PENGARUH SERBUK BATU KAPUR SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN TERHADAP KUAT TEKAN BETON
1.1. Latar Belakang
Penggunaan beton dalam bidang konstruksi saat ini semakin meningkat dan mengakibatkan kebutuhan akan beton dengan kualitas yang baik smakin meningkat. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk meningkatkan kualitas beton dengan cara mencari bahan tambahan alternatif ataupun pengganti sebagian semen sebagai campuran dalam beton. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen adalah serbuk batu kapur. Penelitian penggunaan batu kapur sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam campuran beton telah terbukti meningkatkan kuat tekan beton (Putro, G.B. & Nurchasanah, Y, 2011).
Di Indonesia khususnya daerah Kelurahan Lembang Parinding, Kecamatan Sesean, Kabupaten Toraja Utara, Provinsi Sulawesi Selatan merupakan daerah dengan potensi bahan galian berupa batu kapur. Hal ini dapat dilihat dari beberapa wilayahnya yang merupakan gunung batu kapur dan beberapa tambang batu kapur. Akan tetapi, tambang batu kapur di daerah tersebut sudah tidak beroperasi dan meninggalkan pecahan batu kapur hasil tambang begitu saja.
Dari hasil kajian pustaka, diketahui bahwa serbuk batu kapur mengandung kalsium oksida, silika, aluminium, magnesia dan besi yang serupa dengan kandungan senyawa dalam semen.
Berdasarkan hal tersebut, maka penelitian ini dilakukan untuk menganalisis pengaruh serbuk batu kapur dari Toraja Utara sebagai pengganti sebagian semen terhadap kuat tekan beton pada umur 28 hari.
1.2. Tinjauan Pustaka
Beton adalah suatu komposit dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan ikat. Beton dibentuk dari agregat campuran (halus dan kasar) dan ditambah dengan pasta semen. Menurut Mulyono (2005:3), Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive). Beton pada dasarnya adalah campuran dari 2 bagian : agregat dan mortar. Mortar terdiri dari semen portland dan air, yang mengikat agregat (pasir dan kerikil atau batu pecah) menjadi suatu massa seperti batuan, ketika pasta tersebut mengeras akibat reaksi kimia dari semen dan air. Jadi dapat dikatakan bahwa beton dibuat dari agregat (pasir dan kerikil), semen (perekat yang mengikat butir-butir agregat menjadi satu) dan air (yang bereaksi dengan semen). Campuran ini diharapkan nantinya cukup kuat (kokoh tekan, kokoh tarik, kekerasan), tahan lama (ketahanan atau durability, susut, rangkak), mudah dibuat (workability, setting time), dari pemilihan yang teliti dan ekonomis dari sifat-sifat dan proporsi bahan-bahan (mix
design). (Nugraha, 2007:25). Parameter-parameter yang paling mempengaruhi kekuatan beton adalah kualitas
semen, proporsi semen terhadap campuran, kekuatan dan kebersihan agregat, interaksi atau adhesi antara pasta semen dengan agregat, pencampuran yang cukup dari bahan-bahan pembentuk beton, pencampuran yang benar,
TS-42
penyelesaian dan pemadatan beton, dan kandungan klorida tidak melebihi 0,15% dalam beton yang diekspos dan 1% bagi beton yang tidak diekspos. (Nawy, 1985:24).
Putro, G.B. & Nurchasanah, Y (2011), penelitian yang dilakukan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penambahan serbuk batu gamping sebagai pengganti sebagian semen terhadap kuat tekan beton dan untuk mengetahui pengaruh variasi faktor air semen (fas) terhadap kuat tekan beton.
Persentse penggunaan serbuk batu gamping yang digunakan adalah 0%, 5% 10% dan 15% dari berat semen dengan fas 0,4 dan fas 0,5. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan serbuk batu gamping sebagai bahan tambah untuk pengganti sebagian semen sampai kadar 15% terjadi kecenderungan untuk meningkatkan kuat tekan beton. Untuk fas 0,4 terjadi penambahan kuat tekan beton sebesar 0,95% dan untuk fas 0,5 terjadi penambahan kuat tekan beton sebesar 1,71%. Grafik hasil pengujian kuat tekan beton yang dilakukan oleh Ginanjar Bagyo Putro dan Yenny Nurchasanah ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Hubungan kuat tekan beton dengan persentase serbuk batu gamping pada umur 28 hari dengan fas 0,4 dan 0,5
Menurut Hartono (2013), pada penelitian yang dilakukan yang bertujuan untuk mengetahui nilai kuat tekan beton dengan agregat kasar dari batu kapur, sifat dari batu kapur adalah sebagai berikut:
Warna
: Putih, putih kecoklatan, dan putih keabuan
Kilap : Kaca, dan tanah
Goresan : Putih sampai putih keabuan
belahan Bidang : Tidak teratur
Pecahan : Uneven
Kekerasan : 2,7 – 3,4 skala mohs
Berat jenis : 2,387 ton/m3
Tenacity : Keras, kompak, sebagian berongga
Berdasarkan hasil pengujian karakteristik batu gamping sebagai agregat kasar dan agregat halus yang dilakukan Jabair (2018) diperoleh sebagai berikut:
Tabel 1. Spesifikasi dan hasil uji karakteristik agregat halus (pasir batu gamping)
No. Karakteristik Pasir Interval Batas Hasil Uji Keterangan
1 Kadar Lumpur 0,2% - 6,0% 4,62% Memenuhi
2 Kadar Organik <No.3 <2 Memenuhi
3 Kadar Air 3% - 5% 0,349% Sangat Rendah
4 Berat Volume 1,4kg/ltr - 1,9kg/ltr 1,77kg/ltr Memenuhi
5 Resapan 0,2% - 2,0% 0,674 Memenuhi
6 Berat Jenis SSD 1,6 - 3,2 2,606 Memenuhi
TS-43
Tabel 2. Spesifikasi dan hasil uji karakteristik agregat kasar (batu pecah, batu gamping)
No. Karakteristik Pasir Interval Batas Hasil Uji Keterangan
1 Kadar Lumpur 0,2% - 1,0% 2,19% Agak Tinggi
2 Keausan 15% - 50%
3 Kadar Air 0,5% - 2,0% 0,349%
Sangat Rendah 4 Berat Volume 1,4kg/ltr - 1,9kg/ltr 1,77kg/ltr Memenuhi
5 Resapan 0,2% - 4,0% 0,674 Memenuhi
6 Berat Jenis SSD 1,6 - 3,2 2,606 Memenuhi
7 Modulus Kehalusan 5,5 – 8,5
1.3. Metodologi Penelitian
Urutan pelaksanaan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2 berikut
Gambar 2. Skema Penelitian
Pegujian karakteristik agregat di laboratorium terbagi atas pengujian karakteristik agregat halus dan agregat kasar mengikuti standar ASTM. Perhitungan mix design pada penelitian ini menggunakan metode American
Concrete Institute (ACI). Mutu beton yang direncanakan adalah K-225 (fc’= 18,7 MPa) pada umur 28 hari dengan
kadar serbuk batu kapur sebagai pengganti sebagian semen yaitu 0%, 5%, 10% dan 15% dari total berat semen. Benda uji yang dibuat berupa silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Prosedur pengujian kuat tekan beton mengacu pada standar SNI 03-1974-1990 dan dilakukan pada benda uji beton dengan umur beton mencapai 7, 14, 21 dan 28 hari.
TS-44
Hasil pengujian karakteristik agregat dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 3. Rekapitulasi hasil pengujian karakteristik agregat halus
N0. Karakteristik Agregat Interval Hasil Uji Keterangan
1 Analisa Saringan - Gradasi 3 Memenuhi
2 Modulus Kehalusan 2,2 - 3,1 2,68 Memenuhi
3 Berat Jenis Spesifik: - - -
a. B.J. Nyata 1,6 - 3,2 2,72 Memenuhi
b. B.J. DasBJ Dasar Kering 1,6 - 3,2 2,58 Memenuhi
c. B.J. Kering Permukaan 1,6 - 3,2 2,63 Memenuhi
4 Penyerapan Air (%) 0,2 - 2 2,04 Tidak Memenuhi
5 Berat Volume: - - -
a. Kondisi Lepas (kg/liter) 1,4 - 1,9 1,44 Memenuhi
b. Kondisi Padat (kg/liter) 1,4 - 1,9 1,67 Memenuhi
6 Kadar Air (%) 3 - 5 3 Memenuhi
7 Kadar Lumpur (%) 0,2 - 6 5,7 Memenuhi
8 Kadar Organik < No. 3 No.2 Memenuhi
Tabel 4. Rekapitulasi hasil pengujian karakteristik agregat kasar
No. Karakteristik Agregat Interval Hasil Uji Keterangan
1 Analisa Saringan - Gradasi 6 Memenuhi
2 Modulus Kehalusan 6 - 7,1 6,74 Memenuhi
3 Berat Jenis Spesifik: - - -
a. B.J. Nyata 1,8 - 3,2 2,72 Memenuhi
b. B.J. Dasar Kering 1,8 - 3,2 2,55 Memenuhi
c. B.J. Kering Permukaan 1,8 - 3,2 2,61 Memenuhi
4 Penyerapan Air (%) 0,2 - 4 2,46 Memenuhi
5 Berat Volume: - - -
a. Kondisi Lepas (kg/liter) 1,6 - 1,9 1,40 Tidak Memenuhi b. Kondisi Padat (kg/liter) 1,6 - 1,9 1,57 Tidak Memenuhi
6 Kadar Air (%) 0,5 - 2 1 Memenuhi
7 Kadar Lumpur (%) 0,2 - 1 1 Memenuhi
Tabel 5. Hasil pengujian kuat tekan rata-rata beton
Umur Beton Kuat Tekan Beton dengan Kadar Serbuk Batu Kapur dari Total Berat Semen (MPa)
(hari) 0% 5% 10% 15%
7 18,1088 16,3675 16,2805 16,1934
14 18,2631 16,6911 16,4625 16,2053
21 18,3328 16,8591 16,5054 16,2106
28 18,4483 17,2033 16,8638 16,4677
Hasil pengujian karakteristik agregat halus menunjukkan bahwa daya absorpsi agregat halus tidak memenuhi syarat spesifikasi, sehingga pada perhitungan mix design perlu dilakukan koreksi jumlah air campuran beton.
Hasil pengujian karakterisik agregat kasar menunjukkan bahwa berat volume pada kondisi lepas dan kondisi padat tidak memenuhi syarat spesifikasi, sedangkan pengujian lain telah memenuhi syarat spesifikasi.
Hasil pengujian kuat tekan beton pada Tabel 5 menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai kuat tekan beton seiring dengan dengan bertambahnya kadar serbuk batu kapur sebagai pengganti sebagian semen. Sehingga dapat disimpulkan bahwa penggunaan kadar serbuk batu kapur asal Toraja Utara sebagai pengganti sebagian semen dalam campuran beton memberikan pengaruh negatif terhadap kuat tekan beton.
Rekapitulasi hasil pengujian kuat tekan rata-rata beton Tabel 6 disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 2 dan Gambar 3.
TS-45
Gambar 3. Grafik kurva hubungan kuat tekan beton dengan umur berdasarkan kadar sebuk batu kapur
Pengujian analisis kandungan kimia serbuk batu kapur yang digunakan dilakukan oleh PT. SUCOFINDO (Persero). Berat sampel serbuk batu kapur yang dianalisa kurang lebih satu kilogram dengan menggunakan metode
X-Ray Flourescence (XRF). Hasil analisis kandungan kimia serbuk batu kapur seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil analisis kandungan kimia serbuk batu kapur
Parameter Hasil Uji Metode
Persent ase Berat SiO2 2,49 % 0,0249 kg Al2O3 1,50 % 0,015 kg Fe2O3 0,90 % 0,009 kg X-Ray Flourescence CaO 49,30 % 0,493 kg (XRF) MgO 2,78 % 0,0278 kg SO3 0,25 % 0,0025 kg
Berdasarkan hasil uji kandungan batu kapur asal Toraja Utara (Tabel 5) dan membandingkannya dengan hasil uji kuat tekan beton yang telah dilakukan, dapat dilihat terjadi kecenderungan mengalami penurunan kuat tekan beton seiring bertambahnya persentase kadar serbuk batu kapur sebagai pengganti sebagian semen. Meskipun kandungan CaO yang bersifat keras cukup tinggi yaitu 49,3%, tetapi kandungan SiO2 yang berfungsi sebagai perekat dalam campuran beton hanya 2,49%.
TS-46
Gambar 3. Grafik kurva hubungan kuat tekan beton rata-rata umur 28 hari dengan kadar serbuk batu kapur
Dari Gambar 3 terlihat bahwa dengan penambahan serbuk batu kapur sebagai pengganti sebagian semen dengan kadar 5%, 10% dan 15% dari total berat semen menurunkan nilai kuat tekan beton. Untuk kadar 5%, nilai kuat tekan beton turun dari 18,4483 MPa menjadi 17,2033 MPa (6,75%). Untuk kadar 10%, nilai kuat tekan beton turun dari 18,4483 MPa menjadi 16,8638 MPa (8,60%). Dan untuk kadar 15%, nilai kuat tekan beton turun dari 18,4483 MPa menjadi 16,4677 MPa (10,74%).
3. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat diambil simpulan sebagai berikut :
1. Penggunaan serbuk batu kapur asal Toraja Utara sebagai pengganti sebagian semen cenderung menurunkan nilai kuat tekan beton dari kondisi tanpa serbuk batu kapur, pada kadar 5% mengalami penurunan kuat tekan sebesar 6,75%, pada kadar 10% mengalami penurunan kuat tekan sebesar 8,60% dan pada kadar 15% mengalami penurunan kuat tekan sebesar 10,74%. Semakin besar persentase kadar serbuk batu kapur yang digunakan, semakin besar reduksi atau penurunan kuat tekan beton.
2. Penggunaan serbuk batu kapur asal Toraja Utara tidak dapat menjadi pengganti sebagian semen di dalam campuran beton karena kuat tekan yang diperoleh lebih rendah dibandingkan dengan beton tanpa serbuk batu kapur dan kemampuan mengikat material serbuk batu kapur asal Toraja Utara tidak sekuat
semen.
Setelah melakukan penelitian di laboratorium dan menganalisa data, penulis memberikan beberapa saran antara lain:
1. Proses pemadatan benda uji harus diperhatikan dengan baik karena akan mempengaruhi nilai kuat tekan yang dihasilkan.
2. Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh CaO dalam serbuk batu kapur.
3. Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang penggunaan serbuk batu kapur asal Toraja Utara sebagai pengganti sebagian semen dengan variasi faktor air semen.
4. Diperlukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan serbuk batu kapur asal Toraja Utara sebagai
filler dalam campuran beton karena mengandung CaO yang tinggi.
PUSTAKA
ACI 318. Building Code Requirements for Reinforced Concrete. 1995.
ACI Committee 211. 2002. Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass
Concrete (ACI 211.1-91).
ASTM C29. Standard Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate. ASTM C33. Standard Specification for Concrete Aggregates.
TS-47
ASTM C117. Standard Test Method for Materials Finer than 75-μm (No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by
Washing.
ASTM C125. Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates.
ASTM C127. Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate. ASTM C128. Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Fine Aggregate. ASTM C136. Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates.
ASTM C150. Standard Specification for Portland Cement.
ASTM C556. Standard Test Method for Resistance of Overglaze Decorations to Attack by Detergents. ASTM E11. Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves.
Hartono. 2013. Studi Kuat Tekan Beton Dengan Agregat Kasar Dari Batu Kapur. Tugas Akhir tidak diterbitkan. Semarang: Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
Inggarsono, E. & Pakiding, Y. 2016. Pengaruh Serbuk Arang Tempurung Kelapa Sebagai Penggant Sebagian
Semen Terhadap Perubahan Kuat Tekan Beton. Skripsi tidak diterbitkan. Makassar: Fakultas Teknik
Universitas Atma Jaya Makassar.
Jabair. 2018. Penggunaan Batu Gamping Sebagai Agregat Pada Beton Kekuatan Tinggi Ditinjau Dari Sifat
Mekanisnya. Tesis tidak diterbitkan. Makassar: Program Pascasarjana UKI Paulus.
Jau, Lo Kok & Yuspitasari, E. 2014. Pengaruh Substitusi Serbuk Besi pada Agregat Halus terhadap Kuat Tekan
Beton. Skripsi tidak diterbitkan. Makassar: Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Makassar.
Lembang, Sergi. 2017. Pengaruh Kombinasi Agregat Kasar Antara Batu Pecah Dan Kerikil Terhadap Kuat Tekan
Beton Untuk Perkerasan Kaku. Skripsi tidak diterbitkan. Makassar: Fakultas Teknik Universitas Atma
Jaya Makassar.
Mulyono, Tri. 2005. Teknologi Beton, Andi, Yogyakarta.
Murdock, L.J. dan Brook, K.M. 1978. Bahan dan Praktek Beton Edisi Kelima. Terjemahan oleh Stephanus, H. 1986. Jakarta : Erlangga.
Nawy, Edward G. 1985. Reinforce Concrete a Fundamental Approach. Sidney. Mac Graw-Hill Book Company. Nugraha, P. dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Andi, Yogyakarta.
Pietoyo, H. & Uneputty, N.T. 2010. Studi Karakteristik Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan Beton. Skripsi tidak diterbitkan. Makassar: Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Makassar.
Putro, G.B. & Nurchasanah, Y. 2011. Tinjauan Kuat Tekan Beton Dengan Serbuk Batu Gamping Sebagai Bahan
Tambah Pada Campuran Beton. Skripsi tidak diterbitkan. Surakarta: Fakultas Teknik Universitas
Muhammdiyah.
SK.SNI T-15-1990-03. Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.
SK.SNI T-15-1991-03. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.
SNI 03-1974-1990. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
SNI-03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.
SNI 03-6827-1990. Metode Pengujian Waktu Ikat Awal Semen Portland Dengan Menggunakan Alat Vicat Untuk
TS-48
