PECAHAN MARMER SEBAGAI PENGGANTI PARSIAL AGREGAT KASAR SELF COMPACTING CONCRETE (SCC) Tjaronge M.Wihardi 1), Herman Parung 1), Kenedi Siswanto 2) dan Ambo Dalle 2) 1. Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Kampus Tamalanrea, Jl.Perintis Kemerdekaan KM. 10 Makassar Telp :0411-586200 Fax :0411-585188 E mail :
[email protected] 2. Alumni Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin
ABSTRAK Penambangan dan industri pengelolaan marmer juga menghasilkan limbah berupa pecahan-pecahan dan lumpur marmer. Abu terbang (fly ash) merupakan limbah dari pabrik yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya. Untuk mengurangi limbah abu terbang maka sejumlah pabrik semen mencampur abu terbang dengan semen portland sehingga menghasilkan semen portland pozzolan. Studi awal ini mencoba menggunakan pecahan marmer sebagai pengganti parsial agregat kasar dan semen portland pozzolan sebagai bahan pengikat dalam pembuatan Self Compacting Concrete (SCC). SCC adalah suatu beton yang mampu mengalir memenuhi ruang di dalam cetakan secara padat tanpa perlu digetarkan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa SCC yang mengandung pecahan marmer memiliki kelecekan aliran (slump flow) yang baik, dapat mengalir memenuhi ruang di dalam cetakan secara padat tanpa terjadi keropos, namun kuat tekan yang dicapai lebih rendah dibandingkan SCC yang menggunakan batu pecah secara keseluruhan sebagai agregat kasar. Kata Kunci: Semen portland pozzolan, Kelecekan aliran dan Kuat tekan.
PENDAHULUAN Di sekitar wilayah Pankajene dan Maros (Sulawesi Selatan), terdapat sejumlah penambangan dan industri pengelolaan marmer yang juga menghasilkan limbah berupa pecahan marmer dan lumpur marmer. Sebagian limbah pecahan marmer digunakan sebagai bahan timbunan
dan sebagian lagi dibuang. Dewasa ini sejumlah pabrik menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya. Batu bara yang telah terbakar menjadi limbah yang disebut abu terbang. Pembuangan limbah marmer dan abu terbang secara terus menerus dan dalam jumlah banyak akan merusak lingkungan di sekitarnya.
WIHARDI, PARUNG, SISWANTO, & DALLE, PECAHAN MARMER ….
1
Untuk mengurangi limbah abu terbang maka sejumlah pabrik semen mencampur abu terbang dengan semen portland sehingga menghasilkan semen portland pozzolan. Dalam usaha mengurangi kerusakan lingkungan maka studi awal ini menggunakan pecahan marmer sebagai pengganti parsial agregat kasar dan semen portland pozzolan sebagai bahan pengikat dalam pembuatan Self Compacting Concrete (SCC). SCC adalah suatu beton yang mampu mengalir memenuhi ruang di dalam cetakan secara padat tanpa perlu digetarkan. Pengujian dilaksanakan terhadap kelecekan aliran, berat jenis dan kuat tekan.
LANDASAN TEORI Self Compacting Concrete (SCC) SCC adalah suatu beton yang ketika masih berbentuk beton segar mampu mengalir melewati tulangan dan memenuhi seluruh ruang yang ada di dalam cetakan secara padat tanpa memerlukan proses pemadatan manual atau getaran mekanik. Untuk memperoleh beton yang mampu mengalir tanpa terjadi
segregasi material maka digunakan high range water reducer atau superplaticizer. Superplasticizer meningkatkan konsitensi pasta semen dan membuat pasta semen menyelimuti dan mengikat agregat dengan kuat sehingga beton mampu mengalir tanpa mengalami segregasi material. Selain itu, untuk dapat mengalir dengan baik maka volume agregat kasar sama dengan volume agregat halus di dalam desain campuran SCC. Diperlukan juga filler seperti abu terbang dan silica fume. Penelitian ini tidak menggunakan filler karena semen yang digunakan telah mengandung fly ash. Pecahan Marmer Marmer merupakan hasil metamorforse dari jenis batu gamping. Kandungan kimia pecahan marmer diperlihatkan pada Tabel 1. Gambar 1 memperlihatkan pecahan marmer yang digunakan. Pecahan marmer tersebut merupakan limbah dari proses batu marmer yang diukir dan dibentuk dengan tangan sehingga pecahannya berbentuk pipih dan memanjang.
Gambar 1. Pecahan marmer (ukuran : cm)
2
JURNAL DESAIN & KONSTRUKSI, VOL. 5, NO. 1, JUNI 2006
Tabel 1. Kandungan kimia pecahan marmer No.
Unsur kimia
Kandungan (%)
1 Silikon Dioksida ( SiO2 )
0.13
2 Aluminium Dioksida ( AlO3 )
0.31
3 Feri oksida ( FeO3 )
0.04
4 Kalsium Oksida ( CaO )
55.07
5 Magnesium Oksida ( MgO )
0.36
6 ( K2O )
0.01
7 Sulfur Trioksida ( SO3 )
0.08
8 ( LoI )
44 100
Semen Portland Pozzolan Sebagai bahan pozzolanic maka abu terbang akan mengeras jika bercampur dengan kapur dan air. Semen yang digunakan pada penelitian ini adalah semen portland pozzolan yang mengandung abu terbang dan diproduksi oleh PT. Semen Tonasa. Kandungan kimia semen diperlihatkan pada Tabel 2 dan sifat fisiknya pada Tabel 3.
METODE PENELITIAN Sifat Fisik Agregat Penelitian yang meliputi pengujian sifat fisik aggregat, pengujian sifat fisik beton ketika masih
segar (fresh concrete) dan ketika telah mengeras (hardened concrete) dilaksanakan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin, Makassar. Pengujian sifat fisik agregat dilaksanakan berdasarkan ASTM C33-03 (Standard specification for concrete aggregates). Tabel 4 memperlihatkan sifat fisik agregat. Batu sungai yang telah diolah menjadi batu pecah dan pecahan marmer digunakan sebagai agregat kasar serta pasir digunakan sebagai agregat halus. Batu dan pasir berasal dari Sungai Jeneberang, Sulawesi Selatan.
Tabel 2. Kandungan kimia semen portland pozzolan
No. 1 2 3 4 5 6 7
Unsur kimia SiO2 (Silica) Al2O3 (Alumina) Fe2O3 (Iron) CaO (Lime) MgO (Magnesia) K2O (Potassa) SO3 (Sulfuric anhydride)
Kandungan (%) 21.26 6.78 4.00 64.56 1.00 0.14 2.64
WIHARDI, PARUNG, SISWANTO, & DALLE, PECAHAN MARMER ….
3
Sifat fisik
Tabel 3. Sifat fisik semen portland pozzolan Jumlah
LoI (%) Kehalusan/Blaine meter (m2/kg) Waktu Pengikatan (Vicat test) : Pengikatan awal,menit Final set, Jam Kekekalan (autoclave) Pengembangan, % (max) Penyusutan, % (max) Kuat tekan 3 hari, kg/cm2 7 hari, kg/cm2 28 hari, kg/cm2 Panas hidrasi 7 hari, cal/g 28 hari, cal/g Kandungan udara mortar (%)
1.98 360 100 4.25 0.04 75 240 320 65.00 72.21 5.25
Tabel 4. Sifat fisik agregat Agregat Sifat Ukuran maksimum (mm)
Pecahan marmer
Pasir
20
20
5
Kering permukaan
2.66
Kering total
2.63
2.61
2.35
(24 jam) Absorbsi (%)
0.86
1.21
2.67
Abrasi (%)
22.19
31.08
-
Berat jenis (kg/l)
Desain campuran SCC Tabel 5 memperlihatkan desain campuran SCC dengan kelecekan aliran desain 75 ± 7.5 cm dan kuat tekan desain 60 MPa. Perbandingan air dengan semen adalah 0,32. Jumlah pecahan marmer yang digunakan adalah 0, 35, 70 dan 100% dari volume 1m3 beton segar. 4
Batu pecah
2.62
2.45
Desain campuran tersebut menggunakan bahan kimia tambahan pelambat (retarder) untuk mengoptimasikan waktu ikat dan menggunakan superplasticizer untuk meningkatkan pengaliran. Bahan kimia pelambat yang digunakan adalah Plastiment RTD-01 dengan dosis 0,6% dari berat semen dan superplasticizer yang digunakan
JURNAL DESAIN & KONSTRUKSI, VOL. 5, NO. 1, JUNI 2006
adalah Viscocrete V dengan dosis 0,6% dari berat semen. Kedua bahan Jumlah Pecahan Marmer
kimia tersebut diproduksi PT.Sika Indonesia.
oleh
Tabel 5. Desain campuran SCC (1m3) Unit volume (kg) Air
Semen
(%)
Agregat Batu pecah
Pecahan marmer
Pasir
0
187
584
824
-
753
30
187
584
536
282
753
70
187
584
247
564
753
100
187
584
-
806
753
Pengujian Kelecekan Aliran Kemampuan beton segar untuk mengalir diukur dengan menggunakan uji kelecekan aliran (JIS A 1150-2001). Pengujian Kuat Tekan Benda uji dirawat di dalam air dengan suhu 20 ± 30 C hingga umur 28 hari berdasarkan ASTM C192/ C192M-02 (Standard practice for making and curing concrete test specimens in the laboratory). Pengujian kuat tekan dilaksanakan berdasarkan ASTM C39/C39M-01 (Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens). Evaluasi Hasil Pemadatan dan Berat Jenis SCC dimasukkan ke dalam cetakan berdasarkan JSCE-F515999 (proposed : Standard practice for making test specimens of high fluidity concrete). Benda uji yang digunakan
adalah silinder yang memiliki dimensi 15 cm (diameter) x 30 cm (tinggi). Benda uji dibuat di ruangan dengan suhu 260 C. Setelah 24 jam benda uji dikeluarkan dari cetakan. Evaluasi secara visual dilakukan untuk melihat hasil pemadatan kemudian benda uji ditimbang untuk mengatahui berat jenisnya.
PEMBAHASAN Hasil Pengujian Kelecekan Aliran Gambar 2 memperlihatkan salah satu hasil pengujian kelecekan aliran SCC. Gambar 3 memperlihatkan hubungan antara jumlah marmer dengan kelecekan aliran. Kelecekan aliran SCC tanpa pecahan marmer adalah 78.75 cm. SCC dengan pecahan marmer 35 % memiliki kelecekan aliran sebesar 77 cm. SCC dengan 70% pecahan marmer memiliki kelecekan aliran 75 cm dan SCC dengan 100 % pecahan marmer mampu mencapai kelecekan aliran 69.50 cm.
WIHARDI, PARUNG, SISWANTO, & DALLE, PECAHAN MARMER ….
5
.
(b) Pegukuran panjang kelecekan aliran Pengujian kelecekan aliran dengan konus kelecekan (slump cone) Gambar 2. Kelecekan aliran SCC yang megunakan pecahan marmer dan semen portland pozzolan
(a)
Slump flow (cm)
Hasil ini menunjukkan bahwa SCC dengan pecahan marmer sebagai pengganti aggregat kasar mampu
memenuhi kelecekan aliran desain (75 ± 7.5 cm).
90 85 80 75 70 65 60 0
35
70
100
Jumlah marmer (%)
Gambar 3. Hubungan antara jumlah marmer dengan kelecekan aliran (slump flow)
Hasil Pemadatan dan Berat Jenis Seluruh sisi dan sudut benda uji yang telah mengeras dievaluasi secara visual untuk melihat hasil pemadatan SCC. Hasil evaluasi menunjukkan bahwa SCC mampu mengalir memenuhi seluruh ruang
6
yang ada di dalam cetakan dan padat dengan sendirinya tanpa perlu di getarkan atau di ketuk-ketuk. Permukaan beton yang telah mengeras tampak halus tanpa bekas lubang udara yang besar dan pada sudutnya
JURNAL DESAIN & KONSTRUKSI, VOL. 5, NO. 1, JUNI 2006
agregat kasar yaitu sebesar 2386 kg/m3, dan berat jenis SCC dengan 100% pecahan marmer sebagai agregat kasar adalah sebesar 2387 kg/m3. Hasil tersebut menunjukkan bahwa SCC yang mengandung semen portland pozzolan dan menggunakan batu pecah atau pecahan marmer sebagai agregat kasar secara parsial atau seluruhnya dapat dikategorikan sebagai beton normal.
2500
3
Berat jenis (kg/m )
tidak terjadi keropos atau sarang lebah. Hasil pengujian berat jenis diperlihatkan pada Gambar 4. Berat jenis SCC yang menggunakan batu pecah sebagai agregat kasar secara keseluruhan adalah sebesar 2348 kg/m3, berat jenis SCC dengan 35% pecahan marmer sebagai agregat kasar adalah sebesar 2351 kg/m3, berat jenis SCC dengan 70% pecahan marmer sebagai pengganti parsial
2400 2300 2200 0
35
70
100
Jumlah marmer (%)
Gambar 4. Berat jenis SCC yang menggunakan pecahan marmer dan semen portland pozzolan
Hasil Pengujian Kuat Tekan Kuat tekan diperlihatkan pada Gambar 5. Kuat tekan SCC tanpa pecahan marmer adalah 67.62 MPa. SCC dengan pecahan marmer 35% adalah sebesar 57.72 MPa dimana kekuatannya menurun sebesar 16.64% dibandingkan SCC tanpa pecahan marmer. SCC dengan 70% pecahan marmer memiliki kuat tekan 53.76 MPa dimana kekuatannya menurun sebesar 20.49% dibandingkan SCC tanpa pecahan marmer. De-
ngan menggunakan pecahan marmer sebagai aggregat kasar secara keseluruhan diperoleh kuat tekan 63.94 MPA atau hanya mengalami penurunan sebesar 5.4% dibandingkan dengan kuat tekan SCC yang menggunakan batu pecah sebagai agregat kasar secara keseluruhan. Penurunan kekuatan terjadi karena pecahan marmer yang digunakan berbentuk pipih memanjang sehingga pada saat menerima beban lebih mudah hancur dibandingkan dengan batu pecah yang berbentuk kotak.
WIHARDI, PARUNG, SISWANTO, & DALLE, PECAHAN MARMER ….
7
Kuat tekan (MPa)
75 70 65 60 55 50 0
35
70
100
Jumlah marmer (%)
Gambar 5. Hasil pengujian kuat tekan pada umur 28 hari
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
SCC mampu mengalir sesuai dengan kelecekan aliran desain (75 ± 7.5 cm) dan memenuhi rongga yang ada di dalam cetakan serta tidak terdapat beton yang keropos. SCC yang menggunakan batu pecah dan pecahan marmer sebagai agregat kasar secara keseluruhan atau secara parsial adalah termasuk beton normal. Kuat tekan SCC yang mengandung pecahan marmer lebih rendah dibandingkan SCC yang menggunakan batu pecah secara keseluruhan sebagai agregat kasar. Pecahan marmer bersama semen portland pozzolan dapat digunakan untuk membuat SCC. Bentuk pecahan marmer dibuat berbentuk kotak, bukan berbentuk pipih memanjang.
Handi Prajitno. 2001. Concrete Admixture for Flowing Concrete. PT. SICA Indonesia Kim M. H, Kang S. P, Kim Y.R. and Kim J.,H. 2001. An experimental study on the composition proportion of chemical admixtures influicing on flowing and setting properties of high flowing concrete using blast furnace slag. Proceedings of the Japan Concrete Institute. Vol.23. No.2. pp.931-936. ( in Japanese) M.Wihardi Tjaronge dan M.Rusli H.N. 2003. Pembuatan Bantalan Kereta Api dengan Menggunakan Self Compaction Concrete. Prosiding Simposium VI-(FSTPT) Forum Studi Transportasi antar Perguruan Tinggi. pp.1-7. Neville A.M. 2000. Properties of Concrete 4th and Final Edition, Prentice Hall. p.10. England. Steffen Grunewald and Joost C.Walraven. 2001. Parameterstudy on the influence of steel fibers and coarse aggregate
Ucapan Terima Kasih Penelitian ini dibiayai oleh program Researh Grant TPSDP Batch I.
8
JURNAL DESAIN & KONSTRUKSI, VOL. 5, NO. 1, JUNI 2006
contents on the fresh properties of self compacting concrete. Cement and Concrete Research –An International Journal– . Vol.31. No.12. pp.1793-1798 S. Antiohos and S.Tsimas.2005. Investigating the role of reactive silica in the hydration mechanisms of high-calcium fly ash/cement systems.Cement and Concrete Compsites.Vol.27. Issue 2. pp.171-181. Tjaronge M.W. 2004. Study on the Strength of Self Compacting Concrete Containing Marmoreal Gravel as Coarse Agrgate. Proceeding of the First International Conference of Asian Concrete Federation. acf-016. Chiang Mai - Thailand
WIHARDI, PARUNG, SISWANTO, & DALLE, PECAHAN MARMER ….
9
