REINTEK JURNAL ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGI TERAPAN
PENGGUNAAN STEEL SLAG DENGAN VARIASI FAS TERHADAP KUAT TEKAN BETON Hanif Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe
Abstract Concrete represent function of structured construction material by water , cement, gravel pasir,dan or habit of ditambag with materials growing otherly ( admixture). most influencing parameter of strength of concrete the quality of cement, proportion cement to mixture, strength and hygiene of aggregate, adhesion or interaction between pasta cement with aggregate. Slag represent product of[is non metal which represent material in form of refinement until big logs, from result of made cool combustion. Compression of slag as harsh aggregate at concrete with proportion of slag vary 0%, 50%, 100%, and also variation of fas 0,4; 0,5; 0,6; by using object test cylinder ( 15x30 cm) counted 5 sampel pervariasi of variation of and slag of fas be strong depress concrete until age 28 hari.Untuk get concrete mixture composition value used by method of ACI (American Concrete Institute). Result of from strength test heighten strength depress concrete because tendency add it increase of strength depress in FAS 0.4 slag steel 100% depressed mean 44.979 (N/mm2). Keywords: Strong depress, Slag Steel, Variation of Fas.
1. Pendahuluan Beton merupakan jenis bahan struktur yang popular di Indonesia, hal ini disebabkan sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kuat tekan tinggi, mudah dibuat mengikuti acuan, dan bahan bakunya mudah didapatkan. Beton pada prinsipnya merupakan campuran dari dua bagian yaitu agregat dan pasir. Pasta terdiri dari semen dan air yang mengikat agregat (pasir dan kerikil) menjadi suatu massa seperti batuan, ketika pasta tersebut mengeras akibat reaksi kimia dari semen dan air. Agregat kasar sebagai campuran beton dapat berupa kerikil sebagai disintegrasi alami dari batu-batuan atau batu pecah yang dihancurkan manual atau dengan mesin dengan ukuran tertentu. Umumnya jumlah agregat kasar mempunyai prosentase yang dominan, untuk itu penggantian agregat kasar dengan material lain seperti steel slag mungkin dapat diterapkan.
116
Saat ini telah dilakukan penelitian terhadap steel slag yang dihasilkan dari pembakaran tungku tanur tinggi (blast furnace) yang berupa sisa buangan dari pabrik baja modern (modern steel plant). Dari penelitian tersebut dapat diharapkan agar steel slag dapat digunakan kembali untuk berbagai aplikasi dalam bidang Teknik Sipil. Sekarang ini telah dikembangkan penggunaan steel slag dari pabrik baja sebagai bahan campuran untuk beton sturktural. Hal ini dilakukan agar dapat mengurangi biaya pembangunan atau perbaikan kembali terhadap sarana dan prasarana yang ada. Sehingga diharapkan nantinya steel slag memiliki nilai ekonomis tinggi. Selain itu dampak negatif akibat adanya steel slag terhadap kerusakan lingkungan dapat ditekan, juga diharapkan steel slag tersebut dapat digunakan sebagai bahan alternatif untuk mengurangi penggunaan agregat (material recycled for concrete aggregates). Sehingga lingkungan menjadi bersih, bebas limbah padat, dan tetap terpelihara.
REINTEK. Vol.7, No.2.Tahun 2012. ISSN 1907-5030
2. Tinjauan Pustaka Beedle.D (2003 ) Fakt or air s emen (F AS) a dala h p er ba ndinga n antar a ber at air ter ha dap b er at semen dala m ca mpur an, ju mla h air tida k ter masu k yang t er s er ap dala m agr egat. “Pada bahan-baha n b et o n da n kea daan p enggu jia n t er t entu, ju mla h ca mpur an ya ng dipaka i men entu ka n mutu b et on, s ela ma ca mpur an cu kup p last is da n dapat diker jaka n”. Cir i t er p enting dar i kuat tidaknya suatu b et on ada lah pa da b esar nya kuat t eka n yang dicapai. Kuat tekan b et on sa ngat ter gantu n g pada aktiva s emen dan p er ba ndinga n air s emen. S emen denga n akt iva ya ng tinggi a kan menghas ilkan b et o n ya ng leb ih kuat, t etapi denga n mema kai s emen ya ng sa ma mu ngki n pula dihas ilkan b et on denga n kekuatan yang b er b eda, ha l ini ter gantu ng denga n var iasi ju mla h air ya ng dita mba hka n pa da ca mpur a n b et on. Kuat teka n b et on a dala h ukur an ma ks imu m b et on men er ima b eban a ks ial. K ekuatan t eka n mer upaka n s ifat f isik yang uta ma dar i b et on dan digu na ka n dala m p er enca naan b er ba gai str u ktur . Kuat teka n b et on diwa kili oleh t ega nga n teka n ma ks imu m f’c denga n satua n N/ mm² atau Mpa (Mega Pascal). Kuat teka n b et on u mur 28 har i b er kisar antar a nilai ± 10 – 65 Mpa (Ist ima wa n D, 1994:1.6). Kuat teka n menja di sa ngat p enting kar ena s ebagia n p er encanaa n konstr u ks i b et on didasar kan pada kuat t eka nnya. D isa mp ing itu kekuatan b et on ya ng lain didekat i dar i kuat teka nnya. Nilai kuat t eka n b et o n didapatka n mela lu i tata car a p engu jian standar AST M D39-86. Kuat teka n mas ing- mas ing b enda u ji dit entu ka n oleh t ega ngan t eka n ter t inggi (f’ c) ya ng dicapai b enda u ji u mur 28 har i a kibat t eka n s ela ma p er cobaan.
Penggunaan (Hanif)
Steel
Slag
Dengan
Variasi
Cara pengu jia n b enda u ji silinder b et on (ø 15cm da n t inggi 3 0 cm) u ntu k kuat t eka n denga n mesi n uji t ekan b et on atau Compression Testing Machine.
p
h
ø
Gambar.1 Sketsa Pengujian Kuat Tekan Hancur Beton Dari pengujian tersebut didapatkan persamaan : P f’c = − A Dimana : f’c = Kuat Tekan Beton (kg/cm²) P = Gaya Tekan (kg) A = Luas Penampang Silinder (cm²) Penger t ia n steel slag a dala h ter ak baja ma ksu dnya zat ba ngu na n ya ng t er sisa ket ika baja tela h diekstr ak dar i b ijinya. St eel sla g adala h hasil sa mp inga n p emb uatan baja ya ng dipr odu ks i s ela ma p emisa han m olten steel (baja lu mer ) dar i kot or an dala m blast furna ce
Fas
Terhadap
Kuat
Tekan
Beton
117
(r uang t er tutup untu k loga m atau dapur api).
p ema nasa n
Tabel 2 Tipikal Komposisi kimia steel slag
Steel slag adala h mat er ia l nonmeta lik yang dihasilka n dar i p engop er asia n metalur gi pabr ik baja dima na uta manya kals iu m, ma gnes iu m, da n alu ma niu m s ilikat dala m b eb er apa komb inas i ( Bur ge, T .A,2004) Steel slag b entu knya ker as, mat er ial padat b er is i s eju mla h free iron s ehingga memb er ika n ker apatan da n keker asan ya ng t inggi. Penggu naa n st eel slag s ebaga i agr egat b et on denga n s emen P or tlan d dapat memb er ikan b et on mutu tingg i ya ng baik. Bila agr egat steel slag dipa kai b er sa ma denga n silica fum e memb er ika n b et on mutu t inggi (5 0 Mpa sampai 125 Mpa). (Beedle,D, 2003). Pada per cobaan di lapanga n pada read y-mi x concr ete plat di Montr eal, Ka na da, menghas ilka n b et on mutu tinggi pada u mur 01 har i denga n kuat t ekan 130 Mpa, di ma na ca mpur an b et on t er s ebut b er is i 60 % steel slag, 30% s emen Por t land, da n 10% silica fume. (T aylor ,G.D.2001). Agr egat st eel slag memilik i tekstur p er mu kaan ya ng tida k r ata da n b entu knya sa ngat b er su dut (prismatic sh ape ). M emiliki b er at volu me da n specific gravit y t inggi, koef esien fr iks inya tinggi s er ta p enyer apan air nya s edang (sa mpa i 3%). Tabel 1 Tipikal sifat fisik steel slag Sifat Fisik
Nilai
Berat Jenis
3.2 – 3.6
Berat Volume, kg/m3
1600 – 1920 (100
(lb/ft3
– 120 )
Penyerapan Air
Sampai 3%
(Sumber : National Slag Association 808 North Fairfax Street, Arlingtong, Virginia 22314)
118
Kandungan
Komposisi (%)
CaO
40 – 52
SiO2
10 – 19
FeO
10 – 40 (70-80%FeO,20-30% Fe2O3)
MnO
5–8
MgO
5 – 10
Al2O3
1–3
P2O5
0.5 – 1
S
<0.1
Fe
o.5 – 10
(Sumber : National Slag Association 808 North Faifax Street, Arlingtong, Virginia 22314)
Senyawa utama pada steel slag adalah senyawa kristallin seperti dicalcium silicate, tricalcium silicate, dicalcium ferrite, calcium-magnesiu m iron oxida, beberapa kapur bebas dan magnesia bebas (periclase). Steel slag memiliki sifat yang baik untuk penggunaan agregat, ketahanan abrasi yang bagus, kekuatan karakteristik yang bagus, dan kekuatan dukung yang tinggi. Tabel 3 Tipikal sifat mekanik steel slag Los Angles Abrasion (ASTM 20 – 25 C131),% Sodium Sulfate Soundness < 12 Loss (ASTM C88),% Angle of Internal Friction 40º - 50º Hardness (measured by Moh’s 6 to 7 scale of mineral hardness)* California Bearing Ratio Up to 300 (CBR), % top size 19 mm (3/40)** * Hardness of dolomite measured on same scale is 3 to 4. ** Typical CBR value for crushed limestone is 100 % (Sumber: National Slag Association 808 North Fairfax Street, Arlingtong, Virginia 22314)
REINTEK. Vol.7, No.2.Tahun 2012. ISSN 1907-5030
Tabel 4 Rancangan Benda Uji Beton
3. Metodologi Penelitian Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan benda uji beton normal berupa pasir, kerkil, steel slag dan PC. Sedangkan bahan untuk pembuatan benda uji beton kinerja tinggi, selain material yang digunakan untuk pembuatan beton nor mal, perlu dicampur agregat kasar dengan steel slag. Agragat kasar yang digunakan berupa agregat kasar alami dengan ukuran diameter maksimal 25 mm. Agregat halus yang digunakan berasal dari Krueng Tingkeum Kabupaten Bir eun.
Jenis Agregat
Umur
FAS
FAS
(Hari)
0.4
0.5
Kasar Campuran Beton
X
1
1
1
X
1
2
1
X
1
1
2
X
1
2
2
X
1
1
3
X
1
2
3
0% Kerikil
X
1
1
4
X
1
2
4
Alami
X
1
1
5
X
1
2
5
50% Steel
X
1
2
1
X
2
2
1
X
1
2
2
X
2
2
2
X
1
2
3
X
2
2
3
X
1
2
4
X
2
2
4
X
1
2
5
X
2
2
5
X
3
2
1
X
3
2
1
X
3
2
2
X
3
2
2
X
3
2
3
X
3
2
3
X
3
2
4
X
3
2
4
X
3
2
5
X
3
2
5
100% Slag dan
28
Slag dan 50% Kerikil
28
Alami
0% Steel Slag dan 100%
1. Rancangan Campuran
28
Kerikil Alami
Perencanaan campuran beton normal dengan rasio air semen (w/c) 0,4; 0,5; 0,6 dengan jenis agregat kasar dalam campuran beton dengan komposisinya : 100% steel slag dan 0% kerikil alami, 50% steel slag dan 50% kerikil alami serta 0% steel slag dan 100% kerikil alami, ini merupakan kontrol di dalam penelitian yang sesuai dengan ketentuan SK.SNI.T-28-199103 atau ASTMC-684.
2. Rancangan Benda Uji Direncanakan benda uji beton dibagi dalam 3 kelompok benda uji silinder berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30cm, yang tiap kelompoknya terdiri dari 5 buah benda uji, dengan variasi besaran FAS untuk tiap kelompok diambil (berdasarkan rancangan campuran sebesar 0,4; 0,5; 0,6. Untuk menetapkan proporsi campuran material beton pada masingmasing kelompok dilakukan mix design dengan metode ACI (American Concr ete Institute). Rancangan benda uji beton diperlihatkan pada tabel berikut ini.
Penggunaan (Hanif)
Steel
Slag
Dengan
Variasi
3. Pengujian Tekan Benda Uji Pengujian tekan benda uji dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari setelah pencetakan. Benda uji dengan menggunakan alat uji tekan kapasitas 2000 KN produksi MBT Indonesia. Hasil pengujian tekan diperoleh berdasarkan nilai beton maksimum yang dibaca ketika benda uji hancur, yang ditandai dengan jarum dial yang warna hitam telah berjalan mundur, pembacaan dilakukan berdasarkan angka yang ditunjukkan oleh jarum warna merah pada dial. 4. Analisa Data Data mentah yang dihasilkan berupa kuat beton terlebih dahulu dilakukan analisis ketelitian dan keakuratan data. Baik tidaknya penyebaran data tersebut dapat dilihat dari simpangan baku (standar deviasi). Besarnya simpangan baku tergantung dari tingkat ketelitian dari pelaksanaan dan pengawasan pekerjaan di lapangan. Semakin kecil simpangan bakunya diperoleh, maka akan semakin baik datanya, karena nilai koefisien ragam sample (CV) akan menjadi kecil juga. Besarnya nilai simpangan baku dihitung menurut persamaan ( 2.1 ) dan (2.2) berikut.
Fas
Terhadap
Kuat
Tekan
Beton
119
28 hari. Hubungan kuat tekan benda uji terhadap persentase steel lag dan variasi FAS diperlihatkan pada gambar grafik berikut ini
n
(xi x ) i 1
S =
n 1
(2.1) Tabel.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton
n
xi i 1
x =
FAS
Steel slag
Luas Beban Kuat Penampan Maximum Tekan g
Benda Uji
(2.2)
n
(N)
Dimana : S = simpangan baku
0.4
100
Kuat Tekan Rata-rata
(mm2) (N/mm2) (N/mm2)
X
1
1
1
781000
17662.5
44.218
X
1
1
2
798000
17662.5
45.180
X
1
1
3
792000
17662.5
44.841 44.980
xi = kuat tekan beton (MPa)
X
1
1
4
802300
17662.5
45.424
x = kuat tekan beton rata-rata (MPa)
X
1
1
5
799000
17662.5
45.237
X
1
2
1
762000
17662.5
43.142
X
1
2
2
783200
17662.5
44.343
X
1
2
3
801200
17662.5
45.362 44.494
X
1
2
4
797000
17662.5
45.124
X
1
2
5
786000
17662.5
44.501
X
1
3
1
741200
17662.5
41.965
X
1
3
2
785000
17662.5
44.444
X
1
3
3
772120
17662.5
43.715
X
1
3
4
782300
17662.5
44.292
X
1
3
5
795000
17662.5
45.011
X
2
1
1
739000
17662.5
41.840
X
2
1
2
791000
17662.5
44.784
X
2
1
3
781500
17662.5
44.246
X
2
1
4
760000
17662.5
43.029
X
2
1
5
779200
17662.5
44.116
X
2
2
1
735000
17662.5
41.614
X
2
2
2
784000
17662.5
44.388
X
2
2
3
782000
17662.5
44.275
X
2
2
4
759000
17662.5
42.972
X
2
2
5
768720
17662.5
43.523
X
2
3
1
732250
17662.5
41.458
X
2
3
2
776000
17662.5
43.935
X
2
3
3
782000
17662.5
44.275
X
2
3
4
753000
17662.5
42.633
X
2
3
5
765000
17662.5
43.312
X
3
1
1
731250
17662.5
41.401
X
3
1
2
775000
17662.5
43.878
X
3
1
3
800000
17662.5
45.294
X
3
1
4
750000
17662.5
42.463
X
3
1
5
750000
17662.5
42.463
X
3
2
1
655000
17662.5
37.084
X
3
2
2
620000
17662.5
35.103
X
3
2
3
625000
17662.5
35.386
X
3
2
4
680000
17662.5
38.500
X
3
2
5
685000
17662.5
38.783
X
3
3
1
560000
17662.5
31.706
X
3
3
2
535000
17662.5
30.290
X
3
3
3
572500
17662.5
32.413
X
3
3
4
562500
17662.5
31.847
X
3
3
5
562500
17662.5
31.847
n = jumlah benda uji Klasifikasi mutu pekerjaan lab, menurut Troxell (1968) adalah sebagai berikut : 1. CV < 5%, klasifikasi pekerjaan sangat baik 2. 5% < CV < 7%, klasifikasi pekerjaan teliti 3. 7% < CV < 10%, klasifikasi pekerjaan sedang 4. CV > 10%, klasifikasi pekerjaan kurang teliti
0.5
0.6
0.4
100
100
50
Besarnya nilai CV (koefisien ragam sample) dihitung dengan persamaan CV =
S x 100% X
0.5
50
(2.3)
Untu k melihat kuat t eka n b et on, var iab le b er ikut a dala h kuat teka n da n var iab el b ebas a dala h p enggu naan st eel s lag denga n var ias i FAS. Untu k menyelidiki hubu nga n antar a dua var iable t er s ebut digu na kan a nalisa r egr asi linier .
0.6
0.4
50
0
4. Hasil Dan Pembahasan
Hasil rancangan campuran beton dengan pengaruh penggunaan steel lag dan variasi FAS yang berbeda serta.hasil pengujian tekan uji beton selengkapnya dapat dibaca pada table 5. Pengujian tekan benda uji dilakukan dengan mesin uji tekan berkapasitas 2000 KN. Umur benda uji ketika pengujian tekan adalah 120
0.5
0.6
REINTEK. Vol.7, No.2.Tahun 2012. ISSN 1907-5030
0
0
43.885
43.603
43.354
43.122
43.100
36.971
31.621
Gambar 2. Grafik Perbandingan 100% Slag dengan 0% Kerikil
Gambar.4 Grafik Perbandingan 0% Slag dengan 100% Kerikil
Gambar 3. Grafik Perbandingan 50% Slag dengan 50% Kerikil
Gambar 5. Grafik hasil hubungan Kuat Tekan terhadap Persentase Steel Slag dan Variasi Fas
Penggunaan (Hanif)
Steel
Slag
Dengan
Variasi
Fas
Terhadap
Kuat
Tekan
Beton
121
5. Kesimpulan Dep. 1.
Mempertinggi kekuatan tekan beton karena
kecenderungan
menambahnya
P.U. 1990, Tata Cara Rencana Campuran Beton Normal, SK-SNI T15-1990. Bandung. Yayasan LPMB.
kenaikan kekuatan tekan di FAS 0.4 steel slag 100% dengan tekan rata-rata 44.979
Istimawan D. 1994, Struktur Beton Bertulang, Jakarta. P.T. Gramedia Pustaka Utama.
(N/mm2). 2.
Memperbaiki penyelesaian akhir dan
Pierre
memberikan warna cerah pada beton. 3.
Mengurangi poros hidrasi menurunkan
Claude Aitcin. 1998, High Performance Concrete. E&FN SPON. An Imprint of Rountledge London and New York.
beton.
Subakti, A.1994, Teknologi Beton dalam Praktik, Surabaya. Divisi Percetakan Sipil FTSP ITS.
Daftar Pustaka
Taylor.G.D., 2001, Construction Material, Longman Scientific & Technical.
suhu. 4.
Mengurangi variasi kaku atau tekan
Beedle, D., 2003, Portland Cement in The Making, Cement and Concrete Association. Burge, T.A., 2004, Hot Weather Concrete, Seminar Teknologi Beton FT Sipil UK Petra.
122
Troxell, G.E. et all, Composition and Properties of Concrete, Second Edition, Mc Graw-Hill Book Company, New York, 1986
REINTEK. Vol.7, No.2.Tahun 2012. ISSN 1907-5030
