pengadukan beton. Tujuannya untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam keadaan segara atau setelah mengeras. Bahan tambah dibagi menjadi dua yaitu Chemical Admixture (bahan-bahan admixture yang dapat larut dalam air) dan Mineral Admixture (bahan-bahan yang tidak dapat larut dalam air). Dalam penelitian ini akan digunakan bahan tambah mineral berupa serbuk halus gelas dan serbuk halus arang briket. 1. Bahan tambah serbuk halus gelas Serbuk halus gelas yang digunakan dalam penelitian ini berasal bari limbah botol gelas yang tidak digunakan lagi. Gelas adalah salah satu alat rumah tangga yang bahan utama penyusunnya adalah SiO2 dengan suhu 2000° C. Gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Komposisi bahan-bahan penyusun gelas dapat dilihat pada Tabel 1. 2. Bahan tambah serbuk halus arang briket Serbuk halus arang briket merupakan mineral admixture (additive). Serbuk arang briket didefinisikan sebagai butiran halus hasil residu pembakaran batu bara atau bubuk batu bara. Dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh serbuk halus arang briket akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat.
Dinamika TEKNIK SIPIL Analisis Kuat Tekan Beton dengan Bahan Tambah Serbuk Halus Gelas dan...
Tabel 1. komposisi bahan penyusun gelas Komposisi Kimia
Rumus Kimia
Silika Soda Abu Potasium Oksida Batu Kapur Magnesium Oksida Alumunium Oksida Besi Oksida Belerang Tri Oksida
SiO2 Na2O K2O CaO MgO
Persentase (terhadap bobot) 73 13 0,44 11,7 0,19
Al2O3
1,43
Fe2O3 SO3
0,049 0,19
METODE PENELITIAN Penelitian yang akan dilakukan yaitu dengan menggunakan metode eksperimental laboratorium yaitu dengan melakukan berbagai macam pengujian sehubungan dengan data-data yang direncanakan sebelumnya. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bahan Bangunan, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penelitian yang dilaksanakan terbagi atas empat tahapan sebagai berikut: 1) Tahap I : Sebelum dilakukan pembuatan campuran beton maka pada tahap ini dilakukan uji bahan dasar beton yang berupa agregat kasar dan halus. Pemeriksaan ini meliputi pemeriksaan zat organik dalam pasir, pemeriksaan kadar lumpur pada pasir dan batu pecah, pemeriksaan specific gravity dan absorbtion pasir dan batu pecah, pengujian SSD pasir, pengujian gradasi batu pecah, pemeriksaan berat satuan volume, pemeriksaan kadar keausan batu pecah. 2) Tahap II : Tahap ini merupakan tahap perencanaan campuran beton, pembuatan benda uji dan perawatan beton. Perbandingan jumlah proporsi bahan campuran beton dihitung dengan menggunakan Metode American Concrete Institute. 3) Tahap III : Dilakukan pengujian kuat tekan dan kuat sampel beton yang dilakukan setelah beton berumur 28 hari. 4) Tahap IV : Dari hasil pengujian yang dilakukan pada tahap III dilakukan analisis data. Analisis data merupakan pembahasan hasil penelitian, kemudian dari langkah tersebut dapat diambil kesimpulan penelitian.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk gelas Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk gelas dapat diliihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1. Hubungan kuat tekan beton dengan prosentase serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari
Gambar 2. Grafik polynomial kadar optimum penambahan serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari Dari hasil pengujian kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas (Tabel 2 dan Gambar 1) terlihat bahwa kuat tekan maksimum yang tercapai sebesar 38,93 MPa dengan prosentase penambahan 20%. Secara keseluruhan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas mampu mempertahankan nilai kuat tekan normal dan bahkan mampu selalu berada di atas nilai kuat tekan normalnya pada prosentase penambahan 5% sampai 25%. Sedangkan dari Gambar 2 terlihat kuat tekan maksimum yang dihasilkan sebesar 38,30 MPa dengan prosentase penambahan optimum sebesar 19,5%.
Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol.13/ No. 1/ Januari 2013/Iqbal Fahmi Amrulloh/ Halaman : 1-6 3
Tabel 2. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk gelas Prosentase penambahan 0 (Beton Normal)
5
10
15
20
25
No. Sampel 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Berat jenis (gr/cm3) 2,34 2,37 2,26 2,26 2,40 2,31 2,38 2,28 2,44 2,35 2,42 2,43 2,28 2,41 2,31 2,38 2,42 2,28 2,40 2,41 2,41 2,44 2,41 2,38 2,27 2,34 2,28 2,33 2,34 2,35
P max (N) 515000 530000 510000 520000 540000 680000 650000 580000 650000 630000 680000 660000 610000 650000 600000 580000 780000 520000 680000 660000 710000 790000 580000 650000 710000 680000 710000 650000 550000 750000
f’c (MPa) 29,14 29,99 28,86 29,43 30,56 38,48 36,78 32,82 36,78 35,65 38,48 37,35 34,52 36,78 33,95 32,82 44,14 29,43 38,48 37,35 40,18 44,70 32,82 36,78 40,18 38,48 40,18 36,78 31,12 42,44
f’c ratarata (MPa)
Prosentase perubahan f’c beton additive terhadap beton normal (%)
29,60
0
36,10
(+) 21,99
36,22
(+) 23,37
36,22
(+) 23,37
38,93
(+) 31,55
37,80
(+) 27,72
Tabel 3. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk arang briket Prosentase penambahan 0 (Beton Normal)
5
10
12,5
4
No. Sampel 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Berat jenis (gr/cm3) 2,34 2,37 2,26 2,26 2,40 2,42 2,40 2,36 2,35 2,37 2,07 2,03 2,04 2,00 2,00 2,12 1,91 1,81 2,17 2,11
P max (N) 515000 530000 510000 520000 540000 790000 750000 620000 630000 620000 120000 90000 129000 80000 90000 105000 60000 50000 60000 90000
f’c (MPa) 29,14 29,99 28,86 29,43 30,56 38,48 36,78 32,82 36,78 35,65 6,79 5,09 7,30 4,53 5,09 5,94 3,40 2,83 3,40 5,09
f’c ratarata (MPa)
Prosentase perubahan f’c beton additive terhadap beton normal (%)
29,60
0
38,59
(+) 30,40
5,76
(-)80,54
4,13
(-) 86,04
Dinamika TEKNIK SIPIL Analisis Kuat Tekan Beton dengan Bahan Tambah Serbuk Halus Gelas dan...
Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk arang briket Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk arang briket dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. 2.
Gambar 3. Hubungan kuat tekan beton dengan prosentase serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari
Gambar 4. Grafik polynomial kadar optimum penambahan serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari Dari hasil pengujian kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket (Tabel 3 dan Gambar 3) terlihat bahwa kuat tekan maksimum yang terjadi sebesar 38,59 MPa dengan prosentase penambahan 5%. Sedangkan pada penambahan serbuk halus arang briket 10% terjadi penurunan nilai kuat tekan yang sangat jauh yaitu dengan nilai kuat tekan sebesar 5,76 MPa. Sedangkan dari Gambar 4 didapatkan kuat tekan maksimum yang dihasilkan sebesar 34,30 MPa dengan prosentase penambahan optimum sebesar 3%.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,93 MPa dengan penambahan serbuk halus gelas sebesar 20% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 31,55% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,60 MPa. 2. Berdasarkan grafik kadar optimum penambahan serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari didapatkan kadar penambahan serbuk halus gelas yang paling optimum sebesar 19,5% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,30 MPa. 3. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,59 MPa dengan penambahan serbuk halus arang briket sebesar 5% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 30,40% bila di-bandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,60 MPa. 4. Berdasarkan grafik kadar optimum penambahan serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari didapatkan kadar penambahan serbuk halus arang briket yang paling optimum sebesar 3% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,30 MPa. 5. Fungsi serbuk halus gelas dominan sebagai filler yang mengisi rongga-rongga dalam campuran beton, meskipun memiliki kandungan silika cukup tinggi. Sedangkan serbuk halus arang briket mampu bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. SARAN Berdasarkan kesimpulan di atas dapat dibuat saran-saran yang bisa digunakan sebagai pertimbangan penelitian-penelitian selanjutnya: 1. Untuk menghasilkan campuran beton yang baik dan sesuai rencana, maka diperlukan pengetahuan yang cukup mengenai spesifikasi-spesifikasi dan sifat-sifat bahan yang digunakan dalam campuran beton. 2. Bahan-bahan dasar yang akan digunakan dalam campuran beton harus baik dan memenuhi syarat. 3. Dalam pembacaan Compression Tension Machine diperlukan ketelitian dan kecermatan agar nilai kuat tekan beton yang didapat memiliki akurasi yang tinggi. 4. Pada penelitisn selanjutnya, bisa juga dicoba dengan mencampur bahan tambah serbuk halus
Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol.13/ No. 1/ Januari 2013/Iqbal Fahmi Amrulloh/ Halaman : 1-6 5
gelas dan serbuk halus arang briket terhadap berat semen. Sehingga peran secara fisik dan kimia dapat dipadukan. DAFTAR PUSTAKA ASTM. (1996). Concrete and Aggregates. Vol. 04.02. Easton: MID. Departemen Perindustrian Republik Indonesia. (1980). Standar Industri Indonesia: Mutu dan Cara Uji Agregat Beton. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum. (1982). Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia. Bandung : Departemen Pekerjaan Umum. Departemen Pekerjaan Umum. (1989). Spesifikasi Bahan Bangunan Bagian A. Bandung : Yayasan LPMB. Departemen Pekerjaan Umum. (1990). Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Bandung : Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik. Departemen Pekerjaan Umum. (1991). Spesifikasi Bahan Tambahan untuk Beton. Bandung : Departemen Pekerjaan Umum. Elra. (2005). Pemakaian Variasi Bahan Tambah Gula Murni dan Abu Arang Briket Pada Campuran Beton Mutu Tinggi. Tugas Akhir. Surakarta : Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
6
Julianti, E., Nurminah, M. (2006). Teknologi Pengemasan. Medan : Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Mulyono, T.( 2004). Teknologi Beton. Yogyakarta : Penerbit ANDI. Murdock, L.J.et all. (1986). Bahan dan Praktek Beton. Jakarta : Penerbit Erlangga. Nugroho, R. (2006). Kapasitas Tekan dan Tarik Beton dengan Bahan Tambah Filler Abu Ampas Tebu dan Abu Arang Briket dengan Fas 0.45. Tugas Akhir. Surakarta : Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Rahayu, T. (2004). Karakteristik Air Sumur Dangkal di Wilayah Kartasura dan Upaya Penjernihannya. Penelitian Sains dan Teknologi, Vol. 5 : 104-124. Sriyadi, E. (2010). Analisis Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton dengan Bahan Tambah Abu Sekam Padi dan Bestmittel. Tugas Akhir. Surakarta : Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tjokrodimuljo, K. (1996). Teknologi Beton. Yogyakarta : Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Triharyanto, H. (2012). Analisis Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton dengan Bahan Tanbah Serbuk Arang Briket dan Besmitel. Tugas Akhir. Surakarta : Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dinamika TEKNIK SIPIL Analisis Kuat Tekan Beton dengan Bahan Tambah Serbuk Halus Gelas dan...
