PENGARUH KOMBINASI SLAG DAN FLY ASH TERHADAP BETON RINGAN DENGAN PENAMBAHAN SERAT BAJA (EKSPERIMENTAL) M. Dimas Prasetyo¹, Nursyamsi² ¹ Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] ² Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected]
ABSTRAK Dengan semakin pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di bidang konstruksi diperlukan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik dibandingkan bahan bangunan yang sudah ada selama ini. Selain itu bahan tersebut harus memiliki beberapa keuntungan seperti bentuk yang dapat menyesuaikan dengan kebutuhan, spesifikasi teknis dan daya tahan yang kuat, kecepatan pelaksanaan konstruksi serta ramah lingkungan. Karena sudah hampir sebagian besar gedung-gedung dan sarana infrastruktur di daerah kota menggunakan beton sebagai bahan dasar dari bangunan mereka. Penggunaan beton pada gedung dilakukan dalam rangka menghemat pengeluaran dalam suatu proses konstruksi. Oleh karena itu beton ringan sangat mendukung dalam pembangunan sekarang ini sehingga dapat mengurangi pengeluaran yang ada. Dengan menggunaan agregat batu apung serta campuran fly ash, slag dan serat baja (fiber steel) dapat meningkatkan mutu dari beton ringan itu sendiri. Dalam hal ini penggunaan bahan campuran seperti slag, fly ash dan serat baja diharapakan dapat menigkatkan kualitas beton seperti kuat tekan yang baik, kuat tarik belah dan mengurangi absorbsi yang terjadi pada beton. Adapun variasi kombinasi slag, fly ash yang digunakan sebesar 5% dan 10% dari berat pasir dan serat baja yang digunakan adalah 1% dan 2% dari berat semen yang dipakai dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, kuat tekan, kuat tarik belah dan absorbsi beton. Dari hasil pengujian didapat kuat tekan optimum terjadi pada Variasi BRSF2 sebesar 12.073Mpa, sedangkan kuat tarik belah optimum terdapat pada variasi BRSF2 sebesar 2.094 Mpa, hal ini diakibatkan terdapat 2% serat baja dialam campuran tersebut, sedangkan nilai absorbsi optimum terjadi pada variasi BRF2 sebesar 2.744%. Kata kunci : Batu Apung, Slag, Fly Ash, Serat Baja, Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, Absorbsi
ABSTRACT With the rapid growth of knowledge and technology in the field of construction required a building material has the advantage of being better than the existing building materials during this time. In addition these materials should have some advantages such as the form that can adjust to your needs, technical specifications and endurance, speed implementation of construction as well as environmentally friendly. Because it's almost the majority of the buildings and infrastructure in urban areas using concrete as a base material of their buildings. The use of concrete on the building was done in order to save on expenses in a process of construction. Lightweight concrete is therefore strongly support in the development of this now so that it can reduce spending. By using a pumice stone and aggregate mixture of fly ash, slag and steel fiber can improve the quality of concrete masonry itself. In this case the use of mixed materials such as slag, fly ash and steel fiber expected a concrete quality such as would strongly press a good, strong pull side and reduce absorption that occurs in concrete. As for the variations of the combination of slag, fly ash, which is used by 5% and 10% of the weight of sand and steel fibers used are 1% and 2% from the weight of cement is used and the testing is done in the form of a slump test, a powerful press, strong concrete absorption and drop side. From the test results obtained strong press optimum occurs at the BRSF2 Variations of 12.073 Mpa, whereas the strong pull of optimum side there is variation BRSF2 of 2,227 Mpa, this is due to there is a 2% steel-fiber hiking the blend, while the value of the optimum absorption occurs in the BRF2 variations of 2,744%. Keywords: light weight concrete , Slag, Fly Ash, Fiber Steel, Pressure ability, Strong Pull Halve, Absorption 1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Dengan semakin pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di bidang konstruksi yang mendorong kita lebih memperhatikan standar mutu serta produktivitas kerja untuk dapat berperan serta dalam meningkatkan sebuah pembangunan konstruksi dengan lebih berkualitas. Diperlukan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik dibandingkan bahan bangunan yang sudah ada selama ini. Selain itu bahan tersebut harus memiliki beberapa keuntungan seperti bentuk yang dapat menyesuaikan dengan kebutuhan, spesifikasi teknis dan daya tahan yang kuat, kecepatan pelaksanaan konstruksi serta ramah lingkungan. Jenis bahan bangunan pada bangunan konstruksi tersebut sangat bervariasi misalnya beton, pasir, kerikil. Dewasa ini kata “Beton” sudah tidak asing lagi di kalangan para Engineer. Rasa tertarik pada penggunaan beton ini, akhirnya menimbulkan banyaknya jenis dari beton itu sendiri. Salah satu yang kita kenal adalah Beton Ringan (lightweight concrete). Pada umumnya pemilihan agregat ringan yang akan digunakan didasarkan pada kuat tekan beton ringan serta berat isi beton ringan yang telah disyaratkan, pemilihan agregat ringan ini juga di dasarkan pada tujuan konstruksi yang akan dibuat seperti untuk konstruksi beton ringan struktural. Beton ringan struktural adalah beton yang memakai agregat ringan atau campuran agregat ringan kasar serta pasir alam sebagai pengganti agregat halus ringan dengan ketentuan tidak boleh melampaui berat isi maksimum 3 beton ringan yaitu 1840 kg/m . Dalam penelitian ini direncanakan beton ringan dengan menggunakan substitusi fly ash dan terak baja (slag) sebagai pengganti aggregat halus dengan
tambahan serat baja untuk mengurangi retakan – retakan halus yang terjadi dan diharapkan untuk meningkatkan mutu dari beton ringan tersebut. 1.2. Perumusan Masalah Besar peningkatan Kuat Tekan akibat mensubtitusi slag, fly ash dan serat baja kedalam beton ringan, perbandingan Kuat Tekan Beton dengan persentase pemakaian slag dan fly ash terhadap berat pasir dan persentase pemakaian serat baja terhadap berat semen, perubahan Grafik persentase peningkatan kekuatan beton ringan akibat campuran slag, fly ash dan serat baja. 1.3. Maksud dan Tujuan Penelitian 1. 2. 3.
Memberikan informasi kepada masyarakat bahwa Slag dan fly ash dapat menggantikan pasir sebagai bahan bangunan beton ringan. Mengetahui workability beton segar yang menggunakan Slag dan fly ash sebagai pengganti agregat halus dan ditambahkan dengan serat baja. Mengetahui perilaku mekanik beton ringan yang menggunakan Slag dan fly ash sebagai bahan pengganti agregat halus dengan variasi 0%, 5%, 10% dan serat baja 1% dan 2% dari berat semen dan membandingkannya dengan beton ringan normal.
1.4. Pembatasan Masalah Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi cakupan / ruang lingkup agar tidak terlalu luas. Pembatasan masalah meliputi : 1. Mutu beton normal dan beton ringan yang direncanakan adalah 14.5 MPa 2. Penambahan slag dan fly ash sebesar 0%, 5%, 10% dari berat pasir serta serat baja 1% dan 2% dari berat semen. 3. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Pengujian yang dilakukan adalah kuat tekan, kuat tarik belah dan absorbsi beton dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi.
NO
1 2 3 4 5
6
7
8
9
10
Variasi
Jenis Pemeriksaan Kuat Kuat Tarik Absorbsi Tekan Belah 3 3 3 3 3 3
Beton Normal Beton Ringan Beton Ringan + 3 3 slag 10% Beton Ringan + 3 3 Fly Ash 10% Beton Ringan + slag 10% + serat 3 3 Baja 1% Beton Ringan + fly Ash 10% + 3 3 Serat Baja 1% Beton Ringan + Slag 10% + serat 3 3 Baja 2% Beton Ringan + Fly Ash 10% + 3 3 serat Baja 2% Beton Ringan + Slag 5% dan Fly 3 3 Ash 5% + serat Baja 1% Beton Ringan + Slag 5% dan Fly 3 3 Ash 5% + serat Baja 2% Jumlah Benda Uji Silinder Ф15, h=30
Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari 9 9
3
9
3
9
3
9
3
9
3
9
3
9
3
9
3
9 90
1.5. Metodologi Penelitian 1. Pengujian mekanika properties material dilakukan di Laboratorium Rekayasa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara 2. Pembuatan beton ringan dilakukan di Laboratorium Rekayasa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara 3. Pengujian beton ringan dilakukan di Laboratorium Rekayasa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara untuk pengujian: a. Pengujian kuat tekan beton menggunakan benda uji silinder b. Pengujian kuat tarik belah beton menggunakan benda uji silinder c. Pengujian absorbsi beton menggunakan benda uji silinder
2.
Tinjauan Pustaka Pada penelitian kali ini penulis mengaju kepada hasil eksperimen penelitian Agustiar (2006) meneliti tentang kuat tekan beton ringan dengan membedakan ukuran aggregat kasar yang digunakan yaitu maksimum 5 mm, 10 mm, 15 mm,20 mm dan 25 mm. jumlah benda uji yang dibuat sebanyak 10 buah untuk masing – masing variasi ukuran dimensi agregat, untuk pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah sehingga total benda uji sebanyak 50 buah, pengujian yang dilakukan adalah uji tekan, uji modulus elastisitas dan kuat tarik belah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan dimensi maksimum gradasi menerus diperoleh kuat tekan maksimum 7.940 MPa yaitu pada diameter maksimum 10 mm dan pengujian kuat tarik belah diperoleh 0.874 MPa pada diameter 20 mm diperoleh pengujian modulus elastisitas sebesar 6691,542 MPa pada diameter maksimum 25 mm. Dan dari hasil eksperimen penelitian Eri Prawito (2011) yang membandingkan beton normal dengan beton ringan dengan mutu beton K-200. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan. Dari penelitian tersebut didapat hasil pengujian silinder beton menunjukkan penurunan kuat tekan beton pada beton ringan pada umur 7, 14,dan 21 hari masing-masing 32,93%; 55,79%; dan 55,92% dari kuat tekan beton normal atau sebesar 112.55 KN, 98.91 KN dan 98.91 KN. Sedangkan terhadap kuat tekan rencana yaitu k-200 adalah 13,84% untuk umur 7 hari, 44,32% untuk umur 14 hari, dan 47,94% untuk umur 21 hari atau sebesar 167.12 KN, 221.69 KN dan 224.42 KN untuk umur 21 hari. Adapun komposisi beton ringan adalah sebagai berikut: a. Semen Portland Pada penelitian ini jenis semen yang digunakan adalah semen Portland tipe 1 b. Pasir Adapun pasir yang digunakan dalam pembuatan beton ringan ini adalah pasir yang lolos ayakan (standard ASTM E 11-70) yang diameternya lebih kecil dari 5 mm. c. Batu apung Batu apung adalah salah satu agregat yang berasal dari alam, biasanya berasal dari muntahan lahar panas gunung berapi, kemudian dilanjutkan proses pendinginan secara alami dan terendapkan di dalam lapisan tanah selama bertahun-tahun. Batu apung (pumice) berwarna terang, mengandung buih yang terbuat dari gelembung berdinding gelas, dan biasanya disebut juga sebagai batuan gelas volkanik silikat. d. Air Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir), dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous. e. Slag Slag merupakan hasil residu pembakaran tanur tinggi, yang dihasilkan oleh industri peleburan baja yang secara fisik menyerupai agregat kasar. Slag adalah kerak, bahan sisa dari pengecoran besi (pig iron), dimana prosesnya memakai kapur (furnace) yang bahan bakarnya dari udara yang ditiupkan (blast). Material penyusunn slag adalah kapur, silika dan alumina yang bereaksi pada temperatur 1600°C. Slag ini didapat dari Jl. Mahkamah.
f. Fly ash Penelitian ini menggunakan abu terbang batu bara ( fly ash ) sebagai bahan pengganti aggregate halus. Fly ash yang digunakan untuk penelitian ini adalah fly ash dari PT ADHI KARYA. Menurut ASTM C.618 ( ASTM, 1995: 304) abu terbang (fly ash) didefenisikan sebagai butiran halus hasil residu pembakaran batubara atau bubuk batu bara. g. Serat Baja (Steel fiber) Serat baja yang digunakan pada penelitian ini adalah type Hooked yang didapat dari PT DEXTON. Pengaruh penambahan fiber pada beton mutu normal lebih signifikan dibandingkan pada beton mutu tinggi, disebabkan pada beton mutu tinggi water cement ratio-nya kecil, sehingga dengan adanya fiber baja, maka terjadi pengurangan volume air untuk reaksi kimiawinya.
3.
METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut : 1. Penyediaan bahan penyusun beton : kerikil, batu apung, pasir, semen, slag, fly ash, dan serat baja. 2. Pemeriksaan bahan penyusun beton. 3. Mix design (perancangan campuran) Penimbangan / Penakaran bahan penyusun beton berdasarkan uji karakteristik dengan mutu beton yang direncanakan 14,5 Mpa 4. Pemeriksaan nilai slump dengan menggunakan kerucut abram 5. Pengujian kuat tekan beton menggunakan benda uji silinder 6. Pengujian kuat tarik belah beton menggunakan benda uji silinder 7. Pengujian absorbsi beton menggunakan benda uji silinder Nilai kuat beton diperoleh dari: 𝑓𝑐 ′ = dengan : fc’
𝑃 𝐴
: kekuatan tekan (kg/cm2)
P
: beban tekan (kg)
A
: luas permukaan benda uji (cm2)
Nilai kuat tarik belah beton :
Fct
2Ρ πDL
di mana : Fct P
: Tegangan rekah beton (kg/cm) :Beban maksimum (kg), L : Panjang silinder (cm),
D : Diameter (cm)
Absorbsi beton ringan diapat dari: A B Absorpsi = X 100% B Dimana: A = Berat beton sebelum direndam (kg) B = Berat beton setelah direndam (kg) 4.
HASIL PENELITIAN Ket :
0 = Beton Normal 5.5+1SB = 5% Slag, 5% Fly Ash + 1% Serat Baja 5.5+2SB = 5% Slag, 5% Fly Ash + 2% Serat Baja 10 = 10% Slag / Fly Ash 10+1 = 10% Slag / Fly Ash + 1% Serat Baja 10+2 = 10% Slag / Fly Ash + 2% Serat Baja
1. Nilai Slump
Gambar 1 Penurunan Nilai Slump Antara Beton Normal Dengan Beton Ringan
2. Berat Jenis Beton Ringan
Gambar 2 Berat jenis beton ringan variasi dan beton normal 3. Kuat Tekan Beton
Gambar 3 Grafik Kuat tekan beton normal dan beton ringan variasi (Mpa)
4. Hubungan antara berat jenis beton dan kuat tekan beton
Gambar 4 Grafik Hubungan antara berat jenis beton dan kuat tekan beton 5. Tegangan Rekah Beton
Gambar 5 Grafik tegangan rekah beton normal dan beton ringan variasi (Mpa)
6. Absorbsi beton
Gambar 6 Grafik persentase absorbsi Beton Normal dan Beton Ringan Variasi 5.
KESIMPULAN 1. Beton ringan adalah beton yang mempunyai berat jenis antara 800 kg/m³ - 1840 kg/m³. beton ringan yang dibuat pada penelitian ini memenuhi persyaratan berat jenis beton ringan sesuai dengan SNI 03-2461-2002 2. Kuat tekan optimum didapat pada beton ringan dengan variasi BRSF2 dengan kuat tean 12.073 Mpa. Kenaikan kuat tekan ini terjadi akibat kandungan silika yang terdapat pada fly ash dan slag tinggi ditambah dengan serat baja (fiber steel) 2% dari berat semen. 3. Hasil pengujian kuat tekan terjadi penurunan pada beton ringan. Penurunan tertinggi terdapat pada BRN tanpa variasi sebesar 33.517 %, dan penurunan terendah terdapat pada beton ringan dengan variasi BRSF2 sebesar 16.738 %. 4. Kuat tarik belah optimum pada beton ringan terjadi pada variasi BRSF2 sebesar 2.094 Mpa. Kenaikan ini terjadi dikarenakan terdapatnya serat baja didalam campuran beton. 5. Nilai absorbsi optimum didapat pada beton ringan dengan variasi BRF2 sebesar 2.744%. Ini diakibatkan karena sifat batu apung yang menyerap air. 6. Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwa beton ringan dengan menggunakan batu apung tidak dapat memenuhi kuat tekan yang direncanakan. Sehingga beton yang menggunakan agregat kasar batu apung tidak dianjurkan untuk digunakan pada struktur bangunan.
7.
SARAN 1. Diharapakan penelitian ini dapat dikembangkan pada penelitian selanjutnya dengan mengganti variasi yang sudah ada, mengubah faktor air semen. 2. Penelitian selanjutnya agar dapat ditambahkan zat aditif kedalam campuran beton yang dapat menaikkan kuat tekan yang direncanakan. 3. Untuk melengkapi penelitian beton ringan yang dibuat sampai tahap komersialisasi, maka perlu kajian lebih lanjut tentang tekno-ekonomi.
8.
DAFTAR PUSTAKA Agustiar, 2006. Pengaruh Dimensi Maksimum Agregat Kasar Batu Apung Pada Beton Ringan. Dalam Jurnal Teknik Sipil Vol 2 No 1, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Mataram. Gambhir M L, 2004. Concrete Technology. Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited: New Delhi. Jackson Neil and ravindra k. dhir, 1996. Civil Engineering Materials. PALGRAVE. Joedono, 2006. Karakteristik Beton Ringan dengan Agregat Kasar Batuan Piroklastik Merah / Batu Apung. Dalam Jurnal Teknik Sipil Vol 2 No 3, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Mataram. Mindess Sidney and J. Francis Young. Concrete. Prentice-Hall, Inc: New Jersey. Mulyono Tri, 2003. Teknologi Beton. Penerbit ANDI: Yogyakarta. Sukoyo, 2010. Pengaruh Penambahan Fiber Baja Terhadap Tegangan-Regangan Beton Mutu Normal dan Beton Mutu Tinggi. dalam Wahana Teknik Sipil Vol 15 No 1, Jurusan teknik Sipil, Universitas Politeknik Negeri Semarang. Sukoyo, 2011. Peningkatan Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton dengan Penambahan Fiber Baja. dalam ORBITH Vol 7 No 3, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Politeknik Negeri Semarang.
