PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30% TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON Rahmadsyah Yazid Putra1, Nursyamsi2 1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jln. Perpustakaan No.2 Kampus USU Medan e-mail:
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jln. Perpustakaan No.2 Kampus USU Medan e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara pengaruh variasi substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat semen dan kuat tekan beton serta menetapkan sifat substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit bersifat sebagai accelerator atau retarder terhadap campuran pasta semen. Abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit yang digunakan harus lolos ayakan No. 200 dan ditetapkan faktor air semen 0.4. Dalam penelitian ini perancangan campuran beton berdasarkan SNI 03-2834-2000 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal dan diperoleh komposisi campuran yaitu 1.00 : 1.38 : 1.97 : 0.44 (semen : pasir : batu pecah : air) dalam perbandingan berat. Variasi persentase substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit 10%, 20%, dan 30% terhadap berat semen. Untuk mengetahui nilai kuat tekan beton maka dibuat benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm masing-masing sebanyak 6 buah untuk benda uji beton normal dan untuk beton dengan substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit. Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur benda uji beton 28 hari. Analisis Korelasi Momen Product Pearson menunjukkan adanya hubungan yang positif dan signifikan antara variasi substitusi abu cangkang kerang terhadap waktu ikat akhir dengan nilai r = 0.944. Sedangkan hubungan antara variasi substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir menunjukkan hubungan yang negatif dan signifikan dengan r = -1.000. Pemakaian abu cangkang kerang sebagai bahan substitusi semen cenderung bersifat sebagai bahan retarder dalam campuran pasta semen, sedangkan abu cangkang kelapa sawit cenderung bersifat sebagai accelerator dalam campuran pasta semen. Nilai slump campuran beton menurun dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kerang, sebaliknya dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit maka nilai slump campuran beton naik. Dengan faktor air semen yang tetap, maka jumlah air campuran antara kedua campuran beton sama, pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen cenderung lebih bersifat menyerap air campuran daripada abu cangkang kelapa sawit. Kekuatan silinder beton pada pengujian beton umur 28 hari menurun seiring meningkatnya persentase substitusi abu. Kuat tekan beton dengan substitusi abu cangkang kerang yang memenuhi kriteria perencanaan campuran beton dengan mutu f’c 20 MPa (K-240.96) diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 387.60 kg/cm2 dan variasi substitusi 20% sebesar 263.40 kg/cm², sedangkan dengan substitusi abu cangkang kelapa sawit diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 364.30 kg/cm2. Hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang dengan kuat tekan didekati dengan persamaan regresi linier Y -777.3X 428.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.938, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kerang, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 777.3 kg/cm2 dan hubungan keduanya sangat kuat. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan kuat tekan didekati dengan persamaan Y -871.2X 421.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.964, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 871.2 kg/cm2 dan hubungan keduanya adalah sangat kuat. Kata kunci : abu cangkang kerang, abu cangkang kelapa sawit, waktu ikat semen, waktu ikat awal, waktu ikat akhir, accelerator, retarder, slump, kuat tekan, persamaan regresi linier, koefisien determinasi
1
ABSTRACT
This research was conducted to determine the comparison between of the substitution variation effect of sea-shell ash and palm kernel husk ash towards setting time of cement and concrete compressive strength and determine characteristic of sea-shell ash and palm kernel husk ash substitution whether as accelerator or retarder of cement. Sea-shell ash and palm kernel husk ash used must pass sieve No. 200 and specified water-cement ratio 0.4. In this research the concrete mix design based on SNI 03-2834-2000 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal and the composition of the mixture obtained is 1.00 : 1.38 : 1.97 : 0.44 ( cement : sand : crushed stone : water ) in a weight ratio. Percentage variation of sea-shell ash and palm kernel husk ash substitution 10 %, 20 %, and 30 % of the cement weight . To determine the compressive strength of concrete then made a cylindrical specimen with diameter 15 cm and height 30 cm , respectively 6 units for normal concrete specimens and for concrete with substitution of seashell ash and palm kernel husk ash. Concrete compressive strength testing performed on concrete specimens aged 28 days. Pearson Product Moment Correlation analysis showed a positive and significant relationship between variations of substitusion sea-shell ash towards final setting time with the value of r = 0.944. While the relationship between variations of substitution palm kernel husk ash towards final setting time showed a negative and significant relationship with the value of r = -1.000. Use of sea-shell ash as cement substitute material tends to be as a retarder in the cement paste mixture, while the palm kernel husk ash tends to be as an accelerator in the cement paste mixture. Slump value of concrete mixtures decreased with increasing percentage of sea-shell ash substitution, contrary to the increasing percentage of palm kernel husk ash substitution then concrete slump values increased. With the constant water-cement ratio, then the amount of water used to mix both of concrete mixtures, the use of sea-shell ash as a substitute for cement are disposed to absorb water than palm kernel husk ash. Strength of concrete for testing concrete cylinders at 28 days decreased with increasing percentage of ash substitution. Compressive strength of concrete with substitution of sea-shell ash that met the criteria of the quality of concrete mix design f'c MPa 20 (K-240.96) was obtained at 10% substitution variation of 387.60 kg/cm2 and variation of 20% substitution of 263.40 kg/cm², whereas the substitution of palm kernel husk ash obtained at 10% substitution variation of 364.30 kg/cm2. The relationship between the percentage of sea-shell ash substitution with compressive strength that approximated by a linear regression equation Y -777.3 X 428.2 with the coefficient of determination (r2) = 0.938, it can be said that if a change in the percentage of sea-shell ash substitution, there will be a decrease in the average of compressive strength of 777.3 kg/cm2 and their relationship is very strong. While the relationship between the percentage of palm kernel husk ash substitution with compressive strength that approximated by the equation Y -871.2X 421.2 with the coefficient of determination (r2) = 0.964, it can be said that if a change in the percentage of palm kernel husk ash substitution, there will be a decrease in the average of compressive strength of 871.2 kg/cm2 and their relationship is very strong. Keywords: sea-shell ash, palm kernel husk ash, setting time, initial setting time, final setting time, accelerator, retarder, slump, compressive strength, linear regression equation, coefficient of determination.
2
Pendahuluan Pertumbuhan populasi manusia yang sangat pesat dan pembangunan yang terus berkembang harus diikuti dengan perkembangan teknologi infrastruktur yang memegang peranan yang sangat penting. Seiring dengan munculnya isu pemanasan (global warming) dan hadirnya penerapan konsep pembangunan hijau (green building), dalam bidang rekayasa bahan material terus diupayakan berbagai inovasi ramah lingkungan dengan mengadakan penelitian yang intensif terutama untuk komponen struktur. Semen portland (portland cement) merupakan salah satu material komponen struktur yang populer dan merupakan kebutuhan yang paling besar di bidang konstruksi dan penggunaannya sebagai material komponen struktur yang berkelanjutan menjadi tujuan penting pada saat ini.1 Keberadaan kegiatan produksi semen pada suatu daerah selain memberikan banyak manfaat terutama di bidang konstruksi, juga menjadi ancaman ekologis yang serius. Hal ini dapat dilihat mulai dari proses pengambilan bahan baku (eksplorasi terus-menerus), proses produksi serta dampak polusi yang ditimbulkan. Terbatasnya ketersediaan batu kapur sebagai bahan baku pembuatan semen portland merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui dan jika pengambilannya dilakukan secara terus-menerus maka keberadaan bahan baku tersebut akan habis pada masa mendatang. Produksi semen yang meningkat berkontribusi terhadap meningkatnya polusi udara yang berakibat terhadap pemanasan global. Menurut International Energy Authority: World Energy Outlook, produksi semen portland adalah penyumbang CO2 sebesar 7% dari keseluruhan CO2 yang dihasilkan oleh berbagai sumber.2 Oleh karena itu, perlu dipikirkan dan dikaji bahan baku alternatif agar produksi semen di masa mendatang masih tetap ada dan proses produksinya lebih ramah terhadap lingkungan.Upaya penelitian yang telah dilakukan terhadap bahan substitusi semen dengan pemanfaatan limbah industri semakin berkembang. Penelitian tidak hanya dilakukan oleh perusahaan produksi semen melainkan juga para akademisi di perguruan tinggi. Beberapa hasil penelitian telah menemukan bahwa limbah industri seperti abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit dapat dijadikan sebagai material pozzolan dalam beton. Penelitian terus dilakukan dan dikembangkan untuk upaya pemanfaatan limbah industri dan rumah tangga yang jumlahnya cukup melimpah dan mungkin menjadi penyebab pencemaran lingkungan. Beberapa penelitian mengenai pemakaian abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen terhadap teknologi beton diharapkan dapat memperbaiki sifat beton terutama kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, memberikan nilai tambah bagi limbah ini di bidang konstruksi serta dapat mereduksi pencemaran lingkungan. Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete). Pada umumnya, beton mengandung rongga udara sekitar 1-2%, pasta semen (semen dan air) sekitar 25-40%, dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60-75%.3 Salah satu permasalahan yang muncul adalah bagaimana pengaruh abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen dalam campuran beton terhadap pengikatan dan kuat tekan beton. Pengikatan (set) adalah perubahan bentuk dari bentuk cair menjadi bentuk padat, tetapi masih belum mempunyai kekuatan. Pengikatan ini terjadi akibat reaksi hidrasi yang terjadi pada permukaan semen, terutama butir trikalsium aluminat. Dengan penambahan gypsum, waktu pengikatan dapat diatur karena gypsum memodifikasi hidrasi awal. Pengerasan (hardening) adalah pertumbuhan kekuatan dari beton atau mortar setelah bentuknya menjadi padat. Semen bila dicampur dengan air akan menghasilkan pasta yang plastis dan lecak (workable). Namun setelah selang beberapa waktu, pasta akan mulai menjadi kaku dan sukar dikerjakan. Inilah yang disebut pengikatan awal (initial set). Selanjutnya pasta akan meningkat kekakuannya sehingga didapatkan padatan yang utuh. Ini disebut pengikatan akhir (final set). Proses selanjutnya hingga pasta mempunyai kekuatan, disebut pengerasan (hardening). Pada umumnya waktu pengikatan awal minimum adalah 45 menit, sedangkan waktu pengikatan akhir adalah 6-10 jam.4 Pemakaian abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi pada semen juga dapat mempengaruhi waktu pengikatan. Jika bahan tersebut membantu memperlambat waktu pengikatan (setting time) sehingga campuran akan tetap mudah dikerjakan (workable) untuk waktu yang lebih lama maka bahan tersebut dapat digunakan sebagai bahan retarder 3
sedangkan jika bahan tersebut mempercepat waktu pengikatan maka bahan dapat digunakan sebagai bahan accelerator. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Beton harus dirancang proporsi campurannya agar menghasilkan suatu kuat tekan rata-rata yang diisyaratkan. Pada tahap pelaksanaan konstruksi, beton yang telah yang telah dirancang campurannya harus diproduksi sedemikian rupa sehingga memperkecil frekuensi terjadinya beton dengan kuat tekan yang lebih rendah dari kekuatan tekan beton seperti yang telah dipersyaratkan.3 Dengan demikian, pemakaian abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen perlu diteliti berapa lama waktu yang dibutuhkan campuran semen tersebut mengalami pengikatan awal (initial set) dan berapa lama pengikatan akhir (final set) dengan menggunakan alat vicat berdasarkan SNI-03-6827-2002 dan berapa kekuatan tekan beton yang dihasilkan dengan menggunakan alat compression machine berdasarkan SNI 03-1974-1990. Dalam penelitian ini dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu: 1. Bagaimana pengaruh dan perbandingan antara substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan beberapa variasi campuran terhadap waktu ikat pasta semen ? 2. Apakah substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit pada campuran semen dapat memperlambat atau mempercepat waktu ikat semen? 3. Apakah abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dapat dijadikan sebagai bahan retarder atau accelerator pada campuran semen? 4. Bagaimana pengaruh dan perbandingan antara substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan beberapa variasi campuran terhadap kuat tekan beton? Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu : 1. Untuk mengetahui dan membandingkan antara pengaruh substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan beberapa variasi campuran terhadap waktu ikat pasta semen. 2. Untuk mengetahui sifat dari abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit pada campuran semen sebagai bahan retarder atau bahan accelerator. 3. Untuk mengetahui pengaruh dan perbandingan antara substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan beberapa variasi campuran terhadap kuat tekan beton.
1.
2. 3. 4.
5.
6.
Dari penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat bagi perkembangan teknologi beton, antara lain sebagai berikut : Dari hasil penelitian diharapkan dapat dijadikan sebagai acuan bahwa penggunaan limbah abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan campuran beton merupakan suatu pilihan (choice) yang patut dipertimbangkan untuk mendapatkan/merubah sifat beton tertentu sesuai yang diinginkan. Mengetahui pengaruh dan perbandingan antara variasi substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat pasta semen. Dapat menentukan sifat dari substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit bersifat bahan retarder atau accelerator dalam campuran pasta semen. Sebagai bahan pertimbangan penggunaan abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen dalam campuran beton dan dapat meminimalkan penggunaan semen dalam campuran beton. Menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya yang akan membahas masalah penggunaan abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan mengombinasikan dengan bahan tambahan polimer untuk beton mutu tinggi. Dengan pemanfaatan abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen terhadap teknologi beton diharapkan dapat memperbaiki sifat beton terutama kuat tekan dan memberikan nilai tambah bagi limbah ini di bidang konstruksi serta dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh limbah cangkang kerang dan cangkang kelapa sawit.
4
Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental di laboratorium dengan melakukan pengujian waktu ikat pasta semen dan pengujian kuat tekan beton. Pengujian waktu ikat pasta semen menggunakan metode pengujian waktu ikat awal semen Portland berdasarkan SNI-03-6827-2002 dengan menggunakan alat vicat yang sesuai dengan Standard ASTM C-91-82. Penyediaan bahan penyusun beton seperti semen, bahan substitusi semen (abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit), batu pecah, dan pasir. Selanjutnya dilakukan pemeriksaan bahan campuran beton yaitu : Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar. Pemeriksaan berat isi pada agregat halus dan agregat kasar. Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian agregat kasar dan agregat halus lewat ayakan No.200). Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus. Abu cangkang kerang diperoleh dari proses pembakaran cangkang kerang hingga menjadi abu. Setelah itu cangkang kerang dengan sendirinya akan menjadi halus. Pembakaran cangkang kerang dilakukan di Kilang Kapur Karya Tunggal, Jalan Bunga Sakura I. Abu cangkang kerang yang digunakan sebagai substitusi semen diayak dan harus lolos ayakan No. 200. Abu cangkang kelapa sawit diperoleh dari pembakaran cangkang kelapa sawit dalam ketel uap pada pabrik pengolahan minyak kelapa sawit PT. Inno Wangsa Oil & Fat, Jalan MG Manurung No. 12 Medan. Abu cangkang kelapa sawit yang digunakan sebagai substitusi semen diayak dan harus lolos ayakan No. 200. Proporsi bahan-bahan penyusun beton ditentukan melalui sebuah perancangan beton (mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis secara ekonomis. Dalammenentukan proporsi campuran dalam penelitian ini berdasarkan pada SK SNI 03-2834-2000 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal dan diperoleh komposisi campuran yaitu 1.00 : 1.38 : 1.97 : 0.44 (semen : pasir : batu pecah : air) dalam perbandingan berat. Variasi persentase substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit 10%, 20%, dan 30% terhadap berat semen. Untuk mengetahui nilai kuat tekan beton maka dibuat benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm masing-masing sebanyak 6 buah untuk benda uji beton normal dan untuk beton dengan substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit. Setelah umur beton 24 jam, cetakan silinder dibuka dan mulai dilakukan perawatan beton (curing) dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian. 5 Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang didasarkan pada SNI 1972:2008. Percobaan ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Pengujian kuat tekan beton menggunakan metode pengujian kuat tekan beton berdasarkan SNI 03-1974-1990 dengan menggunakan alat compression machine dan dilakukan pada umur benda uji beton 28 hari. Hasil dan Pembahasan Waktu Ikat Semen4 Data hasil pengujian waktu ikat semen, campuran pasta semen dengan beberapa variasi substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan FAS 0.4 digambarkan dalam bentuk grafik hubungan antara waktu dan penetrasi pada Gambar 1 dan Gambar 2. Selanjutnya dilakukan interpolasi untuk mendapatkan nilai waktu ikat awal yang diperoleh saat penurunan jarum penetrasi sebesar 25 mm dan waktu ikat akhir yang diperoleh saat penurunan jarum penetrasi sebesar 0 mm. Dari interpolasi tersebut diperoleh waktu ikat awal dan waktu ikat akhir. Data perbandingan waktu ikat awal dan waktu ikat akhir campuran pasta semen dengan substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit variasi 0%, 10%, 20%, dan 30% dapat dilihat pada Tabel 1 dan digambarkan pada Gambar 3 dan Gambar 4.
5
Penetrasi (cm)
5.0 4.0 3.0
0%
2.0
10%
1.0
20%
0.0
30% 0
100
200
300
Waktu (menit)
Gambar 1 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4
Penetrasi (cm)
5.00 4.00 3.00
0%
2.00
10%
1.00
20%
0.00 0
50
100
150
30%
200
Waktu (menit)
Gambar 2 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Abu Cangkang Kelapa Sawit 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4 Tabel 1 Perbandingan Waktu Ikat Awal dan Waktu Ikat Akhir Campuran Pasta Semen Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Variasi 0%, 10%, 20%, dan 30% Substitusi Abu Cangkang Kerang
Waktu Ikat Awal (jam)
Abu Cangkang Kelapa Sawit
2 1.59
Variasi Waktu Ikat Awal (jam) Waktu Ikat Akhir (jam) Waktu Ikat Awal (jam) Waktu Ikat Akhir (jam)
1.57
1.48
1.5 1.59 1
10%
20%
30%
1.59
1.57
1.48
1.33
2.75
2.75
3.00
3.25
1.59
1.50
1.17
1.09
2.75
2.50
2.25
2.00
1.33
1.5 1.17
0%
1.09
0.5
Abu Cangkang Kerang Abu Cangkang Kelapa Sawit
0 0%
10% 20% 30% 40% % Substitusi
Gambar 3 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat Awal Campuran Pasta Semen
6
Waktu Ikat Akhir (jam)
3.25 3.5 2.75 2.75 3.00 3 2.5 2 2.75 2.50 2.25 1.5 2.00 1 0.5 0 0%
20%
Abu Cangkang Kerang Abu Cangkang Kelapa Sawit 40%
% Substitusi
Gambar 4 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat Akhir Campuran Pasta Semen
Data waktu ikat akhir campuran pasta semen dengan abu cangkang kerang maupun cangkang kelapa sawit kemudian dianalisis dengan korelasi Product Moment Pearson untuk mengetahui pengaruh variasi substitusi abu cangkang kerang dan cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir pasta semen. Analisis tersebut menunjukkan adanya hubungan yang positif dan signifikan antara variasi substitusi abu cangkang kerang terhadap waktu ikat akhir dengan nilai r = 0.944. Sedangkan hubungan antara variasi substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir menunjukkan hubungan yang negatif dan signifikan dengan r = -1.000. Dari penelitian yang telah dilakukan oleh Festus A. Olutoge, dkk tahun 2012 yang berjudul Assessment Of The Suitability Of Periwinkle Shell Ash (PSA) As Partial Replacement For Ordinary Portland Cement (OPC) In Concrete dengan perencanaan campuran beton yaitu semen : pasir : kerikil ; 1 : 2 : 4 dengan faktor air semen (FAS) yang ditetapkan sebesar 0.45. Pemakaian Ordinary Portland Cement (OPC) disubstitusi dengan Periwinkle Shell Ash (PSA)/ abu cangkang siput sebesar 0%, 5%, 10%,15%, dan 20% terhadap berat semen. Dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini pengaruh variasi pemakaian abu cangkang siput sebagai substitusi semen terhadap waktu ikat awal dan waktu ikat akhir campuran.6 Tabel 2 Penetapan Waktu Ikat Campuran OPC/PSA6 Variasi Substitusi
0%
5%
10%
Waktu Ikat Awal (jam; menit)
1;47
3;34
3;50
Waktu Ikat Akhir (jam; menit)
2;50
3;50
4;03
Sumber : Festus A. Olutoge, dkk. 2012
Dari hasil penelitian A.W. Otunyo tahun 2011 yang berjudul Palm Kernel Husk Ash (PKHA) As an Admixture (Accelerator) In Concrete dengan perencanaan campuran yaitu 5 benda uji kubus masing-masing disiapkan untuk campuran OPC/PKHA dengan perbandingan: (a) 25%(OPC) + 75%(PKHA), (b) 50%(OPC) + 50%(PKHA), (c) 75%(OPC) + 25%(PKHA) dan (d) 100% (OPC)+0% (PKHA) - sebagai kontrol. Total berat masing-masing benda uji kubus (campuran PHKA (abu cangkang kelapa sawit) dan Semen diperkirakan 350 gram). Pengujian dilakukan di ruangan dengan kelembaban 90% dan temperatur udara di antara 25 oC dan 29 oC. FAS yang digunakan dalam campuran adalah 0.45.7 Tabel 3 Rata-rata Waktu Ikat Untuk Variasi Campuran Kubus OPC dan PKHA7 Kubus
Kubus Kontrol
Kubus 3
Kubus 2
Kubus 1
OPC (%)
100
75
50
25
PKHA (%)
0
25
50
75
Waktu Ikat (jam)
4
5
4
3
Sumber : A.W. Otunyo (2011)
Dari data pendukung di atas dan telah dibandingkan dengan data hasil percobaan waktu ikat semen serta analisis Korelasi Momen Product Pearson pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa pemakaian abu cangkang kerang sebagai bahan substitusi semen cenderung bersifat sebagai bahan retarder dalam campuran pasta semen, sedangkan abu cangkang kelapa sawit cenderung bersifat sebagai accelerator dalam campuran pasta semen.
7
Slump Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang berdasarkan pada SNI 1972:2008. Cara Uji Slump Beton. Percobaan ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm.8 Hasil percobaan slump dari campuran beton dengan substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit terhadap semen dapat dilihat pada Tabel 4 dan digambarkan pada Gambar 5. Tabel 4 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit % Substitusi Terhadap Semen
Nilai Slump Abu Cangkang Kerang (cm)
Nilai Slump Abu Cangkang Kelapa Sawit (cm)
0 10 20 30
11 11 9 8
11 17 18 20
Nilai Slump (cm)
25 20 10 11
20
18
17
15
11
9
Abu Cangkang Kerang
8
5
Abu Cangkang Kelapa Sawit
0 0%
10%
20%
30%
% Substitusi Terhadap Semen
Gambar 5 Grafik Hubungan Antara Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Nilai Slump
Dengan faktor air semen yang tetap, maka jumlah penggunaan air campuran antara kedua campuran beton sama, pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen cenderung lebih bersifat menyerap air campuran daripada pemakaian abu cangkang kelapa sawit. Dari penelitian yang telah dilakukan oleh Festus A. Olutoge, dkk (2012) dapat dilihat pada Tabel 5 di bawah ini pengaruh variasi pemakaian abu cangkang siput sebagai substitusi semen terhadap nilai slump. Tabel 5 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Siput % Substitusi Terhadap Semen
Nilai Slump (cm)
0 5 10 15 20
27.5 26.5 24.5 21.0 16.0
Sumber : Festus A. Olutoge, dkk. 2012
Jika dibandingkan dengan data hasil percobaan slump campuran beton dengan substitusi abu cangkang siput dan data hasil percobaan slump campuran beton pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen dengan meningkatnya variasi substitusi akan menurunkan nilai slump campuran beton. Kuat Tekan Beton Pengujian ini untuk menentukan kuat tekan (compressive strength) beton dengan benda uji berbentuk silinder yang dibuat dan dimatangkan (curing) di laboratorium. Kuat tekan beban beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan (compression machine).9 Pengujian kekuatan tekan beton dengan atau tanpa menggunakan substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dilakukan pada umur 28 hari. Pengujian kuat tekan beton ini berdasarkan SNI 03-1974-1990, Metode Pengujian Kuat Tekan Beton.
8
Kuat Tekan (kg/cm2)
Hasil perhitungan kuat tekan beton dengan atau tanpa menggunakan substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit pengujian kuat tekan pada umur 28 hari digambarkan pada Gambar 6. 450.00406.57 387.60 400.00 350.00406.57 364.30 263.40 300.00 250.00 188.86 200.00 230.44 150.00 160.79 100.00
Abu Cangkang Kerang (ACK) Abu Cangkang Kelapa Sawit (ACKS)
50.00 0.00 0%
10%
20%
30%
40%
% Substitusi Terhadap Semen
Gambar 6 Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton
Dengan menggunakan nilai persentase kenaikan kuat tekan beton terhadap umur beton, maka dengan data hasil pengujian kuat tekan beton dengan atau tanpa substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit pada umur 28 hari dapat diestimasi perkembangan kuat tekan beton tersebut dari umur 3, 7, 14, dan 21 hari pada Tabel 6 dan digambarkan pada Gambar 7. Tabel 6 Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Pengujian Beton Umur 3, 7, 14, dan 21 Hari Kuat Tekan (kg/cm2)
Umur Beton (hari)
Perkembangan Kuat Tekan
0 3 7 14 21 28*
0.00 0.46 0.70 0.88 0.95 1.00
BN 0%
ACK 10%
ACK 20%
ACK 30%
ACKS 10%
ACKS 20%
ACKS 30%
0.00 187.02 284.60 357.78 386.24 406.57
0.00 178.29 271.32 341.09 368.22 387.60
0.00 121.16 184.38 231.79 250.23 263.40
0.00 86.87 132.20 166.19 179.41 188.86
0.00 167.58 255.01 320.59 346.09 364.30
0.00 106.00 161.31 202.79 218.92 230.44
0.00 73.96 112.55 141.49 152.75 160.79
Catatan : *Hasil Penelitian pada Pengujian Beton Umur 28 Hari
Dari Tabel 6 dapat diestimasi bahwa beton normal telah mencapai kuat tekan rencana sebesar 284.6 kg/cm2 pada pengujian kuat tekan pada umur 7 hari, beton dengan substitusi abu cangkang kerang variasi 10% sebesar 271.32 kg/cm2 pada pengujian 7 hari dan variasi 20% sebesar 250.23 kg/cm2 pada umur 21 hari, sedangkan beton dengan substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan variasi 10% telah mencapai kuat tekan rencana pada umur 7 hari sebesar 255.01 kg/cm2. Dapat dilihat pada Gambar 7 estimasi kenaikan kuat tekan beton pada umur 3, 7, 14, 21, dan 28 hari (merupakan hasil penelitian).
9
Kuat Tekan Beton (kg/cm2)
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
BN 0% ACK 10% ACK 20% ACK 30% ACKS 10% ACKS 20% 0
10
20
30
ACKS 30%
Umur Beton (Hari)
Gambar 7 Grafik Hubungan Antara Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Umur Beton
Kuat Tekan (kg/cm2)
Hubungan antara persentase substitusi abu terhadap semen dengan kuat tekan dari kedua jenis abu tersebut dapat didekati dengan persamaan regresi linier dan dapat dilihat pada Gambar 8. 450.00406.57 387.60 y = -777.3x + 428.2 400.00 R² = 0.938 350.00406.57 364.30 263.40 300.00 250.00 188.86 200.00 230.44 150.00 160.79 100.00 y = -871.2x + 421.2 50.00 R² = 0.964 0.00 0%
10%
20%
30%
40%
% Substitusi Terhadap Semen
Abu Cangkang Kerang (ACK) Abu Cangkang Kelapa Sawit (ACKS) Linear (Abu Cangkang Kerang (ACK)) Linear (Abu Cangkang Kelapa Sawit (ACKS))
Gambar 8 Grafik dan Persamaan Regresi Linier Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton
Hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang dengan kuat tekan didekati dengan persamaan regresi linier Y -777.3X 428.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.938 , dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kerang, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 777.3 kg/cm2 dan hubungan keduanya sangat kuat. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan kuat tekan didekati dengan persamaan Y -871.2X 421.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.964, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 871.2 kg/cm2 dan hubungan keduanya adalah sangat kuat Data pengujian kuat tekan beton kemudian dianalisis dengan menggunakan program PASW Statistics 18 untuk uji korelasi Pearson.10 Tabel 7 Uji Korelasi Pearson 10 Correlations Persentase KTB_ACK Pearson Correlation 1 -.969* Sig. (1-tailed) .016 N 4 4 KTB_ACK Pearson Correlation -.969* 1 Sig. (1-tailed) .016 N 4 4 KTB_ACKS Pearson Correlation -.982** .996** Sig. (1-tailed) .009 .002 N 4 4 *. Correlation is significant at the 0.05 level (1-tailed). **. Correlation is significant at the 0.01 level (1-tailed). Persentase
KTB_ACKS -.982** .009 4 .996** .002 4 1 4
10
Dari uji korelasi Pearson pada Tabel 7 dapat diketahui bahwa hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang terhadap kuat tekan beton adalah berkorelasi negatif dan sangat kuat dengan r = -0.969. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap kuat tekan beton juga berkorelasi negatif dan sangat kuat dengan r = -0.982. Dari arah korelasi dapat diketahui bahwa semakin besar persentase substitusi kedua abu tersebut terhadap semen di dalam beton maka kuat tekan beton akan semakin menurun. Tabel 8 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kerang dan Kuat Tekan Beton 10 Model Summary Model
1
R
R Square
Adjusted Square
.969a
.938
.908
R Std. Error of the Estimate 31.39707
a. Predictors: (Constant), Persentase
Tabel 9 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kelapa Sawit dan Kuat Tekan Beton 10 Model Summary Model
1
R
R Square
Adjusted Square
.982a
.964
.947
R Std. Error of the Estimate 26.46789
a. Predictors: (Constant), Persentase
Dari Tabel 8 dan Tabel 9 dapat dilihat bahwa besar koefisien determinasi (r2) untuk substitusi abu cangkang kerang r2 = 0.938 sedangkan untuk substitusi abu cangkang kelapa sawit r2 = 0.964. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Dari hasil penelitian ini, kesimpulan yang dapat dibuat adalah: 1. Analisis Korelasi Momen Product Pearson menunjukkan adanya hubungan yang positif dan signifikan antara variasi substitusi abu cangkang kerang terhadap waktu ikat akhir dengan nilai r = 0.944. Sedangkan hubungan antara variasi substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir menunjukkan hubungan yang negatif dan signifikan dengan r = -1.000. Pemakaian abu cangkang kerang sebagai bahan substitusi semen cenderung bersifat sebagai bahan retarder dalam campuran pasta semen, sedangkan abu cangkang kelapa sawit cenderung bersifat sebagai accelerator dalam campuran pasta semen. 2. Nilai slump campuran beton menurun dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kerang, sebaliknya dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit maka nilai slump campuran beton naik. Dengan faktor air semen yang tetap, maka jumlah air campuran antara kedua campuran beton sama, pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen cenderung lebih bersifat menyerap air campuran daripada abu cangkang kelapa sawit. 3. Kekuatan silinder beton pada pengujian beton umur 28 hari menurun seiring meningkatnya persentase substitusi abu. Kuat tekan beton dengan substitusi abu cangkang kerang yang memenuhi kriteria perencanaan campuran beton dengan mutu f’c 20 MPa (K-240.96) diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 387.60 kg/cm2 dan variasi substitusi 20% sebesar 263.40 kg/cm², sedangkan dengan substitusi abu cangkang kelapa sawit diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 364.30 kg/cm2. 4. Hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang dengan kuat tekan didekati dengan persamaan regresi linier Y -777.3X 428.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.938 , dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kerang, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 777.3 kg/cm2 dan hubungan keduanya sangat kuat. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan kuat tekan didekati dengan persamaan Y -871.2X 421.2 dengan koefisien determinasi (r2) = 0.964, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit, maka
11
akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 871.2 kg/cm2 dan hubungan keduanya adalah sangat kuat. Saran Dari hasil penelitian ini, saran yang dapat disampaikan adalah: 1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut dengan perencanaan campuran beton (mix design) yang berbeda baik dari segi variasi substitusi, penetapan/penguncian pada faktor air semen ataupun nilai slump. 2. Penggunaan kedua abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit secara bersamaan sebagai bahan substitusi semen dengan variasi tertentu perlu diteliti lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh kedua abu tersebut dalam campuran beton.
Daftar Pustaka 1.
2.
3. 4.
5.
6. 7. 8.
9.
10.
Syafpoetri, N.A., Olivia,M., Darmayanti, L. 2013. Pemanfaatan Abu Kulit Kerang (Anadara grandis) Untuk Pembuatan Ekosemen. Penelitian Jurusan Teknik Sipil, FT Universitas Riau, Riau.
[ diakses 20 Februari 2013] Putranto, D. 2011. Bahaya Semen Untuk Dunia [diakses 20 Februari 2013] Nugraha, P.,Antoni. 2007. Teknologi Beton dari Material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi. Yogyakarta : Penerbit Andi. SK SNI 03-6827-2002. Metode Pengujian Waktu Ikat Awal Semen Portland Dengan Menggunakan Alat Vicat Untuk Pekerjaan Sipil. [diakses 20 Februari 2013] SK SNI 03-2834-2000. Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. [diakses 3 April 2013] Olutoge & al. 2012. Assessment Of The Suitability Of Periwinkle Shell Ash (PSA) As Partial Replacement For Ordinary Portland Cement (OPC) In Concrete. IJRRAS 10 (3). A.W. Otunyo. 2011. Palm Kernel Husk Ash (PKHA) As an Admixture (Accelerator) In Concrete. Nigerian Journal of Technology. Vol. 30, No. 3, October 2011. SK SNI 1972 : 2008. Cara Uji Slump Beton < URL :http://lauwtjunnji.weebly.com/uploads/1/0/1/7/10171621/sni-19722008_cara_uji_slump_beton.pdf> [diakses 3 April 2013]. SK SNI 03-1974-1990. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. < URL : http://www.pu.go.id/uploads/services/infopublik20120809160432.pdf> [diakses 3 April 2013] Program PASW Statistics 18 (Student Version)
12
