PEMANFAAT POZOLAN ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU DALAM REKAYASA TEKNOLOGI BETON DI KABUPATEN PACITAN

(1)

I. PENDAHULUAN

I. a. Latar Belakang

Sebagai bahan konstruksi, beton digunakan lebih banyak dari bahan baku lainnya. Penggunaannya besaing dengan bahan-bahan lainnya seperti kayu, baja, aspal, batu, plastis dan sebagainya, karena penggunannya sangat mudah dibentuk. Untuk mencukupi kebutuhan tuntutan produksi beton di Indonesia saMPai saat ini pabrik semen terus menerus ditingkatkan kapasitas produksinya. Permintaan semen nasional naik 16,6% dari 34,2 juta ton tahun 2007 menjadi 39,9 juta ton tahun 2008. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya beton dalam era pembangunan di negara kita.

Peningkatan penggunaan beton ini perlu diantisipasi dengan penggunaan alternatif lain dalam memenuhi bahan baku beton tersebut. Sehingga diperlukan penelitian tentang material-material lain yang dapat menggantikan material yang biasa dipakai pada campuran beton, sejauh sifat-sifatnya masih memenuhi syarat sebagai material beton dan tentunya memberikan sumbangan terhadap karakteristik beton yang diinginkan.

Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian terhadap suatu bahan alternatif, bahan tersebut akan diaplikasikan sebagai bahan pengganti semen. Bahan alternatif tersebut adalah tanah dari Tulakan-Pacitan dan berperan sebagai pengganti sebagian semen dalam jumlah tertentu pada campuran beton.

(2)

keadaan halus dapat bereaksi dengan kapur padam (aktif) dan air pada suhu kamar (240C – 270C) membentuk senyawa yang padat dan tidak larut dalam air.

I. b. Perumusan Masalah

Dari latar belakang yang sudah digambarkan di atas, dapat kami ambil beberapa permasalahan utama.

Pada tahun I, permasalahan yang Telah kami selesaikan adalah :

a). Perlu diketahui karakteristik dari tanah Tulakan dalam upayanya untuk menggantikan semen sebagai bahan konstruksi.

b). Bagaimana peran tanah Tulakan tersebut dalam menggantikan bahan semen. c). Bagaimana kinerjanya sebagai beton struktur, bila sebagian semen sebagai

salah satu komponen bahan penyusun beton sudah tergantikan dengan tanah Tulakan.

I. c. Tujuan Penelitian

Melihat dari sifat dan karakter yang dimiliki oleh tanah Tulakan, maka perlu dilakukan beberapa pengujian untuk mengetahuidan melakukan penelitian tentang karakterisitik tanah Tulakan-Pacitan, perannya dalam menggantikan semen dan kinerjanya jika diaplikasikan pada beton struktur.

I. d. Urgensi Penelitian

Keberadaan pozzolan alam di Indonesia banyak dijuMPai di daerah dekat pegunungan yang masih aktif seperti di daerah Nagrek (Jawa Barat), Gunung Muria (Jawa Tengah), Gunung Lawu (Jawa Timur) dan daerah lainnya di pulau Jawa, Sumatra, Sulawesi, Nusa Tenggara dan Halmahera. Bahan pozzolan itu sendiri sudah lama dikenal di Indonesia sebagai bahan bangunan yang dicampur kapur padam. Hanya pengolahannya masih terbatas dan belum dimanfaatkan secara optimal. Untuk itu diperlukan teknologi yang lebih maju dalam pengolahannya.

(3)

Batu kapur merupakan hasil tambang yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO). Sedangkan tanah lempung mengandung silica dioksida (SiO2) serta alumunium oksida (Al2O3). Kedua bahan ini kemudian mengalami proses pembakaran hingga meleleh.

Tanah Tulakan adalah tanah yang mengandung unsur silikat dan aluminat. Sehingga apabila digunakan bersamaan dengan kapur, maka sifatnya bisa berubah menjadi layaknya semen karena secara umum kandungan semen adalah kapur, silikat, dan aluminat. Jadi, tanah Tulakan mengandung senyawa-senyawa yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional, yaitu senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Karena itu, seharusnya tanah Tulakan dapat difungsikan sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen konvensional.

Tabel 1. Komposisi senyawa pada tanah Tulakan dan semen konvensional (ppm)

CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3

Semen konvensional 62-65 20-25 3-5 3-4 Tanah Tulakan 4,87 53,36 14,68 7,66

Kebutuhan kandungan CaO yang masih belum terpenuhi pada tanah Tulakan dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur.

Penelitian ini dilakukan dalam upaya untuk pemenuhan model atau teknologi yang tepat dalam pengolahan bahan yang ada di alam sekitar, yang mana target luaran penelitian pada Tahun I dan Tahun II diharapkan bermanfaat untuk pengembangan ipteks, menunjang pembangunan dan pengembangan institusi. Luaran yang akan dicapai dalam penelitian multi tahun ini adalah : - Laporan hasil penelitian (Tahun I dan II)

- Model komposisi optimal campuran (Tahun I) - Inovasi alternatif material baru (Tahun II) - Bahan ajar (Tahun I dan II)

(4)

II. TINJAUAN PUSTAKA

II. a. Pozolan

Pozolan adalah bahan yang mengandung senyawa silika atau silika

alumina dan alumina, yang tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen akan

tetapi dalam bentuk yang halus dan dengan adanya air maka senyawa- senyawa

tersebut akan bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu normal membentuk

senyawa kalsium hidrat yang bersifat hidraulis dan mempunyai angka kelarutan

yang cukup rendah.

Standar mutu pozolan menurut ASTM C618-92a dibedakan menjadi tga

kelas, dimana tiap-tiap kelas ditentukan komposisi kimia dan sifat fisiknya.

Pozzolan mempunyai mutu yang baik apabila jmlah kadar SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

tinggi dan reaktifitasnya tinggi dengan kapur. Ketiga kelas pozzolan tersebut

adalah :

Kelas N : Pozolan alam atau hasil pembakaran, pozzolan alam yang dapat digolongkan didalam jenis ini seperti tanah diatomoic, opaline cherts dan shales, tuff dan abu vulkanik atau pumicite, dimana bisa diproses melalui pembakaran atau tidak. Selain itu juga berbagai material hasil pembakaran yang mempunyai sifat pozzolan yang baik.

Kelas C : Fly ash yang mngandung CaO di atas 10% yang dihasilakan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara.

Kelas F : Fly ash yang mngandung CaO kurang dari 10% yang dihasilakan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara.

Menurut Persyaratan Kimia Berdasarkan ASTM C618-92a, kandungan

pozzoland dapat dilihat pada Tabel berikut :

Tabel.2. Persyaratan Kimia Berdasarkan ASTM C618-92a

Komposisi Kelas

N F C

Jumlah SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (min, %) 70.0 70.0 70.0

SO3(max, %) 4.0 5.0 5.0

Na2O (max, %) 1.5 1.5 1.5

Kadar kelembaban (max, %) 3.0 3.0 3.0

Hilang pijar (max, %) 10.0 6A 12

A

(5)

Tabel. 3. Persyaratan Fisik Berdasarkan ASTM C618-92a

Uraian Kelas

N C F

Kehalusan :

Jumlah yang tertahan di atas ayakan 45 µm (No. 325) (max, %) 34 34 34 Indeks keaktifan pozzolan portland :

- Dengan menggunakan semen, kuat tekan pada umur 7 hari (min, %)

- Dengan menggunakan semen, kuat tekan pada umur 28 hari (min, %)

Pengembangan atau penyusutan dengan autoclove

(max, %) 0.8 0.8 0.8

Persyaratan keseragaman :

Berat jenis dan kehalusan dari contoh benda uji, masing-masing tidak boleh berbeda dari rata-rata yang ditetapkan dengan 10 benda uji atau dari seluruh benda uji yang jumlahnya kurang dari 10 buah, maka untuk :

- Berat jenis, perbedaan maximum dari rata-rata (%)

- Persentasi partikel yang tertahan pada ayakan 45 µm (No. 325) perbedaan maximum dari rata-rata (%)

5 Faktor pengali, dihitung sebagai perkalian hilang pijar dan kehalusan

yang tertahan pada ayakan 45 µm (No. 325) (max, %) … 255 … Pertambahan penyusutan dari mortar pada umur 28 hari, perbedaan

max (in, %) 0.03 0.03 0.03

Persyaratan keseragaman :

Sebagai tambahan , pada beton air-entraining jumlah air entraining agent yang disyaratkan untuk menghasilkan kadar udara sebesar 18 %, volume mortar tidak boleh berbeda darirata-rata yang ditetapkan atau dari seluruh pengujian jika kurang dari 10, maka untuk :

reaktifitas dengan alkali semen :

- Pengurangan pengembangan mortar pada umur 14 hari (min, %) - Pengembangan mortar pada umur 14 hari (max, %)

75

Jenis-jenis pozzolan menurut proses pembentukannya (asalnya) di dalam ASTM 593-82 dibedakan menjadi dua jenis yaitu Pozzolan alam dan Pozzolan buatan. Pozzolan alam adalah bahan alam yang merupakan sedimentasi dari abu atau lava gunung berapi yang mengandung silica aktif, yang bila dicampur dengan kapur padam akan mengadakan proses sementasi. Sedangkan untuk pozzolan buatan sebenarnya banyak macamnya, baik merupakan sisa pembakaran dari tungku, maupun hasil pemanfaatan limbah yang diolah menjadi abu yang mengandun silica reaktif dengan melalui proses pembakaran, seperti

abu terbang (fly ash), abu sekam (rice husk ash), silica fume dan lain-lain.

(6)

mengontrol kualitasnya digunakan standarisasi mutu pozzolan dari ASTM yang terperinci seperti di atas.

Sifat pozzolan alam terhadap beton pada dasarnya mirip dengan pozzolan lainya, yaitu memperlambat waktu setting sehingga kekuatan awal beton rendah, bereaksi dengan

CaO(OH)2 membentuk senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) sehingga mengurangi

kandungan CA(OH)2 dalam beton, membuat beton tahan terhadap air laut dan sulfat..

Berdasarkan hasil analisis kimia yang telah dilakukan di Balai

Penyelidikan dan Pengembangan Kegunungapian (BPPK) Yogyakarta, tanah dari

Tulakan-Pacitan tersebut mempunyai kandungan unsur sebagai berikut :

Tabel. 4. Hasil Analisis Kimia (Dalam satuan % berat)

Unsur-unsur Tanah

Tulakan-Pacitan Semen

SiO2 53,36% 17-25%

Al2O3 14,68% 3-8%

Fe2O3 7,66% 0,5-6%

CaO 4,87% 60-65%

MgO 1,10% 0,5-4%

Na2O 2,15% 0,5-1%.

K2O 2,69% 0,5-1%.

mmMnO 0,07% -

TiO2 1,08% -

P2O5 0,27% -

H2O 4,20%. -

HD 7,40%. -

Berdasarkan kandungan yang dimiliki, tanah Tulakan yang digunakan

dalam penelitian ini termasuk dalam pozzolan kelas N, terlihat dari tabel di atas

jumlah SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 lebih dari 70 % dan kandungan SO3 kurang dari 4% dari beratnya ( Berdasarkan ASTM C618-92a).

II. b. Sifat-sifat Semen yang Memakai Pozolan

Di dalam proses hidrasi semen selain menghasilkan senyawa CSH, CAH

dan CAF yang bersifat sebagai bahan perekat juga menghasilkan kapur yang

angka kelarutannya tinggi dan bersifat basa. Dengan adanya pozzolan maka

kapur yang timbul akan beraksi membentuk CSH, CAH dan CAF yang

(7)

Semen yang mempunyai bahan tambahan pozzolan akan mempunyai

sifat-sifat sebagai berikut :

Panas hidrasi akan turun karena dengan adanya tambahan pozzolan kandungan C3A dalam semen berkurang

Campuran pasta semen pada keadaan konsistensi normal maka faktor air semen akan meningkat dengan adanya pozzolan

Workabilitas dari beton yang memakai semen pozzolan akan lebih baik Merubah waktu setting

Merubah kekuatan beton

II. c. Uji Bahan Pembentuk Beton (Concrete Ingredient Testing)

Dalam penelitian ini salah satu fokus utama dalam pengujian bahan

pembentuk beton yang akan diuji adalah pada uji pasta semen-tanah dan uji

mortar (kuat tekan, berat jenis dan serapan air mortar).

Mortar adalah adukan yang terdiri dari pasir, bahan perekat dan air.

Dalam penelitian ini semen yang akan dipakai akan dikomposisikan secara tepat

dengan tanah Tulakan dalam pembuatan mortar. Tujuan pengujian ini adalah

untuk mengetahui sejauh mana komposisi campuran tersebut berpengaruh dalam

upaya untuk mengurangi pembebasan kapur dan menutup pori-pori mortar akibat

reaksi antara semen dan air dengan membentuk zat perekat, sehingga dihasilkan

mortar dengan karakteristik lebih baik. Pengujian yang dilakukan dalam

penelitian ini meliputi uji karakteristik pasir, uji karakteristik tanah Tulakan dan

uji karakteristik mortar (kuat tekan, berat jenis dan serapan air mortar)

II. d. Uji Beton Keras (Hard Concrete Testing)

Uji destruktif dilakukan untuk mengetahui kuat tekan, permeabilitas, kuat

lentur dan kuat lekat tulangan.

D.1. Uji Kuat Tekan.

Pengujian yang paling dikenal yang dilakukan pada beton adalah pengujian

(8)

Ada suatu dugaan bahwa kondisi yang dipandang penting dari sifat beton secara langsung dikaitkan (minimal dari segi kualitatif) dengan kekuatan

tekan beton.

Karena beton memiliki kekuatan yang kurang terhadap tarikan maka kekuatan daya tekan menjadi penting.

Pedoman rencana struktural lebih didasarkan pada kekuatan tekan

Pengujian ini sangat sederhana dan tidak memakan biaya banyak dalam pelaksanaannya.

Pengujian kuat tekan beton dilaksanakan dengan memberikan beban pada

permukaan benda uji silinder beton saMPai retak. Besarnya kuat tekan beton

masing-masing benda uji digunakan rumus sebagai berikut ( Sagel dkk, 1994 ) :

f’c = A P_max

(1)

dengan :

f’c = kuat tekan maksimum beton ( N / mm2 ) Pmax = beban maksimum ( N )

A = luas permukaan benda uji (mm2 )

Sedangkan pengujian non-destruktif yang paling dikenal adalah jenis uji

reaksi yang menggunakan pemukul reaksi buatan Schmidt (rebound hammer).

Alat ini telah dikembangkan tahun 1948 dan amat banyak digunakan karena

kesederhanaannya.

II. e. Perencanaan Beton

Pada penelitian ini, perencanaan adukan beton menggunakan metode

SK-SNI-T-15-1990-03. Prosedur perencanaan dilakukan dengan langkah-langkah

sebagai berikut:

1). Penetapan kuat tekan beton yang direncanakan (f’c).

2). Penetapan nilai deviasi standar (S).

3). Penghitungan nilai tambah atau margin (M). 4). Penetapan kuat-tekan beton rencana rata-rata (f’cr).

(9)

6). Penetapan jenis agregat.

7). Penetapan faktor air semen (f.a.s.)

8). Penetapan nilai slump

9). Penetapan besar ukuran agegat maksimum.

10). Penetapan jumlah air.

11). Penetapan jumlah semen.

12). Penetapan perbandingan antara berat agregat halus dan agregat kasar.

13). Penetapan berat jenis agregat campuran.

14). Penetapan berat jenis beton.

15). Penetapan kebutuhan agregat halus.

(10)

III. METODE PENELITIAN

III. a. Bahan Penelitian

1). Semen Portland type I, digunakan sebagai bahan ikat hidrolis untuk pembuatan beton. Dibeli dari toko bangunan di pasaran kota Solo.

2). Agregat halus (pasir), digunakan sebagai bahan pengisi beton. Pasir diambil

dari sungai Kaliworo Klaten.

3). Agregat kasar (batu kerikil), digunakan sebagai bahan pengisi beton. Agregat

kasar yang digunakan dibatasi yaitu yang berdiameter maksimum 10 mm.

Agregat kasar diambil dari sungai Kaliworo Klaten.

4). Air, digunakan bahan pereaksi semen Portland yang juga berfungsi sebagai

pelumas adukan beton. Air diambil dari sumur Laboratorium Teknik Sipil

UMS.

5). Tanah Tulakan-pacitan dan kapur sebagai pengganti sebagian semen dalam

campuran beton.

III. b. Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini, seluruhnya berasal dari

Laboratorium Bahan Bangunan Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Surakarta. Peralatan pokok yang dipakai dalam penelitian ini antara lain:

1. Concrete mixer, untuk mencampur adukan beton segar. 2. Kerucut Abrams, untuk mengukur kelecakan beton segar. 3. Silinder beton, untuk mencetak benda uji.

4. Universal testing machine, untuk menguji kuat tekan dan kuat tarik belah beton.

III. c. Tahapan Penelitian

Tahap I : Pengadaan dan Pemeriksaan bahan

Pada tahap ini dipersiapkan semua bahan yang akan dipakai dalam

(11)

air. Sebelum digunakan, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan kualitas bahan.

Untuk semen dan tanah Tulakan meliputi; uji kehalusan butiran, dan uji visual.

Agregat halus (pasir) meliputi; uji kandungan zat organik, kandungan lumpur,

berat jenis, dan gradasi butiran. Agregat kasar (kerikil) meliputi; uji kekerasan

butiran, berat jenis, berat satuan, dan gradasi butiran. Bahan-bahan tersebut

secara kualitas harus memenuhi persyaratan yang diatur dalam peraturan.

Tahap II : Perencanaan benda uji

Rencana campuran beton pada penelitian ini menggunakan metode

perancangan menurut SNI. Nilai fas yang digunakan adalah 0,5.

Tabel 5. Rincian dan jumlah benda uji.

Jenis

pengujian Bahan

Ukuran

(Luaran tahun I)

10

Tahap III : Pembuatan benda uji

Pembuatan benda uji dilaksanakan setelah perhitungan rencana campuran

(12)

3.1. Pengujian nilai slump

Pengujian nilai slump dimaksudkan untuk mengetahui kekentalan ( konsistensi ) dari pasta beton yang telah dibuat dengan menggunakan kerucut

Abram’s yang digunakan berbentuk terpancung dengan diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm. Nilai slump yang direncanakan adalah 7,5 cm saMPai 10 cm.

3.2. Perawatan ( curing )

Perawatan beton dilaksanakan dengan tujuan untuk menjaga agar

permukaan beton segar selalu dalam kondisi lembab.

3.3. Pengujian berat jenis beton

Pengujian berat jenis beton dimaksudkan untuk mengetahui kepadatan suatu

beton.

Tahap IV : Pelaksanaan pengujian

Setelah usia benda uji mencapai mencapai umur yang ditentukan,

kemudian dilakukan pengujian. Pengujian-pengujian yang dilakukan ini meliputi:

4.1. Pengujian kuat tekan mortar.

Uji tekan mortar untuk mendapatkan nilai kekuatan tekan pada beberapa umur

tertentu yang ditinjau, untuk menentukan mutu semen-tanah yang digunakan.

4.2. Pengujian kuat tekan beton.

Sehari sebelum pengujian, benda uji silinder diangkat dari bak perendaman untuk

dikeringan dengan cara diangin-anginkan. Kemudian silinder diangkat dan

diteMPatkan secara sentries pada dudukan mesin penguji, dalam hal ini Universal Testing Machine. Setelah siap, maka dimulai pembebanan dengan kecepatan pembebanan diatur 15 MPa/menit. Selama pengujian, dicatat besarnya beban dan

perpendekan benda uji. Pengamatan dilakukan saMPai benda uji hancur.

Tahap V : Analisis hasil pengujian

Setelah selesai pengujian, kemudian dilakukan analisis hasil pengujian :

(13)

5.2. Pengujian kuat tekan. Data hasil pengujian kuat desak silinder yang berupa beban P dan perpendekan benda uji dari pembacaan dial gauge digambarkan dalam suatu grafik hubungan tegangan-regangan. Kuat desak beton, f’c diperoleh dengan menghitung persamaan kuat-tekan beton. Dari lima benda uji, diambil

nilai rata-ratanya. Dari membandingkan nilai kuat-tekan rerata antara variasi

benda uji, dapat diketahui seberapa besar pengaruh komposisi tanah+kapur

(14)

Kegiatan Tahun I :

Kegiatan yang sudah terlaksana :

- Survey Lokasi di Tulakan-Pacitan. (2009) - Pengambilan sample tanah. (2009)

- Uji kandungan kimia tanah Tulakan ke BPPK-Yogyakarta. (2009)

MULAI

Perumusan Masalah

Kajian Literatur Analisis hasil Uji Kandungan Kimia

Pengadaan Bahan

- kandungan lumpur - kandungan organic - gradasi butiran - berat jenis

(15)

Luaran Tahun I :

- Laporan Tahun I - Model Komposisi Optimal Campuran - Bahan ajar - Artikel publikasi

A B C D

Pencetakan Benda Uji Tekan

Uji Kuat Tekan

Analisis Hasil Kuat Tekan

Kesimpulan Tahun I

Pembuatan adukan beton

Tes Slump

Perawatan Benda Uji Pembuatan campuran mortar

Pencetakan benda uji Tekan

Uji Kuat Tekan

Analisis Hasil Kuat Tekan

Tahap II

Tahap III

Tahap IV

(16)

IV. HASILPENELITIAN DAN PEMBAHASAN

IV. 1. Tanah Tulakan

Dari hasil anilisis kimia yang dilakukan di Balai Penyelidikan dan

Pengembangan Teknologi Kegunungapian (BPPTK), didapatkan hasil :

Tabel IV.1. Kandungan Tanah Tulakan

UNSUR KANDUNGAN (%)

IV. 2. Hasil Pemeriksaan Agregat

Hasil pemeriksaan pada agregat secara lengkap dapat dilihat pada Tabel

IV.2.

Tabel IV. 2. Hasil pemeriksaan agregat.

Jenis pemeriksaan Syarat

(17)

c) Berat jenis kasar (los angeles)

Agregat kasar

Tabel IV. 3 Perhitungan gradasi pada pasir

(18)

Gambar IV.1. Grafik gradasi pasir, hubungan antara persen lolos dengan ukuran saringan

Tabel IV. 4. Perhitungan gradasi pada kerikil

No

Lubang ayakan

Berat

kerikil Koreksi

Berat

Gambar IV.2. Grafik gradasi kerikil, hubungan antara persen lolos dengan ukuran saringan

Grafik Gradasi Agregat Halus (Pasir)

48,08

Hasil Penelitian Batas M inimum Batas M aksimum

Grafik Gradasi Agregat kasar (kerikil)

97,35 100,00 Ukuran S aringan (mm)

P

(19)

IV. 3. Perencanaan Campuran Adukan Beton

A. P eren can aan Empu ran Adu lan Beton-T an ah Tu lakan

Mix design (Perencanaan campuran adukan beton) dalam penelitian ini menggunakan metode American Concrete Institrute (ACI). Mix design

dimulai dari pemeriksaan berat satuan volume pasir dan semen,

kemudian dilakukan perhitungan berat masing-masing bahan yang

didasarkan pada perbandingan komposisi semen dan agregat halus serta

nilai fas yang direncanakan yaitu 0,5. Hasil perhitungan rencana campuran adukan beton dapat dilihat pada Tabel IV.5.

Tabel IV. 5.Perencanaan campuran beton untuk 3 buah benda uji.

Fas Tanah (%) Air (Kg) Pasir (Kg) Kerikil (Kg) Semen (Kg) Tanah (kg)

0,5

0 3,236 12,579 16,274 6,473 0

10 3,236 12,579 16,274 5,825 0,6473

15 3,236 12,579 16,274 5,502 0,9709

20 3,236 12,579 16,274 5,178 1,2946

25 3,236 12,579 16,274 4,854 1.6182

Dengan penggantian tanah Tulakan sebesar 10%, 15%, 20% dan 25%,

jumlah semen berkurang 0,6473 Kg, 0,9709 Kg, 1,2946 Kg, dan 1.6182 Kg.

Penggantian semen d en g an t an ah ini tidak berpengaruh pada jumlah

komposisi bahan lainnya kecuali semen karena tanah Tulakan merupakan bahan

pengganti sebagian semen.

Pengujian Slump

Pengujian Test slump dilakukan pada adukan beton yang diambil langsung dari mesin pengaduk (molen) dengan menggunakan ember atau alat lain yang tidak menyerap air. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengukur tingkat

kelecakan atau keenceran beton, yang mana hal ini mempunyai pengaruh

(20)

Tabel IV.6.Tabel hasil pengujian nilai slump

Persentase Tanah Nilai Slump Nilai Slump

Rencana

Tanah 0% 10,8

5,0 – 12,5

Tanah 10% 9,1

Tanah 15% 8,6

Tanah 20% 8,0

Tanah 25% 7,4

Gambar IV.3. Grafik Hubungan antara penambahan tanahdan nilai slump

Dari hasil pengujian nilai slump menunjukkan bahwa penambahan Tanah Tulakan berpengaruh terhadap nilai slump, Makin besar persentase Tanah Tulakan pada adukan beton maka nilai slump s e m a k i n kecil. Hal ini menunjukkan bahwa bahan tambah Tanah Tulakan dapat mengurangi kelecakan

pada adukan beton. Dari pengujian dapat disimpulkan bahwa adukan campuran

beton memenuhi syarat karena memiliki nilai slump antara 5 – 12,5 cm yang merupakan nilai slump rencana.

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10 15 20 25 30

Variasi penambahan tanah tulak'an

n

ila

i s

lu

m

p

(21)

Pengujian Berat Jenis Beton

Tabel IV.7. berat jenis beton

NO Jenis Beton Berat Jenis Rata - rata( gr/cm3 )

1 Beton Normal ( tanah 0% ) 2,305

2 Beton dengan Bahan Tambah Tanah 10% 2,230

Gambar IV.4. Grafik Hubungan antara penambahan tanah dan berat jenis beton

Dari hasil pemeriksaan berat jenis silinder beton rata-rata dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1). Penambahan tanah tidak begitu berpengaruh terhadap berat jenis beton.

2). Berat jenis beton normal sekitar 2,3 gr/cm3, sehingga hasil dari penelitian

silinder beton dapat diklasifiksikan sebagai beton normal.

2.305

2.23 2.229

2.174

2.154 2.14

2.16 2.18 2.2 2.22 2.24 2.26 2.28 2.3 2.32

0 5 10 15 20 25 30

Variasi Penambahan tanah tulak'an

Be

ra

t j

e

n

is

(22)

Pengujian Kuat Tekan Beton

Tabel.IV.8. Hasil Perhitungan Kuat tekan

NO Jenis Beton Kuat Tekan Rata - rata( gr/cm3 )

1 Beton Normal ( tanah 0% ) 29,048

Gambar IV.5. Grafik Hubungan antara kuat tekan beton dan penambahan Tanah

Pembahasan

1. Pada penelitian ini diperoleh hasil uji kuat tekan rata – rata beton normal

29,048 MPa, penggantian semen dengan tanah 10% kuat tekan 29,803 MPa,

Sedangkan pada penambahan tanah sebesar 15% kuat tekan rata – rata 29,991

MPa, pada penambahan tanah sebesar 20% kuat tekan rata - rata beton 29,331

MPa, sedangkan yang terjadi pada penambahan tanah sebesar 25% kuat tekan

rata - rata beton sebesar 28,199 MPa.

2. Perbandingan antara beton silinder normal dengan beton silinder yang diganti

sebagian semen dengan tanah Tulak’an kuat tekan beton normal sebesar

29,048 MPa, sehingga dapat dikatakan bahwa penggantian semen dengan

tanah sebesar 10% mengalami kenaikan 0,755 MPa atau 2,59% dari kuat

29,048

29,803

29,991

29,331

28,199 28,000

28,500 29,000 29,500 30,000 30,500

0 5 10 15 20 25 30

Variasi penambahan tanah tulak'an

K

u

at

t

(23)

tekan rata - rata beton normal sebesar 29,048 MPa menjadi 29,803 MPa,

Sedangkan pada penambahan tanah sebesar 15% mengalami kenaikan 0,943

MPa atau 3,24 % dari kuat tekan rata - rata beton normal sebesar 29,048 MPa

menjadi 29,991. Pada penambahan tanah sebesar 20% mengalami kenaikan

0,283 MPa atau 0,97% dari kuat tekan rata - rata beton normal sebesar 29,048

MPa menjadi 29,331 MPa, sedangkan yang terjadi pada penambahan tanah

sebesar 25% mengalami penurunan 0,849 MPa atau 2,93% dari kuat tekan

rata - rata beton normal sebesar 29,048 MPa menjadi 28,199 MPa. Sehingga

dapat disimpulkan bahwa penggantian semen dengan tanah sebesar 15% kuat

tekan rata - rata beton mencapai maksimum, yaitu 29,991 MPa sedangkan

pada penambahan tanah sebesar 25% mengalami penurunan sehingga kuat

tekan rata – ratanya 28,199 MPa. Jadi penggantian semen dengan tanah

Tulak’an yang effektif berkisar antara 1 – 20% yang masih bisa digunakan

sebagai campuran pada beton.

B. P eren can aan Empu ran Adu lan Beton-T an ah Tu lakan-Kapur

Mix design

Tabel IV.9 .Perencanaan campuran beton untuk 5 buah benda uji.

Kapur

Pengujian nilai Slump

Tabel IV. 10. Tabel Hasil analisis Test slump

Persentase Kapur + Tanah Nilai Slump Nilai Slump

(24)

Gambar IV.6. Hubungan antara variasi penambahan tanah Tulakan dengan Nilai Slump

Pengujian Beton

Pengujian Berat Jenis Beton.

Tabel IV.11. Hasil pemeriksaan berat jenis silinder beton rata-rata.

Persentase Kapur + Tanah Berat Jenis rata-rata (gr/cm³)

Beton Normal (Bahan Tambah Kapur 0%

+ Tanah 0%) 2,30

Beton dengan Bahan Tambah Kapur 10%

+ Tanah 5% 2,29

+ Tanah 10% 2,26

+ Tanah 15% 2,25

+ Tanah 20% 2,25

Gambar IV.7. Hubungan antara variasi penambahan tanahTulakan dengan berat jenis beton

Pengujian Nilai Slump

Variasi Penambahan Tanah Tulakan ( % )

(25)

Pengujian Kuat Tekan Beton

Tabel IV.12. Hasil pengujian kuat tekan Beton yang direndam air bersih

Jenis Beton Kuat Tekan Rata-rata (MPa)

Prosentase Kenaikan terhadap Beton Normal

Beton Normal (Bahan Tambah

Kapur 0% + Tanah 0%) 29,048 0%

Beton dengan Bahan Tambah Kapur

10% + Tanah 5% 31,689 9,092%

10% + Tanah 10% 32,632 12,338%

10% + Tanah 15% 31,877 9,739%

10% + Tanah 20% 31,783 9,415%

Gambar IV.8. Hubungan antara variasi penambahan tanah Tulakan dengan kuat tekan beton

Pembahasan

1. Beton normal mempunyai kuat tekan rata-rata sebesar 29,048 MPa. Setelah

ditambah tanah Tulakan 5% + kapur 10%, kuat tekan rata-ratanya naik

9,092% menjadi 31,689 MPa. Pada penambahan tanah Tulakan 10% + kapur

10%, kuat tekan rata-ratanya menjadi 32,632 MPa atau naik 12,338% dari

beton normal. Untuk penambahan tanah Tulakan 15% + kapur 10%, kuat

tekan rata-ratanya menjadi 31,877 MPa atau naik 9,739% dari beton normal.

Kemudian pada penambahan tanah Tulakan 20% + kapur 10%, terjadi

(26)

tersebut, terlihat bahwa kuat tekan rata-rata optimum adalah 32,632 MPa,

terjadi pada beton dengan penambahan tanah Tulakan 10% + kapur 10%.

2. Kuat tekan rata-rata beton dengan penambahan tanah Tulakan 5% saMPai

dengan 20% + kapur 10% memiliki trend untuk naik terhadap kuat tekan rata-rata beton normal. Walaupun terlihat fluktuatif, namun beton dengan penambahan tanah Tulakan 5% saMPai dengan 20% + kapur 10%

mempunyai kecenderungan untuk tetap lebih tinggi di atas rata-rata beton

normal. Jadi, bisa ditarik kesimpulan bahwa pemanfaatan tanah Tulakan +

(27)

V. KESIMPULAN

Berdasarkan kandungan kimia yang dimiliki, tanah Tulakan termasuk dalam

pozzolan kelas N, yaitu dengan jumlah SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 lebih dari 70 % dan

kandungan SO3 kurang dari 4% dari beratnya ( Berdasarkan ASTM C618-92 ).

Penggunaan Tanah Tulakan sebagai pengganti sebagian semen efektif bisa

mempertahankan kuat tekan beton, bahkan dapat menaikkan nilai kuat tekan beton

pada komposisi campuran tertentu yaitu berada pada prosentase penggantian

semen antara 10% saMPai dengan 20% sebagai bahan campuran pada beton.

Kuat tekan rata-rata beton dengan penggantian tanah Tulakan 5% saMPai

dengan 20% + kapur 10% memiliki trend untuk naik terhadap kuat tekan rata-rata

beton dan mempunyai kecenderungan untuk tetap lebih tinggi di atas rata-rata

beton normal. Jadi secara keseluruhan, baik untuk beton dengan tanah tulakan

maupun beton dengan tanah tulakan+kapur mampu mempertahankan bahkan bisa

(28)

DAFTAR PUSTAKA

American Standart Testing Method C 618 – 93, 1991. Standard Test Method for

Fly Ash, Annual book of ASTM volume 04.02, USA

Anggun, M, 2003. Pengaruh Penambahan Polivinyl Acetat Terhadap Kuat Tekan

Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Anonim, 1990, Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal, SKSNI

T15-1990-03, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.

ASTM C 618 – 93, 1991. Standard Test Method for Fly Ash, Annual booj of

ASTM volume 04.02, USA

Departemen Pekerjaan Umum, 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di

Indonesia, Puspen dan Pengembangan Pemukiman, Jakarta.

Gideon, H. K., Kole P, Sagel, 1994. Pedoman Pengerjaan Beton, Erlangga,

Jakarta.

Murdock, dan K.M.Brook, 1999. Bahan dan Praktek Beton, terjemahan Hindarko,

S, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Nugraha, P, 1989. Teknologi Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Kristen Petra, Surabaya.

Supriatno, A, 2008. Pemanfaatan Filler Tanah Liat pada HRS-B Ditinjau dari

Karakteristik Marshall dan Durabilitas, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Tjokrodimuljo, K, 1995. Bahan Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Tjokrodimuljo, K, 1995. Bahan Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Tjokrodimuljo, K, 1996. Teknologi Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

(29)

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

TAHUN PERTAMA

PEMANFAAT POZOLAN ALAM SEBAGAI BAHAN

BAKU

DALAM REKAYASA TEKNOLOGI BETON

DI KABUPATEN PACITAN

Oleh :

Yenny Nurchasanah, ST., MT. Ir. Renaningsih, MT. Anto Budi Listyawan, ST, MSc.

Dibiayai Oleh :

DIBIAYAI OLEH DP2M, DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN TINGGI KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL

SESUAI DENGAN SURAT PERJANJIAN PELAKSANAAN HIBAH PENELITIAN NOMOR: 121/SP2H/PL/Dit-Litabmas/IV/2011

TERTANGGAL 14 April 2011

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA NOVEMBER, 201I

(30)

HALAMAN

PENGESAHAN

1. Judul Usulan : Pemanfaatan Pozolan Alam sebagai BAhan Baku dalam Rekayasa Teknologi Beton di Kabupaten Pacitan 2. Ketua Peneliti f. Alamat : Universitas Muhammadiyah Surakarta

Fakultas Teknik – Jurusan Teknik Sipil

1 Ir. Renaningsih, M.T. Geoteknik Mekanika Tanah UMS 2 Anto Budi Listyawan, S.T., M.S Geoteknik Mekanika Tanah UMS Ketua Lembaga Penelitian Universitas Muhammadiayah Surakarta

(31)

iii

RINGKASAN

PEMANFAAT POZOLAN ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU DALAM REKAYASA TEKNOLOGI BETON DI KABUPATEN PACITAN

Banyaknya pegunungan aktif di Indonesia membuatnya memiliki deposit tanah

pozolan yang berlimpah. Bahan pozolan sudah lama dikenal di Indonesia sebagai

bahan bangunan yang dicampur kapur padam. Hanya pengolahannya masih

terbatas dan belum dimanfaatkan secara optimal. Telah dilakukan pengujian

terhadap suatu bahan alternatif dimana bahan tersebut akan diaplikasikan sebagai

bahan pengganti semen. Bahan alternatif tersebut adalah Tanah dari daerah

Tulakan-Pacitan-Jawa Timur dan berperan sebagai pengganti sebagian semen

dalam jumlah tertentu pada campuran beton. Tanah Tulakan mengandung

senyawa-senyawa yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional,

yaitu senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3, maka tanah

Tulakan dapat difungsikan sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada

pembuatan semen konvensional. Kebutuhan kandungan CaO yang masih sedikit

pada tanah Tulakan dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Komposisi

Tanah Tulakan dengan tambahan kapur pada campuran adalah ( 10% kapur +

tanah Tulakan 0% ; 5% ; 10% ; 15% ; 20%) dari jumlah semen yang digunakan,

dengan lima buah benda uji untuk masing-masing variasi campuran. Rencana

campuran adukan beton menggunakan metode perancangan menurut cara SNI

dengan faktor air semen (f.a.s) rencana 0,5. Benda uji berupa silinder beton diuji

pada umur 28 hari. Perbandingan antara beton silinder normal dengan beton

silinder yang diganti sebagian semen dengan tanah Tulakan memperlihatkan kuat

tekan dari masing-masing variasi, yaitu penggantian semen dengan tanah sebesar

10% mengalami kenaikan 0,755 MPa atau 2,59% dari kuat tekan rata - rata beton

normal sebesar 29,048 MPa menjadi 29,803 MPa. Sedangkan pada penambahan

tanah sebesar 15% mengalami kenaikan 0,943 MPa atau 3,24 % dari kuat tekan

(32)

iv

normal menjadi 29,331 MPa. Sedangkan yang terjadi pada penambahan tanah

sebesar 25% mengalami penurunan 0,849 MPa atau 2,93% dari kuat tekan rata -

rata beton normal sebesar 29,048 MPa menjadi 28,199 MPa. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa penggantian semen dengan tanah sebesar 15% kuat tekan rata

- rata beton mencapai maksimum, yaitu 29,991 MPa sedangkan pada

penambahan tanah sebesar 25% mengalami penurunan sehingga kuat tekan rata –

ratanya 28,199 MPa. Jadi penggantian semen dengan tanah Tulak’an yang effektif

berkisar antara 10 – 20% yang masih bisa digunakan sebagai campuran pada

beton. Pada Hasil Penelitian selanjutnya dengan Tanah Tulakan + kapur

diperlihatkan bahwa, setelah penggantian tanah Tulakan 5% + kapur 10%, kuat

tekan rata-ratanya naik 9,092% menjadi 31,689 MPa. Pada penggantian tanah

Tulakan 10% + kapur 10%, kuat tekan rata-ratanya menjadi 32,632 MPa atau naik

12,338% dari beton normal. Untuk penggantian tanah Tulakan 15% + kapur 10%,

kuat tekan rata-ratanya menjadi 31,877 MPa atau naik 9,739% dari beton normal.

Kemudian pada penggantian tanah Tulakan 20% + kapur 10%, terjadi kenaikan

kuat tekan rata-rata 9,415% menjadi 31,783 MPa. Maka kuat tekan rata-rata

optimum adalah 32,632 MPa, terjadi pada beton dengan penggantian tanah

Tulakan 10% + kapur 10%. Secara keseluruhan, penggunaan Tanah Tulakan +

kapur sebagai pengganti semen efektif bisa mempertahankan bahkan menaikkan

(33)

v

SUMMARY

NATURAL POZZOLAN BENEFITS TO SUBSTITUTE PORTLAND CEMENT AS CONSTRUCTION MATERIAL AT DISTRICT PACITAN

Numbers of Active Mountain in Indonesia make it have an abundant deposit of

Pozzolan soil. Pozzolans are already known in Indonesia as a material combined

with calcium hydroxide, but the exploitation on this material is not optimal yet

and need special treatment to make a new technology. An alternative material

have been tested which is that material will be applicate to the place of Portland

cement role. The new alternative material is soil from Tulakan-Pacitan-East Java

and will be role as Portland cement in certain quantity on concrete mix. Tulakan

soil is a kind of soil that comes from Tulakan, Pacitan, Central Java. This soil has

a greyish color similar to the color of cement. Tulakan soil obtained by digging at

the depth of approximately 8 meters. By people in that areas frequently used in

making well, because if frequently exposed to water it will harden. Based on the

results of chemical analysis has been done by Balai Penyelidikan dan

Pengembangan Kegunungapian (BPPK) of Yogyakarta, the soil element has a

content of pozzolan. Pozzolan properties are the properties of materials in a

delicate state can react with the lime (active) and water at room temperature (24°C

- 27°C) to form a solid compound and is insoluble in water. Tulakan soil is soil

that contains elements of silicates and aluminates. Therefore, when mixed with

lime, the character will behaves like cement because of the general content of

cement is limestone, silicate, and aluminate. Thus, the Tulakan soil containing

compounds that needed in the formation of conventional cements, namely oxide

compounds such as CaO, SiO2, Al2O3, and Fe2O3. The Tulakan soil containing

siliceous and aluminous materials will reacts with calcium hydroxide in the

presence of water. This forms compounds possessing cementitious properties at

(34)

vi

satisfied by the addition of lime. Composition of Tulakan soil with the addition of

lime to the mixture is (10% of lime + 0%, 5%, 10%, 15%, 20% of Tulakan soil) of

the amount of cement used, with five test specimens for each variation of the

mixture. Mix concrete design using the design method according to SNI. Water

cement ratio used is 0.5. The objects are test on the 28th day. Comparison

between normal concrete cylinders with a concrete cylinder that replaced some

cement with Tulakan soil shows the compressive strength of each variation.

Replacement of cement with the soil by 10%, rose 0.755 MPa or 2.59% of

compressive strength of normal concrete, from 29.048 MPa to 29.803 MPa. The

replacement of soil by 15%, rose 0.943 MPa or 3.24% of compressive strength of

normal concrete to 29.991 MPa. The replacement of soil by 20% increasing

0.97% or 0.283 MPa of compressive strength of normal concrete to 29.331 MPa.

While the replacement of soil by 25%, decreasing 0.849 MPa or 2.93% of normal

concrete compressive strength of 29.048 MPa to 28.199 MPa. It can be seen that

replacement of cement with the soil by 15%, reaching a maximum compressive

strength of concrete, which is 29.991 MPa and at the replacement of 25%,

decreased to 28.199 MPa. Thus, replacement of cement with the Tulakan soil,

will be effective in the range between 10% - 20% which can still be used as a

mixture of the concrete. On the other hand, Concrete with Tulakan Soil + Lime

got the result that after replacement with 5% Tulakan soil + 10% lime, the

compressive strength increase 9.092% to 31.689 MPa. The replacement of 10%

Tulakan soil + 10% lime, becomes 32.632 MPa of compressive strength, up

12.338% of normal concrete. The replacement of 15% Tulakan soil + 10% lime,

compressive strength rose to 31.877 MPa or 9.739% of normal concrete. The

replacement of 20% tulakan soil + 10% lime increase 9.415% to 31.783 MPa. So

the optimum of compressive strength is 32.632 MPa, occurred on the replacement

of concrete with 10% of Tulakan soil + 10% of lime. Overall, both for concrete

with Tulakan soil or for concrete with Tulakan soil + lime are able to maintain

(35)

DAFTAR ISI

HALAMAN IDENTITAS DAN PENGESAHAN RINGKASAN I.a. Latar Belakang I.b. Perumusan Masalah I.c. Tujuan Penelitian I.d. Urgensi Penelitian TINJAUAN PUSTAKA II.a. Pozolan

II.b. Sifat-sifat Semen yang Memakai Pozolan

II.c. Uji Bahan Pembentuk Beton (Concrete Ingredient Testing)

II.d. Uji Beton Keras (Hard Concrete Testing)

II.e. Perencanaan Beton METODE PENELITIAN III.a. Bahan Penelitian III.b. Peralatan Penelitian III.c. Tahapan Penelitian

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN IV. 1. Tanah Tulakan

IV. 2. Hasil Pemeriksaan Agregat

IV. 3. Perencanaan Campuran Adukan Beton IV. 4. Pengujian Beton

(36)

PRAKATA

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmad, taufik, hidayah dan inayah-Nya, sehingga penulis bisa menyelesaikan Laporan Penelitian Hibah Bersaing yang berjudul ”Pemanfaatan Pozolan Alam sebagai Bahan Baku dalam Rekayasa Teknologi Beton do Kabupaten Pacitan” ini dengan baik.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih atas selesainya penelitian ini kepada :

1. Direktur Penelitian dan Pengabdian masyarakat, Dirjen Dikti,

Depdiknas, dan seluruh staf, sebagai penyandang dana, atas bantuannya sehingga kegiatan ini dapat terlaksana.

2. Ketua Lembaga penelitian dan Pengabdian Masyarakat

Universitas Muhammadiya Surakarta beserta staf yang telah memberikan bantuan samapi selesainya laporan penelitian ini.

3. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan fakultas Teknik

Universitas Muhammadiya Surakarta yang telah memberikan bantuan samapi selesainya laporan penelitian ini.

4. Ketua Laboratorium Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiya Surakarta yang telah memberikan bantuan samapi selesainya laporan penelitian ini.

5. Rekan-rekan staf Dosen dan staf Administrasi serta adik-adik

mahasiswa jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiya Surakarta yang telah memberikan bantuan samapi selesainya laporan penelitian ini.

6. Semua pihak yang langsung maupun tidak langsung yang telah

membantu penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi semua,, Amiienn.

Wassalam’alaikum Wr. Wb

Surakarta, Novembar 2011

(37)