44 POTENSI ABU VULKANIK UKURAN BUTIR LEBIH KECIL 0,15 mm SEBAGAI PENGGANTIAN SEBAGIAN SEMEN DENGAN CAMPURAN PASIR LAUT PADA
CAMPURAN BETON (STUDI PENELITIAN)
Farid Naufal Mahdi
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan Jl. Gedung Arca No. 52, Medan, Indonesia
Faridmahdi04@gmail.com
ABSTRAK
Setiap proses produksi atau proses pekerjaan konstruksi, selalu dijumpai hasil produk atau sisa bahan bangunan yang tidak digunakan lagi dan dibuang sebagai limbah. Jika limbah ini dibuang secara sembarangan akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Maka perlu upaya untuk memanfaatkan limbah yang ada sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Rencana campuran beton dibuat sesuai dengan peraturan SNI T-15-1990-03 dengan faktor air semen 0,6. Digunakan benda uji kubus dengan jumlah kubus 64 kubus ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm untuk uji kuat tekan. Semua pengujian dilakukan pada umur beton 14 hari, 21 hari dan 28 hari. Penurunan nilai slump pada adukan beton yang menggunakan Pasir pantai dan abu vulkanik.
Beton pada umur 28 hari lebih tinggi kuat tekannya dari pada beton umur 21 hari dan 14 hari. Hasil pengujian kuat tekan pasir pantai yang dicuci maupun tidak dicuci dengan menambahkan variasi abu vulkanik pengganti sebagian semen dimana pasir pantai dicuci yang terbesar diperoleh dari umur 28 hari dengan variasi 5%
memiliki nilai kuat tekan beton rata-rata 18,24 Mpa. Dan pasir pantai yang tidak dicuci yang terbesar diperboleh dari umur 28 hari dengan variasi 10 % memiliki nilai kuat tekan beton rata-rata 17,77 Mpa. Dan berdasarkan hasil analisa data pengujian pada pasir pantai yang dicuci maupun tidak dicuci mengalami kenaikan kuat tekan beton pada umur 28 hari.
Kata Kunci : Kuat tekan, Pasir pantai, Beton, Abu vulkanik.
ABSTRACT
Every production process or construction work process, there are always products or building materials left that are no longer used and disposed of as waste. If this waste is disposed of carelessly, it will have a negative impact on the environment. So we need efforts to utilize existing waste so that it can reduce environmental pollution. The concrete mix plan is made in accordance with SNI T-15-1990-03 with a cement water factor of 0.6. The cube specimen is used with the number of cubes 64 cubes measuring 15 cm x 15 cm x 15 cm for the compressive strength test. All tests were carried out at 14 days, 21 days and 28 days of concrete.
Decrease in slump value in concrete mix using beach sand and volcanic ash. Concrete at the age of 28 days has a higher compressive strength than concrete at the age of 21 and 14 days. The test results of the compressive strength of washed and unwashed beach sand by adding a variation of volcanic ash to replace part of the cement where the largest washed beach sand is obtained from the age of 28 days with a variation of 5% having an average compressive strength value of 18.24 MPa. And the largest unwashed beach sand is obtained from the age of 28 days with a variation of 10% having an average compressive strength value of 17.77 MPa. And based on the results of analysis of test data on washed or unwashed beach sand, the compressive strength of the concrete increases at the age of 28 days.
Keywords: Compressive strength, Beach sand, Concrete, Volcanic ash.
PENDAHULUAN
Gunung sinabung adalah salah satu dari beberapa gunung berapi di Indonesia yang termasuk dalam katagori Gunung berapi aktif. Sejarah mencatat Gunung
Sinabung terakhir meletus pada tahun 1600.
Namun pada tahun 2010 dan kemudian
berlanjut di awal September 2013, Gunung
Sinabung bergejolak hebat, memuntahkan
segalah isi dapur magmanya. Seakan baru
45 terbangun dari tidur panjang dengan
“hutang” letusan yang tak terbayar sejak 4 abad silam. Terhitung sejak tanggal 3 September 2013, hingga hari ini Gunung Sinabung masih tetap bergejolak. Tak ada tanda-tanda akan menurunkan aktivitasnya dalam waktu dekat.
Pasca gunung berapi mengalami erupsi besar, maka banyak material dari dalam perut bumi yang dimuntahkan oleh gunung berapi tersebut, mulai dari batuan, pasir, abu vulkanik hingga gas. Material- material yang dimuntahkan tersebut banyak tersebar pada wilayah penyebaran cukup luas dari pusat letusan. Selain karena partikelnya sangat ringan sehingga dapat dibawa oleh angin juga dapat dengan mudah dihanyutkan oleh air.
Abu vulkanik merupakan mineral batuan abu vulkanik termasuk material glass yang memiliki ukuran sebesar pasir kerikil dengan diameter kurang lebih 2 mm (1/2 inch) yang merupakan hasil erupsi gunung berapi. Partikel abu sangat kecil terbeut dapat memiliki penampang lebih kecil dari 0,001 mm (1/125,000th of an ich). Abu vulkanik bukan merupakan produk pembakaran kayu, daun atau kertas. Abu vulkanik memiliki sifat sangat keras dan tidak larut dalam air sehingga sering kali dengan abrasive dan sedikit korosif serta mampu menghantarkan listrik ketika dalam keadaan basah. Secara umum komposisi abu vulkanik merapi adalah silika, alumina, besi dan kalsium, sehingga merupakan material yang dapat digunakan sebagai bahan campuran atau dimanfaatkan sebagai subtitusi semen.
Sedangkan pasir pantai adalah jenis pasir yang didapatkan dari pesisir pantai. Ciri khas yang dimiliki pasir pantai adalah struktur butirannya yang agak halus dengan ukuran berkisar antara 0,55 - 2,5 mm. Hal ini karena pasir pantai terbentuk dari pengikisan batu yang disebabkan oleh erosi gelombang laut, sedangkan pasir darat berasal dari pecahan batu abu vulkanik selain itu, pasir pantai memiliki gradasi atau ukuran yang seragam serta memiliki daya lekat yang cenderung lemah. Pasir laut memiliki
kandungan
garam NaCL(Natrium Cloride) maka sebaiknya pasir laut harus dicuci bersih terlebih dahulu agar garam garam yang terkadung dalam pasir laut tersebut hilang.
Ariyani dan Luser (2013) menyatakan bahwa adanya peningkatan dan penurunan kuat tekan diakibatkan karena adanya variasi penggantian oleh abu vulkanik terhadap semen dalam campuran beton. Peningkatan terjadi karena disebabkan oleh butiran abu vulkanik yang dapat memperkecil pori-pori yang ada.
Stevia (2009) melakukan penelitian tentang penggunaan pasir laut sebagai agregat halus terhadap kuat tekan beton.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa campuran beton menggunakan pasir laut tanpa perlakuan menghasilkan kuat tekan beton sebesar 15,2106 Mpa. Perlakuan dicuci sebesar 18,0418 Mpa, perlakuan disiram sebesar 14,6555 Mpa.
Pada saat terjadi erupsi gunung sinabung, kandungan abu vulkanik dan yang dimuntahkan berjumlah sangat besar. Oleh karena itu penulis mencoba menggunakan abu vulkanik sinabung sebagai objek kajian penelitian Tugas Akhir ini. Dimana penulis akan melakukan pengkajian pengaruh abu vulkanik terhadap nilai kuat tekan beton (Job Mix Design).
METODE PENELITIAN
Pelaksanaan pengujian penelitian ini dilakukan pada tanggal tanggal 6 April 2020 di Laboraturium Institut Teknologi Medan.
Penelitian ini terdiri dari beberapa kajian eksperimental laboraturium yang meliputi:
1. Penyediaan bahan 2. Pemerikasaan bahan
3. Pengujian Slump (slump test) 4. Pembuatan benda uji
5. Perawatan beton
6. Pegujian kuat tekan beton
Penelitian ini menggunakan metode
percobaan di laboratorium. Bahan uji yang
digunakan Abu Vulkanik Gunung Sinabung
yang di dapat dari desa Sigarang Garang
Kecamatan Namun Teran kabupaten Karo di
bawah kaki gunung sinabung.
46 Persiapan Bahan Untuk Campuran
a. Semen
Pada penelitian ini semen yang digunakan ialah semen padang pada jenis semen Portland tipe I (Ordinary Portland Cement). Semen portland ini adalah jenis semen yang sering di gunakan dari pekerjaan kecil hingga proyek besar. Semen tersebut didapat dari toko bangunan sekitaran kampus Institut Teknologi Medan.
b. Agregat Halus
Bahan uji yang diteliti yaitu pasir Pantai Muara Indah Desa Denai Kuala kecamatan Pantai Labu kabupaten Deli Serdang. Pasir pantai ini memiliki partikel butiran yang agak halus.pasir pantai memiliki kandungan garam garam mineral, maka sebelum dipakai alangkah baiknya dilakukan proses pencucian agar garam mineral yang terkadung dalam pasir tersebut bisa hilang.
c. Agregat kasar
Pada penelitian ini agregat kasar yang digunakan adalah batu pecah diperoleh dari PT. DINAMIC.DTX, Patumbak pasar II, Sumatea Utara.
d. Air
Air yang digunakan pada penelitian ini adalah air dari PDAM yang terdapat pada laboratorium beton Institut Teknologi
Medan.
e. Abu vulkanik
Bahan uji yang diteliti yaitu abu vulkanik Gunung Sinabung sebagai bahan pengganti sebagian semen pada campuran beton. Abu vulkanik memiliki partikel butiran sangat halus. Abu vulkanik memiliki kandungan silika yang tinggi bagus untuk bahan campuran beton. Abu vulkanik harus disaring terdahulu sebelum digunakan, saringan yang dipakai lolos sarinagn 100 sehingga abu vulkanik bisa digunakan untuk penggantian sebagian semen.
Metode Pelaksnaan
Metode pelaksanaan dilakukan dengan:
a. Pengambilan bahan uji Pasir Pantai b. Pasir Pantai sebagian dicuci dan sebagaian tidak dicuci kemudian disaring
menggunakan ayakan no 4,no 8,no 16,no 30,no 60,no 100
c. Melakukan Pengujian Agregat halus dan Kasar meliputi :
1. Berat isi 2. Berat jenis 3. Abration test
4. Pengujian kadar organik
d. Melakukan penimbangan pasir pantai yang dicuci dan pasir pantai tidak dicuci dan variasi abu vulkanik berdasar umur beton
e. Menyiapkan cetakan mall balok ukuran 15 × 15 × 15 yang telah dioleskan pelumas sehingga mudah pengerjaannya.
f. Menetapkan Mix Design.
g. Merendam sampel kedalam bak dengan umur 14 hari, 21 hari dan 28 hari.
h. Pengangkatan sampel benda uji pada hari ke-28 dan dikeringkan selama 24 jam.
i. Uji kuat tekan beton.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pemerikasaan BahanA. Uji kadar organik
Pengujian ini berguna untuk mengetahui kadar organik dari pasir pantai dicuci dan pasir pantai tidak dicuci. Dari hasil tes pengujian pasir pantai dicuci adalah warna air adalah kuning terang (standar warna no 2), pasir pantai tidak dicuci adalah kuning gelap (standar warna nomor 3) dimana persyaratan kandungan organiknya memenuhi persyaratan, digunakan dalam campuran beton. Uji kadar organik dalam pasir dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Hasil Kadar Organik pasir pantai dicuci
47
Gambar 2. Hasil Kadar Organik pasir pantai tidak dicuci
B. Uji Saringan Agregat Halus
Hasil uji saringan agregat halus dapat dilihat pada Tabel 1 dengan total persen komulatif beban tertahan adalah 2,422%, perhitungan fine modulusnya didapat:
Tabel 1. Perhitungan fine modulus
FM = = = 2,42 %
Pada Gambar 3 dapat dilihat grafik persentase agregat halus dapat digambarkan pada area zone III. SK SNI S–04–1989–F mendefenisikan bahwa persentase agregat halus pada zona III tersebut adalah jenis pasir agak halus
.Gambar 3. Perhitungan grafik persentase aregat halus zona III
C. Uji Saringan Agregat Kasar
Hasil uji saringan agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2 dengan total persen komulatif beban tertahan adalah 6,425%, fine modulusnya didapat:
% 425 ,
% 6 100
5 , 642
% 100
%
kumulatif FM
Pada Gambar 4 dapat dilihat grafik persentase agregat kasar dapat digambarkan pada area zone I. SK SNI S–04–1989–F mendefenisikan bahwa persentase agregat kasar pada zona I tersebut adalah layak digunakan.
Gambar 4. Grafik persentase ayakan lolos zona I Tabel 2. Hasil Uji Analisa Saringan Agregat kasar
Uji Kadar Lumpur dan Lumpur
Dari hasil uji kadar lumpur dan
lempung yang kerikil digunakan memiliki
kadar lumpur 1% dan persyaratan agregat
kasar yang dapat dipergunakan sebagai
48 bahan campuran beton memilki kadar
lumpur dan lempung ≤ 1% sehingga kerikil tersebut telah memenuhi persyaratan.
a. Abration Test
Pekerjaan : Abration test Berat sampel: 5000 gram Sampel A:
- Berat benda uji sebelum percobaan (A) = 5000 gram
- Berat benda uji sesudah percobaan (B) = 4492 gram
Keausan:
% 16 , 10 5000 100
4492
100 5000
x x
A B A
Tabel 3. Data Percobaan Abration Test
SARINGAN JUMLAH SAMPEL
LOLOS TERTAHAN C (gram)
3/8 ¼ 2500
¼ No. 4 2500
TOTAL 5000
JUMLAH BOLA
BAJA 8
b. Modulus Kehalusan Semen Pekerjaan : Kehalusan Semen Berat sampel: 500 gr
Tabel 4. Kehalusan Semen
Menurut ASTM, butiran semen yang lewat ayakan saringan no 200 harus lebih dari 78% jika tidak semen tersebut kurang baik untuk digunakan hasil dari percobaan menunjukkan bahwa butiran semen yang lewat ayakan no 200 adalah 85,3% maka semen tersebut baik untuk digunakan.
c. Air
Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan- bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan- bahan lainnya yang merugikan terhadap beton. Pemilihan proporsi campuran beton harus didasarkan pada campuran beton yangmenggunakan air dari sumber yang sama. Hal ini harus dilakukan agar kualitas beton yang diinginkan sesuai persyaratan.
D. Analisa Abu Vulkanik Sinabung
Hasil uji saringan abu vulkanik dapat dilihat 4.6 abu vulkanik Gunung Sinabung.abu vulkanik sinabung memiliki karakteristik yang hampir sama dengan karakteristik abu vulkanis lainnya. Abu vulkanik Gunung Sinabung merupakan partikel halus dengan butir <0,26 mm dan memiliki warna abu-abu muda.
Berdasarkan hasil pengujian pada tabel 4.5 dapat diketahui bahwa abu vulkanis dan abu batu giling memiliki kandungan SiO
2+ Al
2+ O
3+ Fe
2O
3> 70% menurut ASTM C618 termasuk ke dalam kategori pozzolan kelas N sehingga berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan substutusi semen.
Tabel 5. Hasil Pengujian Kandungan Kimia
Unsur Abu Vulkanis Abu Batu Giling
SiO2 55,26 % 58,66 %
Fe2O3 4,68 % 4,41 %
Al2O3 18,05 % 20,24 %
CaO 7,13 % 6,88 %
Sumber: pengujian Laboraturium Sucofindo (2008)
Pengujian Kuat Tekan Normal
Tabel 6. Data Elevasi Beban Tekan Kubus (Beton Normal)
No Beton Normal
14 hari 21 hari 28 Hari
1 17,52 12,91 16,97
2 12,57 11,62 16,05
3 12,49 10,70 16,78
Rata- rata
15,86 11,74 16,60
Berdasarkan Tabel diatas dapat
disimpulkan bahwa kuat tekan beton dengan
campuran normal, menghasilkan kuat tekan
49 rata-rata yang lebih rendah dari pada mutu
rencana 20,35 Mpa pada saat usia benda uji 14 hari, 21 hari, dan 28 hari. Dari tabel diatas dapat digambarkan time history atau perjalanan proses pengikat beton dari waktu ikat awal umur 14 hari sampai beton itu mengikat pada umur 28 hari pada Gambar 5.
Gambar 5. Hubungan beban tekan kubus beton normal terhadap umur
Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai Dicuci 14 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Berdasarkan Tabel diatas diperoleh bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 % dan 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai dicuci pada umur 14 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari tabel diatsa dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 14 hari.
Tabel 7. Kuat Tekan Beton Dicuci 14 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 17,52 15,86 14,39 13,46
2 14,57 15,12 13,46 15,68
3 15,49 17,52 15,49 15,86
Rata – rata
15,86 16,17 14,45 15,00
Gambar 6. Perbandingan Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Dicuci Pada Umur 14 Hari
Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai Dicuci 21 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Tabel 8. Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Dicuci 21 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 12,91 9,59 6,64 14,02
2 11,62 9,22 5,90 15,31
3 10,70 9,96 7,38 17,71
Rata – rata
11,74 9,59 6,64 15,68
Berdasarkan Tabel diatas diperoleh bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 %, dan 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai dicuci pada umur 21 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari table diatas dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 21 hari.
Gambar 7. Kuat tekan pasir pantai dicuci umur 21 hari
Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai Dicuci 28 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Tabel 9. Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Dicuci 28 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 16,97 16,05 16,53 16,97
2 16,05 20,10 17,45 17,63
3 16,78 18,56 17,52 16,60
Rata
– rata 16,60 18,24 17,17 17,10
50 Berdasarkan Tabel diatas Diperoleh
bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 %, dan 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai dicuci pada umur 28 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari tabel diats dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 28 hari
Gambar 8. Perbandingan kuat tekan beton pasir pantai dicuci pada umur 28 hari
Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai Tidak Dicuci 14 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Tabel 10. Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Tidak Dicuci 14 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 17,52 14,20 17,89 17,89
2 14,57 16,05 14,76 20,29
3 15,49 16,60 16,60 17,89
Rata – rata
15,86 15,62 16,42 18,69
Berdasarkan Tabel diatas Diperoleh bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 %, 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai tidak dicuci pada umur 14 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari tabel diatas dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 14 hari.
Gambar 9. Perbandingan kuat tekan beton pasir pantai tidak dicuci pada umur 14 hari
Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai Tidak Dicuci 21 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Tabel 11. Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Tidak Dicuci 21 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 12,91 13,46 14,57 12,54
2 11,62 14,39 11,99 13,10
3 10,70 15,31 11,99 14,02
Rata – rata
11,74 14,39 12,85 13,22
Berdasarkan Tabel diatas Diperoleh bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 %, 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai tidak dicuci pada umur 21 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari tabel diatas dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 21 hari.
Gambar 10. Perbandingan kuat tekan beton pasir pantai tidak dicuci pada umur 21 hari
51 Kuat Tekan Beton Dengan Pasir Pantai
Tidak Dicuci 28 Hari Dengan Variasi Abu Vulkanik
Tabel 12. Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Tidak Dicuci 28 Hari
No Normal 5 % 7,5 % 10 %
1 16,97 16,78 15,68 17,89 2 16,05 17,82 15,68 18,26 3 16,78 17,52 15,68 17,15 Rata –
rata
16,60 17,37 15,68 17,77
Berdasarkan Tabel diatas Diperoleh bahwa kekuatan beton dengan pengganti semen 5 %, 7,5 %, 10 % Abu Vulkanik + pasir pantai tidak dicuci pada umur 28 hari, menghasilkan kuat tekan rata - rata yang lebih rendah dari mutu rencana yaitu 20,35 Mpa. Dari tabel diatas dapat digambarkan perjalanan proses pengikatan beton dari variasi 5 % abu vulkanik sampai 10 % variasi abu vulkanik umur beton 28 hari.
Gambar 11. Perbandingan kuat tekan beton pasir pantai tidak dicuci pada umur 28 hari
Gambar 12. Perbandingan kuat tekan beton masing- masing umur pasir pantai dicuci
Gambar 13. Perbandingan kuat tekan beton masing- masing umur pasir pantai tidak dicuci
Gambar 14. Hubungan Variasi Persen Campuran Terhadap Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Dicuci
Gambar 15. Hubungan Variasi Persen Campuran Terhadap Kuat Tekan Beton Pasir Pantai Tidak Dicuci
