Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau, Pekanbaru,monitawibisino@yahoo.com
Abstrak
Penelitian ini membahas mortar tahan suhu tinggi dengan penambahan gula aren. Tujuan penambahan gula aren adalah untuk memperbaiki kekuatan mortar pada suhu tinggi. Variasi kadar gula aren yang digunakan adalah 0,10%, 0,30%, dan 0,50% dari berat semen. Mortar dibakar pada suhu 250○C, 500○C, dan 750○C selama 3 jam pada umur 28 hari dan kemudian diuji kuat tekan, porositas, dan
sorptivity. Hasil penelitian kuat tekan sebelum dibakar dan pada suhu 250○C menunjukkan bahwa OPC normal memiliki kuat tekan paling tinggi. Tetapi pada suhu 500○C dan 750○C kuat tekan mortar OPC+gula aren 0,10% lebih tinggi dari OPC normal. Hasil pengujian porositas dan sorptivity menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pembakaran maka persentase porositas dan nilai sorptivity semakin besar.
Kata kunci: mortar, gula aren, kuat tekan, porositas, soprtivity
1. PENDAHULUAN
Beton ataupun mortar memiliki kemampuan untuk tahan terhadap suhu tinggi dan kebakaran. Hal ini disebabkan sifat konduktivitas beton dan mortar lebih rendah dibandingkan kayu atau baja. Namun, bukan berarti kebakaran dan perubahan suhu tinggi tidak dapat mempengaruhi beton dan mortar (Arioz, 2007). Perubahan suhu yang ekstrim dapat mempengaruhi karekteristik dari beton dan mortar seperti perubahan warna, kuat tekan, elastisitas, densitas beton dan permukaan beton (Morsy dkk, 2009). Oleh karena itu, banyak penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan ketahanan api beton/mortar. Penelitian yang dilakukan Novyandri (2008) menambahkan MgO pada beton mutu tinggi dalam ketahanan terhadap api, hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pembakaran kuat tekan beton semakin menurun. Namun dengan penambahan MgO membuat beton mempunyai kekuatan tekan yang lebih baik dibandingkan tanpa penambahan MgO. Selain itu, Lianasari (2013) mengganti sebagian semen dengan fly ash dan menambahkanwater reduceryaitu Sikament LN dapat meningkatkan kestabilan beton pada temperatur tinggi karena pozzolan yang mengandung silika aktif yang di tambahkan pada pasta semen dapat bereaksi dengan kalsium hidroksida yang dapat membuat beton lebih stabil dalam suhu tinggi.
Susilorini dan Sambowo (2011) menyatakan bahwa dengan penambahan gula pada dosis tertentu dapat mempercepat atau justru memperlambat waktu pengikatan semen dan
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
pengerasan beton serta meningkatkan kinerja kuat tekan mortar dan beton. Bahan tambah berbasis gula untuk campuran beton yang menggunakan sukrosa, gula pasir, dan larutan tebu adalah bahan tambah yang ramah lingkungan, mampu meningkatkan kuat tekan beton serta memiliki keawetan. Pemanfaatan gula sebagai bahan bangunan telah digunakan pada pembangunan stasiun Victoria di London. Pekerja menambahkan gula untuk memperlambat pengerasan beton terutama pada saat cuaca panas sehingga pekerja memiliki waktu untuk menyelesaikan pekerjaan (Telegraph Media Group Limited, 2014). Secara tradisional salah satu bahan tambah yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan api beton/mortar adalah dengan penambahan gula aren untuk pembuatan tungku pembakaran (komunikasi pribadi). Penelitian secara ilmiah untuk studi kasus seperti ini belum ada, maka dilakukan penelitian untuk mengetahui perilaku penambahan gula aren dalam campuran mortar tahan terhadap suhu tinggi.
2. STUDI PUSTAKA
Pengaruh peningkatan suhu yang dialami oleh mortar dapat menyebabkan menurunnya kekuatan mortar. Mortar masih mampu mempertahankan karakteristiknya pada suhu 100○C selama pemanasan di jam pertama. Pada suhu 300○C menyebabkan penurunan kuat tekan mortar hingga 30% dari kekuatan normal. Dan pada suhu yang lebih tinggi (antara 300-1000○C) terjadi proses dekomposisi dan karbonasi yaitu terbentuknya kalsium oksida (CaO) yang berwarna merah jambu keputihan. Hal ini disebabkan oleh penguraian unsur CSH menjadi kapur bebas CaO, SiO2, dan uap air. Eksposur terhadap panas yang sangat tinggi akan mengakibatkan perubahan kinerja material yang disebabkan akibat adanya perubahan sifat (properti) dari material tersebut. Jika mortar berada dilingkungan temperatur tinggi maka terjadi proses pembalikan yang disebut dehidrasi dan dekomposisi pada CSH dan Ca(OH)2dari senyawa aslinya C3S dan C2S dan seiring meningkatnya suhu
dapat terbentuk senyawa kalsium oksida (CaO) dan silika (SiO2). Perilaku material dari
bangunan saat mengalami kenaikan suhu juga dipengaruhi oleh lamanya material tersebut terkena panas (Arwin, 2012).
Gula aren merupakan zat yang termasuk dalam golongan karbohidrat senyawa disakaridayaitu sukrosa (C12H22O11). Sukrosa pada gula aren merupakan senyawa organik
yang mengandung unsur C, H, dan O. Penambahan gula sebanyak 0,2% sampai 1% dari berat semen dapat memperlambat waktu ikat semen (Neville, 2011). Bahan tambah berbasis gula pada dasarnyamengandung sukrosa jenis disakarida yang tersusun atas satuan-satuanglukosa dan fruktosa. Kandungan glukosa, glukonat, danlignosulfonat, akan menstabilkan ettringite dalam sistem C3A–gypsum. Glukosa akan menghambat konsumsi
gypsum dan pembentukanettringite. Terbentuknya ettringite ini akan menyebabkan volume
betonmengembang sehingga membuat beton pecah. Pemberian bahan tambahberbasis gula pada campuran beton akan mengakibatkan ikatan antarelemen penyusun beton sangat kuat terutama karena kandungan lignin.Pada dosis bahan tambah berbasis gula yang tepat, kristalisasi ettringitetidak akan menyebabkan retak pada beton akibat pengembangan volume(Susilorini dan Sambowo, 2011).
3. BAHAN DAN METODE
Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah studi eksperimen dengan melakukan percobaan langsung di laboratorium. Penelitian ini ditujukan untuk mengetahui pengaruh suhu tinggi terhadap kekuatan mortar dengan penambahan gula aren 0,10%, 0,30%, dan
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
0,50% dari berat semen. Benda uji yang dibuat pada penelitian ini sebanyak 28 buah untuk mortar OPC normal, 28 buah untuk mortar OPC+gula aren 0,10%, 28 buah untuk mortar OPC+gula aren 0,30%, dan 28 buah untuk mortar OPC+gula aren 0,50%. Benda uji yang di-furnace suhu tinggi sebanyak 84 buah dengan variasi suhu pembakaran 250°C, 500°C, 750°C. Sampel benda uji ini di-furnace pada umur 28 hari dan kemudian diuji kuat tekan, porositas dan sorptivity.
4. HASIL, ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Kuat Tekan
Hasil pengujian kuat tekan mortar tahan suhu tinggi dengan bahan tambah gula aren pada Gambar 1. dengan kuat tekan paling tinggi sebelum di furnace adalah OPC normal yaitu sebesar 19,60 MPa. Kemudian pada suhu 250○C kuat tekan paling tinggi juga OPC normal namun terjadi sedikit penurunan kuat tekan yaitu 18,53 MPa. Hal ini dikarenakan kekuatan mortar OPC normal belum berkurang secara signifikan hingga suhu 250○C, beton dan mortar akan kehilangan kekuatan secara signifikan pada suhu 300○C penurunan kuat tekan hingga 30% dari kekuatan normal (Arwin, 2012). Pada suhu 500○C dan 750○C kuat tekan tertinggi adalah OPC+gula aren 0,10% yaitu 13,60 dan 10,67 MPa. Penambahan gula aren 0,10% dari berat semen membuat mortar mempunyai kekuatan tekan yang lebih baik dibandingkan tanpa penambahan gula aren pada suhu 500○C dan 750○C. Peningkatan suhu pembakaran mortar, memungkinkan terbentuknya senyawa baru antara gula aren dan semen yang membuat ikatan yang lebih kuat jika terpapar suhu tinggi.
Gambar 1. Grafik kuat tekan
Hasil uji kuat tekan mortar dengan bahan tambah gula aren menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah gula aren yang ditambahkan maka kekuatan mortar semakin berkurang. Pinto dkk., (2011) menyatakan bahwa kekuatan mortar berkurang dengan semakin banyak penambahan gula dalam campuran mortar. Bertambahnya dosis bahan tambah gula di dalam beton tidak menjamin kenaikkan kuat tekan, karena akan terjadi killer-setting, dimana beton menggumpal, tidak terjadi pengikatan, sehingga beton tidak padat dan makin getas (Susilorini, 2010). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 25 250 500 750 K uat T ekan (M P a) Suhu (C) OPC 0,10% 0,30% 0,50%
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
Grafik perubahan kuat tekan mortar OPC+gula aren terhadap OPC normal akibat peningkatan suhu furnace pada Gambar 2.
Gambar 2. Perubahan kuat tekan
4.2 Porositas
Pengujian porositas mengacu pada ASTM C642-06 dengan tujuan pengujian adalah untuk mengetahui persentase porositas yaitu ukuran dari ruang kosong di antara material dan merupakan fraksi dari volume ruang kosong terhadap total volume mortar. Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan, dimana kuat tekan mortar yang mengalami penurunan kekuatan mengindikasikan peningkatan persentase porositas mortar. Kuat tekan mortar akan kurang baik apabila terdapat rongga (pori-pori) yang tidak terisi oleh butiran semen maupun pasta semen. Pori -pori berisi udara (air voids) dan berisi air (water filled space) ini bisa saling berhubungan dan saling membentuk kapiler setelah mortar mengering. Hal ini akan mengakibatkan mortar yang terbentuk akan bersifat tembus air (porous) yang besar, daya ikat berkurang, dan mudah terjadi slip antar butir-butir pasir.
Gambar 3. Grafik porositas
-50 -30 -10 10 30 50 0 250 500 750 P er u b ah an k u at te k an ( % ) Suhu ( C) 0,10% 0,30% 0,50% 0 5 10 15 20 25 30 25 250 500 750 P o ro sita s (% ) Suhu ( C) OPC 0,10% 0,30% 0,50%
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
Gambar 3. grafik porositas menunjukkan pada saat mortar belum dibakar, suhu 250○C, dan 750○C nilai porositas tertinggi adalah OPC normal yaitu 19,88%, 24,48%, dan 29,00%. Pada suhu 500○C nilai porositas tertinggi adalah OPC+gula aren 0,10% yaitu 24,32%. Peningkatan suhu pembakaran/furnace mengakibatkan mortar menjadi keropos, terjadinya keretakan mikro dan kehilangan air padamortar. Hal tersebut mengakibatkan porositas mortar meningkat. Ray (2009) menyatakan bahwa peningkatan temperatur/suhu pembakaran menyebabkan angka porositas beton meningkat akan tetapi nilai kuat tekan beton berkurang. Dengan meningkatnya porositas, maka kuat tekan mortar menjadi turun dan menyebabkan kerusakan pada struktur mortar. Susilorini (2010) menyatakan bahwa beton dengan bahan tambah gula memiliki nilai porositas yang lebih kecil dibandingkan beton tanpa bahan tambah gula. Dengan demikian, nilai porositas yang lebih kecil maka beton akan lebih kedap air dan lebih padat.
4.3 Sorptivity
Sorptivity adalah salah parameter penting dari kualitas beton dan mortar yang dijadikan
sebagai indikator yang penting dalam proses transportasi materi. Tujuan pengujian
sorptivity adalah mengukur tingkat penyerapan air ke dalam mortar melalui pori-pori
kapiler. Pengujian ini sebenarnya terkait dengan porositas beton dan mortar. Pengujian
sorptivity diukur selama empat jam. Nilai indeks batas sorptivity di anjurkan kurang dari
0,2 mm/min0,5untuk menjaga kekedapan mortar ataupun beton (Papworth F. & Grace W., 1985).
Gambar 4. Grafik sorptivity
Gambar 4. menunjukkan hasil pengujiansorptivity. Semakin tinggi suhu pembakaran maka nilai sorptivity semakin besar. Nilai sorptivity mortar tanpa bakar, suhu 250oC, 500oC, dan 750oC yang paling besar yaitu mortar OPC normal memiliki nilai 0,2159-1,0127 mm/min0,5, sedangkan untuk mortar OPC+gula aren memiliki nilai sorptivity yang lebih rendah adalah OPC+gula aren 0,30% yaitu 0,0923-0,6762 mm/min0,5. Berdasarkan hasil data di atas terlihat bahwa kekedapan mortar OPC+gula aren lebih tinggi dari pada mortar OPC normal walaupun terjadi peningkatan suhu, sehingga hal ini berpengaruh terhadap porositas OPC+ gula aren yang lebih rendah dan kuat tekan OPC+gula aren lebih baik pada suhu tinggi dibandingkan OPC normal.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 25 250 500 750 S o rp tiv ity ( m m /m in 0,5 ) Suhu ( C) OPC 0,10% 0,30% 0,50%
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
Pinto dkk., (2011) melakukan tes tahanan air mortar dengan bahan tambah gula dengan cara tes kapilaritas, dari hasil pengujian semakin meningkat kadar gula yang ditambahkan kedalam mortar maka mortar lebih tahan air. Kandungan lignin yang terdapat pada bahan tambah berbasis gula meningkatkan lekatan antar partikel beton sehingga beton menjadi lebih padat. Bahan tambah berbasis gula yang berfungsi sebagai retarder membuat semen memiliki waktu lebih banyak untuk berhidrasi sehingga beton lebih padat dan kapiler air yang terdapat dalam beton menjadi lebih sedikit (Harahap, 2011).
5. KESIMPULAN
1. Variasi penambahan gula aren adalah 0,10%, 0,30%, dan 0,50%. Hasil uji kuat tekan menunjukkan bahwa variasi gula aren 0,10% kuat tekannya lebih baik dari mortar OPC normal pada suhu 500○C dan 750○C yaitu mengalami peningkatan kuat tekan sebesar 32,47% dan 23,08% dibandingkan mortar OPC normal.
2. Hasil pengujian porositas menunjukkan bahwa mortar dengan bahan tambah gula aren lebih rendah dari mortar OPC normal.
3. Hasil pengujian sorptivity menunjukkan bahwa mortar dengan bahan tambah gula aren lebih rendah dari mortar OPC normal.
DAFTAR PUSTAKA
Arioz O. 2007. Effect of Elevated Temperature on Properties of Concrete. Fire Safety Journal. Pp. 516- 522.
Arwin Amiruddin, A. 2012. Studi Penggunaan Semen Portland Pozzolan Terhadap Karakteristik Mortar Akibat Kenaikan Suhu. Teknik Sipil Fakultas Tenik Universitas Hasanudin, Makassar. Group Teknik Sipil, ISBN: 978-979-127255-0-6, Volume 6 Harahap, R.H. 2011. Pengaruh Bahan Tambah Berbasis Gula Terhadap Porositas dan
Permeabilitas Beton pada Lingkungan Agresif. Skripsi Sarjana, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Lianasari, A.E., & Manggolao, S.T., Tanesia, R.K., Pengaruh Suhu Pembakaran Terhadap Sifatmekanik Beton Fly Ash dengan Penambahan Water Reducer, Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013.
Neville, A.M. 2011. Properties of Concrete (5th ed.). London: Pearson Education Limited. Novyandri, Tanjaya. 2008. Analisis Penambahan MgO pada Beton Mutu Tinggi dalam
Ketahanan Terhadap Api. Skripsi Sarjana, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara.
Pinto, J, dkk. 2011. Building with sugar and corn. University of Trás-os-Montes e Alto Douro, Portugal.
Nanda, D.P., Zulfikar, D., Monita, O., Kuat Tekan, Porositas dan Sportivity Mortar dengan Bahan Tambah Gula Aren pada Suhu Tinggi
Ray, Norman. 2005. WC Ratio Pada Perubahan Perilaku Beton Mutu Normal Pada Temperatur Tinggi Pasca Kebakaran. Jurnal Rekasaya Perencanaan, Vol 2, No 1,
Oktober 2005.
Susilorini, M.I.R. 2010. Pemanfaatan Material Lokal untuk Teknologi Beton Ramah Lingkungan yang Berkelanjutan, Laporan Akhir, DP2M, Ditjen Dikti.
Susilorini, M.I.R., & Sambowo, K. 2011. Teknologi Beton Lanjutan Durabilitas Beton. Edisi ke-2. Semarang. Surya Perdana Semesta.
Telegraph Media Group Limited. 2014. Why sugar helped remove Victoria Line concrete flood. http://www.telegraph.co.uk/science/science-news/10594718/ Why-sugar- helped-remove-Victoria-Line-concrete-..., diakses pada 14 Februari 2015, Pkl. 10.05 WIB.
Aldi, N.I., Edy, S., Monita, O., Kajian Parameter Mortar Geopolimer Menggunakan Campuran Abu Terbang (Fly Ash) dan Abu Sawit (Palm Oli Fuel Ash)