KAJIAN DURABILITAS MORTAR ENGINEERED CEMENTITIOUS COMPOSITES (ECC) BERDASARKAN TINJAUAN KUAT TEKAN HARIS WINANDA SEBAYANG

(1)

KAJIAN DURABILITAS MORTAR ENGINEERED CEMENTITIOUS COMPOSITES (ECC) BERDASARKAN

TINJAUAN KUAT TEKAN

PROPOSAL TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

HARIS WINANDA SEBAYANG 17 0404 020

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2021

(2)

(3)

(4)

iii

ABSTRAK

Komposisi campuran beton banyak divariasikan dengan penambahan material- material lain yang disebut pozzolan seperti abu terbang (Fly Ash), abu sekam padi, Silica Fume untuk mereduksi penggunaan semen, meningkatkan kekuatan, serta memperbaiki karakteristik beton. Umumnya ketahanan beton sangat dipengaruhi oleh lingkungan korosif khususnya jika dibangun di daerah pantai, bangunan dermaga, dan bangunan lainnya.

Lingkungan asam yang mengandung unsur kimia akan merusak beton secara perlahan- lahan sehingga beton menjadi keropos.

Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan ketahanan beton terhadap lingkungan korosif, dalam penelitian ini dibahas mengenai penggunaan Engineered Cementitious Composites (ECC) untuk meningkatkan durabilitas dari beton serta memanfaatkan limbah sebagai material cementitious pada ECC sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Pada penelitian ini, ditinjau kuat tekan dari silinder 200 x 100 yang berbasis High Volume Fly Ash dan Abu Sekam Padi akibat rendaman larutan Klorida (HCl).

Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian eksperimental di laboratorium yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari silinder mortar terhadap kuat tekan. Pada penelitian ini digunakan superplasticizer untuk meningkatkan workability dari campuran komposit sehingga didapatkan kondisi self compacting composites (SCC).

Adapun persentase abu sekam padi yang digunakan yaitu variasi 0%, 5%, 10% dan 15%

dari berat semen dan variasi fly ash pada tiap variasi abu sekam padi masing-masing sebesar 0%, 40% dan 50% dari berat semen. Pengujian kuat tekan dilakukan dengan benda uji silinder berukuran 10 cm x 20 cm pada umur 1, 3, dan 5 bulan perendaman HCl.

Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan bahwa silinder mortar ECC menghasilkan kuat tekan optimum pada variasi fly ash 40%, abu sekam padi 0% dan yaitu sebesar 44,59 MPa. Dari hasil penelitian ini, dapat diambil kesimpulan bahwa silinder mortar ECC dapat meningkatkan kuat tekan dan tahan terhadap serangan asam larutan HCl.

Kata kunci : Engineered Cementitious Composites, abu sekam padi, fly ash, kuat tekan, HCl

(5)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang maha Esa, karena atas kasih dan anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik (ST) Bidang Stuktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan judul “ Kajian Durabilitas Mortar Engineered Cementitious Composites (ECC) Berdasarkan Tinjauan Kuat Tekan”.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari doa, dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang telah berperan penting, yaitu:

1. Bapak Dr. Ir. Muhammad Aswin, ST., MT. selaku Pembimbing penulis dan Ketua Bidang Studi Struktur yang telah banyak memberikan masukan, saran, ilmu bahkan dukungan untuk membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini,

2. Bapak Ridwan Anas, S.T., M.T. selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,

3. Bapak Ir. Agung Putra Handana, S.T, M.T. selaku Sekertaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan., Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T., selaku Dosen Pembanding yang telah memberi bimbingan dan masukan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini,

5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberi bantuan kepada keperluan administrasi tugas akhir ini,

6. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis selama melakukan penelitian serta kepada Kak Sella selaku staff administrasi Laboratorium Bahan Rekayasa yang telah membantu penelitian yang dilakukan penulis,

7. Teristimewa kepada keluarga penulis, terutama kedua orang tua penulis, Bapak Hermanto Sebayang dan Ibu Maslita Br Ginting, yang telah memberikan doa, dukungan dan motivasi kepada penulis. Tidak lupa seluruh saudara yang tidak

(6)

v dapat disebut satu per satu yang telah memberikan dukungan, doa, dan semangat kepada penulis,

8. Julvan Dian Hulu, Noel Siagian, Josep Alexander Tambunan, Kenny Tjanriady selaku teman seperjuangan penulis yang selalu membantu dan menemani dalam menyelesaikan tugas akhir ini,

9. Abang dan kakak stambuk 2016 yang telah memberikan panduan dan bantuan dalam menyelesaikan proses penelitian penulis,

10. Teman-teman stambuk 2017 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan proses penelitian penulis,

11. Adik-adik stambuk 2020 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan proses penelitian penulis sehingga tugas akhir ini dapat selesai,

12. GBKP Psr IV Selayang II medan, PERMATA Psr iv Selayang II medan yang telah menemani penulis selama masa perkuliahan dan menjadi keluarga ke-2 selama berada di perantauan.

13. PT. KRATON, PT. SIKA, dan PLTU Pangkalan Susu atas dukungan material yang diberikan untuk melakukan penelitian tugas akhir ini,

Adapun kekurangan dan keterbatasan pada penulisan tugas akhir ini, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca untuk memperbaiki tugas akhir ini menjadi lebih baik lagi.

Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang berperan dalam penyelesaikan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Desember 2021 Penulis

Haris Winanda Sebayang NIM. 17 0404 020

(7)

vi

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 5

1.7 Jadwal Penelitian ... 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1 Semen Portland ... 7

2.2 Abu Terbang (Fly Ash)... 9

2.3 Abu Sekam Padi ... 9

2.4 Pasir Silika ... 11

2.5 Superplasticizer ... 12

2.6 ECC (Enginereed Cementitious Composite) ... 12

2.7 HCl (Asam Klorida) ... 13

2.8 Penelitian Sebelumnya yang Terkait ... 14

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 26

3.1 Umum ... 26

3.2 Tahapan – Tahapan Penelitian ... 27

3.2.1 Persiapan ... 27

3.2.1.1 Penyediaan material yang akan digunakan ... 27

3.2.1.2 Pengujian Chemical Content abu sekam padi ... 30

3.2.1.3 Pemeriksaan ketersediaan peralatan yang akan digunakan ... 30

3.2.2 Mix Design ECC ... 33

3.2.3 Trial Mix & Flowability Test ... 34

3.2.4 Pembuatan Benda Uji ... 35

3.2.7 Pengujian ... 42

3.2.8 Analisis Data ... 43

(8)

vii

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 44

4.1 Pengujian Slump Flow Test ... 44

4.2 Berat Volume ... 45

4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Mortar ECC ... 50

4.3.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Mortar ECC Perendaman Air... 50

4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Mortar ECC Perendaman HCl ... 51

4.3.1. Kuat Tekan MA (0%FA dan 0-15% ASP) ... 55

4.3.2. Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 57

4.3.3. Kuat Tekan MK (50% FA dan 0-15% ASP) ... 59

4.3.4. Perbandingan Kuat Tekan 1,3 dan 5 Bulan ... 62

4.4 Kondisi Keruntuhan Mortar ECC ... 71

4.4.1. Kondisi Keruntuhan mortar ECC rendaman HCL 28 hari ... 71

4.4.2. Kondisi Keruntuhan mortar ECC rendaman HCl 3 bulan ... 72

4.4.3. Kondisi Keruntuhan mortar ECC rendaman HCl 5 bulan ... 72

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 73

5.1 KESIMPULAN ... 73

5.2 SARAN ... 74

DAFTAR PUSTAKA ... vi

LAMPIRAN I ... ix

LAMPIRAN II ... xii

LAMPIRAN III ... xvii LAMPIRAN IV ... xliii

(9)

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Jadwal Penelitian... 6

Tabel 2.1 Susunan oksida semen portland (Samsuddin, dkk, 2019) ... 8

Tabel 2.2 Produksi Padi & Beras Provinsi Sumatera Utara Tahun 2018/2019 ... 10

Tabel 2.3 Proporsi campuran ECC M45 ... 15

Tabel 2.4 Hasil Kuat Tekan dengan w/c 0,25 dan 0,30 ... 15

Tabel 2.5 Hasil Kuat Tekan dengan w/c 0,23 dan 0,40 ... 16

Tabel 2.6 Detail perencanaan proporsi campuran ... 18

Tabel 3.1 Matriks Benda Uji ... 35

Tabel 4. 1 Nilai Slump Flow mortar ECC... 44

Tabel 4.2 Berat Volume ECC Perendaman 1 Bulan ... 45

Tabel 4.5 Kuat Tekan Rata-Rata Umur 28 Hari (Trefind, 2020) ... 50

Tabel 4.6 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 28 Hari Perendaman HCl ... 52

Tabel 4.7 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 3 Bulan Perendaman HCl ... 53

Tabel 4.8 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 5 Bulan Perendaman HCl ... 53

Tabel 4.9 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 55

Tabel 4. 10 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 55

Tabel 4. 11 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 56

Tabel 4.12. Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 57

Tabel 4.13 Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 58

Tabel 4. 14 Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 58

Tabel 4. 15 Kuat Tekan MK (50% FA dan 0-15% ASP)... 59

Tabel 4. 18 Rata-rata kuat tekan FA:RHA (0-0) ... 62

(10)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pemantauan Tingkat Keasaman Air Hujan di Indonesia ... 14

Gambar 2. 2 Pengujian kuat tekan ... 16

Gambar 2.3 Hasil Pengujian tekan dari variasi umur dalam MPa (Richard 2015) ... 17

Gambar 2.4 Beton kubus setelah 365 hari perendaman air + 30 hari perendaman HCl (kiri) dan perendaman H2SO4 (kanan) (Pandey, 2019). ... 18

Gambar 2.5 Perbandingan kuat tekan beton pada curing 58 hari dalam air dan pada (curing 28 hari + 30 hari perendaman asam) (Pandey, 2019). ... 19

Gambar 2.6 Perbandingan kuat tekan beton pada curing 395 hari dalam air dan pada (curing 365 hari + 30 hari perendaman asam) (Pandey, 2019). ... 19

Gambar 2.7 Hilangnya kuat tekan setelah 28 hari curing air dan perendaman asam selama 30 hari dengan 58 hari curing air. (Pandey, 2019). ... 20

Gambar 2.8 Hilangnya kuat tekan setelah 365 hari curing air dan perendaman asam selama 30 hari dengan 395 hari curing air (Pandey, 2019). ... 20

Gambar 2.9 Hubungan Tegangan dan Regangan Tekan ECC (Palembangan,2019) ... 21

Gambar 2.10 Hubungan Modulus Elastisitas dan Kuat Tekan ECC ... 21

Gambar 2.11 Benda Uji setelah perendaman larutan H2SO4 ... 22

Gambar 2. 12 Benda Uji setelah perendaman larutan HCl ... 22

Gambar 2.13 Rata-rata penurunan berat badan vs rasio W/B di bawah Curing Ambient ... 23

Gambar 2. 14 Rata-rata penurunan berat vs rasio W/B dalam Heat Curing ... 23

Gambar 2. 15 Perbandingan kuat tekan setelah ambient curing ... 23

Gambar 2.16 Perbandingan kuat tekan setelah Heat curing ... 24

Gambar 2.17 Penurunan kuat tekan setelah perendaman antara 28 hari sampai 365 hari ... 25

Gambar 3.1 Flowchart penelitian ... 26

Gambar 3.2 Fly Ash ... 27

Gambar 3.3 Abu Sekam Padi ... 27

Gambar 3.4 Semen ... 28

Gambar 3.5 Pasir Silika ... 28

Gambar 3.6 Superplasticizer ... 29

Gambar 3.7 Air... 29

Gambar 3. 8 Larutan asam klorida (HCl)... 30

Gambar 3. 9 Mixer Bor ... 30

Gambar 3.10 Cetakan Silinder ... 31

Gambar 3.11 Alat slump flow test ... 31

Gambar 3.12 Bak perendaman benda uji ... 31

Gambar 3.13 Alat uji tekan ... 32

Gambar 3.14 Ember mix ... 32

Gambar 3. 15 Kerucut Abrams ... 33

Gambar 3. 16 Meja Acrylic Flowability ... 33

Gambar 3.17 Proses mixing ECC ... 34

Gambar 3.18 Proses flowability test ... 35

(11)

x

Gambar 3.19 Penuangan Air ke Superplasticizer ... 37

Gambar 3.20 Penuangan Superplasticizer... 37

Gambar 3. 21 Penuangan Fly Ash ... 38

Gambar 3. 22 Penuangan Abu Sekam Padi ... 38

Gambar 3.23 Penuangan Semen ... 39

Gambar 3. 24 Penuangan Pasir Silika ... 39

Gambar 3. 25 Pengujian Flowability ... 40

Gambar 3. 26 Pengukuran diameter ... 41

Gambar 3. 27 Penuangan mortar ECC ke bekisting ... 42

Gambar 4.1 Grafik Batang Hasil Pengujian Flowabality... 44

Gambar 4.2 Grafik Batang Berat Volume ECC Perendaman 1 Bulan ... 46

Gambar 4.5 Grafik Kuat Tekan ECC HVFA umur 28 hari ... 51

Gambar 4.6 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 28 Hari Perendaman HCl ... 52

Gambar 4.7 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 3 Bulan Perendaman HCl ... 53

Gambar 4.8 Kuat Tekan Mortar ECC Umur 5 Bulan Perendaman HCl ... 54

Gambar 4.9 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 55

Gambar 4. 10 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 56

Gambar 4. 11 Rata-rata Kuat Tekan MA (0% FA dan 0-15% ASP) ... 56

Gambar 4. 12 Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 57

Gambar 4.13 Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 58

Gambar 4. 14 Kuat Tekan MI (40% FA dan 0-15% ASP) ... 59

Gambar 4. 15 Kuat Tekan MK (50% FA dan 0-15% ASP) ... 60

Gambar 4. 18 Rata-rata kuat tekan FA:RHA (0-0) ... 62

Gambar 4. 30 Rata-rata Kuat Tekan Mortar ECC umur 1,3 dan 5 bulan ... 70

Gambar 4. 31 Kondisi Keruntuhan mortar ECC rendaman HCL 28 hari ... 71

Gambar 4. 32 Kondisi Keruntuhan mortar ECC rendaman HCL 3 bulan ... 72

Gambar 4. 33 Kondisi Keruntuhan mortar ECC perendaman 5 Bulan ... 72

(12)

1

BAB 1 PENDAHULUAN PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Keberadaan perkembangan teknologi konstruksi di Indonesia semakin meningkat, salah satunya pada teknologi beton. Komposisi campuran beton banyak divariasikan dengan penambahan material-material lain yang disebut pozzolan seperti abu terbang (Fly Ash), abu sekam padi, Silica Fume untuk mereduksi penggunaan semen, meningkatkan kekuatan, serta memperbaiki karakteristik beton. Walaupun pemanfaatannya sudah digunakan untuk menghasilkan beton yang lebih kuat dan ekonomis, namun masalah ketahanan terhadap serangan kimiawi dari beton dengan pozzolan dibandingkan dengan beton normal masih perlu diteliti. Umumnya ketahanan beton sangat dipengaruhi oleh lingkungan korosif khususnya jika dibangun di daerah pantai, bangunan dermaga, dan bangunan lainnya. Lingkungan asam yang mengandung unsur kimia akan merusak beton secara perlahan-lahan sehingga beton menjadi keropos.

Oleh sebab itu, diperlukan cara untuk meningkatkan ketahanan dan karakteristik beton. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah meningkatkan mutu material beton dengan memanfaatkan teknologi Enginereed Cementitious Composite (ECC).

(Tuanakotta, 2018) menyebutkan bahwa bahan-bahan material ECC mirip dengan FRC tetapi komposisi serat ECC jauh lebih sedikit dengan tetap mempertahankan karakteristik yang diinginkan yaitu kekuatan dan daktilitas. ECC tidak menggunakan agregat kasar atau kerikil sebagai campuran materialnya, dikarenakan material tersebut dapat mempengaruhi karakteristik yang diinginkan yaitu daktilitas komposit, kuat lentur dan kuat tarik. ECC dirancang melalui prinsip micromechanical dan penggunaan serat pada ECC mampu meningkatkan kekuatan regangan dan mampu meminimalisir kerusakan yang terjadi pada saat pembebanan.

Mortar merupakan hasil pencampuran air, semen, agregat halus (pasir) dengan komposisi tertentu. Mortar digunakan sebagai matrik pengikat bagian penyusun suatu konstruksi baik bersifat struktural maupun non-struktural.

Penggunaan mortar sebagai konstruksi non-struktural diterapkan pada pekerjaan

(13)

2 seperti pelapis dinding terluar dan pemasangan keramik. Sedangkan pada konstruksi struktural mortar digunakan sebagai spesi dinding dan pondasi.

Sebagai konstruksi struktural, mortar direncanakan mampu menahan gaya tekan. Untuk itu diperlukan suatu perencanaan campuran yang teliti dan benar untuk meningkatkan kualitas mortar. Salah satu cara meningkatkan kualitas mortar adalah menggunakan pasir halus dan merancang campuran material semen yaitu dengan menambahkan material cementitious pada campuran mortar, atau disebut dengan Mortar-ECC (Mortar Enginereed Cementitious Composite).

Pada saat ini banyak industri yang beralih menggunakan sumber energi alternatif sebagai bahan bakar dikarenakan terjadinya kenaikan bahan bakar minyak. Salah satu sumber energi alternatif yang tersedia cukup melimpah di dalam negeri, antara lain batubara. Karena itu, kalangan industri didalam negeri seperti PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) menggunakan batubara sebagai bahan bakar. Penggunaan batubara tersebut menghasilkan limbah berupa abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Apabila limbah tersebut dibuang secara terbuka dan tidak ada penanganan khusus, maka limbah yang termasuk dalam kategori limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) tersebut akan menyebabkan pencemaran udara di lingkungan sekitar. Hasil studi menunjukkan bahwa penanganan limbah batubara dapat diklasifikasikan menjadi empat sistem yakni “dikelola”,”dimanfaatkan”,”diambil” (pihak lain) dan “disimpan”. Oleh karena itu salah satu upaya untuk meminimalisir dampak negatif adalah memanfaatkan abu terbang (fly ash) menjadi produk baru yang lebih bermanfaat.

Pemanfaatan fly ash pada bidang konstruksi sudah mulai banyak diteliti.

Salah satunya, yang dilakukan oleh Sebayang dkk. (2012) tentang pengaruh abu terbang terhadap sifat-sifat mekanik beton alir ringan alwa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kuat tekan rata-rata rencana atau yang ditergetkan tidak tercapai sebesar 24,5 MPa, nilai kuat tekan yang mendekati adalah 22,98 MPa pada kadar abu terbang 6% pada umur 56 hari. Namun secara keseluruhan hasil penelitian kuat tekan sebesar 22,98 MPa telah melewati kuat tekan minimum untuk beton struktur sebesar 17,5 MPa.

Indonesia dikenal sebagai negara agraris karena sebagian besar penduduk Indonesia bermata pencaharian di bidang pertanian atau bercocok

(14)

3 tanam. Salah satu tanaman yang banyak dijumpai di Indonesia adalah tanaman padi. Berdasarkan data yang diperoleh dari BPS (Badan Pusat Statistika, 2020) Tahun 2019, luas panen padi diperkirakan sebesar 10,68 juta hektar dan diperkirakan memproduksi padi sebesar 54,60 juta ton. Jika dikonversikan menjadi beras, produksi beras pada 2019 menjapai sekitar 31,31 juta ton. Sekam padi merupakan limbah hasil penggilingan padi. Dari data tersebut diperkirakan limbah yang dihasilkan sekitar 23,29 juta ton. Namun demikian, masyarakat belum banyak memanfaatkan sekam padi sehingga membuat limbah ini semakin meningkat.

HCL merupakan cairan yang sangat korosif, senyawa ini juga digunakan secara luas dalam industri. (Salain, Sutapa and Pratama, 2016) menyimpulkan bahwa perendaman limbah beton dengan larutan HCL melepas secara efektif, sekitar 90%, sisa mortar yang melekat pada limbah. Untuk itu perlu diinvestigasi apakah HCL berpengaruh terhadap bentuk fisik maupun mutu dari mortar ECC.

Berdasarkan uraian-uraian di atas, maka dalam Tugas Akhir ini, faktor utama yang dipertimbangkan untuk melakukan penelitian tentang mortar ECC ini yaitu bertujuan untuk menginvestigasi Bentuk fisik dan Mutu Mortar ECC dengan menggunakan jumlah semen yang kurang dari 500 kg/m³, serta pemanfaatan limbah produksi industri (fly ash) dan limbah organik (abu sekam padi) sebagai bahan tambahan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Fly ash merupakan suatu by-product yang dikategorikan sebagai limbah B3. Selain itu, sekam padi juga dapat menimbulkan limbah organik, 2. Asam klorida dapat menyebabkan korosif pada Mortar-ECC yang dapat

mempengaruhi sifat-sifat mekanikal beton khususnya kuat tekan.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk memanfaatkan abu sekam padi dan Fly Ash sehingga mengurangi pencemaran lingkungan,

2. Untuk menginvestigasi kuat tekan mortar ECC yang berbasis High Volume Fly Ash (HVFA) akibat rendaman larutan Klorida (HCl) selama 1, 3 dan 5 bulan.

(15)

4 1.4 Batasan Masalah

Agar penelitian ini lebih terarah dan tidak terlalu luas maka diperlukan batasan-batasan masalah. Adapun batasan-batasan masalah yang dimaksudkan dalam penelitian ini ialah antara lain :

1. Semen yang dipakai adalah semen Portland Tipe I,

2. Variasi persentase abu terbang : 40% dan 50% dari berat semen awal, 3. Variasi persentase abu sekam padi : 10% dari berat semen awal,

4. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan ukuran diameter 100 mm dan tinggi 200 mm,

5. Pasir yang digunakan adalah pasir silika (silica sand) berdiameter sekitar 100 𝜇𝑚 (=0,1 mm),

6. Perendaman mortar dengan HCL berkonsentrasi 10,5%

7. Pengujian kuat tekan mortar dilakukan pada umur 1, 3 dan 5 bulan, 8. Benda uji yang digunakan berjumlah 3 dari setiap variasi,

9. Berat jenis semua material yang digunakan tidak diukur,

10. Jumlah semen yang digunakan yaitu antara 400 𝑘𝑔 𝑚⁄ ³-500 𝑘𝑔 𝑚⁄ ³, 11. Proses kimiawi tidak ditinjau, pengamatan hanya dilakukan secara

visual dan fisik, 1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini ialah antara lain : 1. Mengembangkan teknologi ECC yaitu dengan cara penambahan abu

sekam padi dan abu terbang dalam campuran mortar ECC sehingga dapat mendukung perkembangan pembangunan di Indonesia,

2. Memberikan informasi atau menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya dalam pengembangan teknologi ECC.

(16)

5 1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini disusun per bab, pada bab terdiri dari beberapa bagian yang diuraikan secara rinci. Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

BAB 1 Pendahuluan

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan masalah, batasan masalah, manfaat penelitian, sistematika penulisan serta jadwal penelitian yang digunakan pada tugas akhir.

BAB 2 Tinjauan Pustaka

Pada bab ini dibahas mengenai uraian dari literatur atau referensi yang menjadi acuan dalam penulisan tugas akhir yaitu mengenai Semen Portland, Engineered Cementitious Composites (ECC), fly ash, abu sekam padi, pasir silika, HCl, serta admixture.

BAB 3 Metodologi Penelitian

Pada bab ini dibahas mengenai tahapan-tahapan penelitian serta metode analisis data yang digunakan dalam menyelesaikan tugas akhir.

BAB 4 Hasil dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan pembahasan tentang analisis data dari hasil penelitian yang didapatkan dari pengujian kuat tekan mortar sesuai umur yang sudah ditetapkan.

BAB 5 Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya.

(17)

6 1.7 Jadwal Penelitian

Agar tujuan penelitian dapat tercapai, dibuat jadwal penelitian seperti pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Jadwal Penelitian

(18)

7

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Semen Portland

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) nomor 15-2049-2004, semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen Portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat (xCaO.SiO2) yang bersifat hidrolis dan digiling Bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain.

Menurut SNI 15-2049 (2004), semen Portland terdiri dari lima tipe yaitu : 1. Tipe 1 merupakan jenis semen yang banyak dibutuhkan oleh

masyarakat karena tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti tipe lainnya.

2. Tipe 2 merupakan jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton yang memiliki panas hidrasi sedang atau dibawah tipe 1 dan tahan terhadap sulfat sedang.

3. Tipe 3 merupakan jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton dan penggunaanya memerlukan kekuatan tinggi setelah pengikatan terjadi.

4. Tipe 4 merupakan jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton dengan syarat kalor hidrasi rendah.

5. Tipe 5 merupakan jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton dan pada penggunaanya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat.

Semen dapat dibagi atas dua kelompok, yaitu semen hidraulis dan semen non hidraulis. Semen non hidraulis adalah semen yang tidak dapat mengeras dalam air atau tidak stabil dalam air. Semen hidraulis adalah semen yang dapat mengeras jika bereaksi dengan air dan menghasilkan senyawa padat.

Reaksi semen dengan air berlangsung secara irreversible, artinya hanya dapat terjadi satu kali dan tidak bisa kembali lagi ke kondisi semula atau stabil dalam air setelah mengeras (Prasetyadi, 2018). Contoh semen hidraulis adalah semen Portland, semen campur, semen khusus dan sebagainya.

(19)

8 Sifat-sifat fisika semen portland meliputi panas hidrasi, waktu pengikatan semen, kehalusan butir, kepadatan, kekuatan semen, dan kelembaban. Sifat-sifat fisika tersebut saling berkesinambungan.

Proses hidrasi adalah proses reaksi yang berkelanjutan antara semen dan air, atau Iebih tepatnya disebut fase cair, yang dimulai dari permukaan partikel semen, kemudian dengan berjalannya waktu reaksi bergerak secara bertahap lebih ke 13 bagian dalam dari partikel semen, air bereaksi dengan partikel semen dan memisahkan diri dari partikel- partikel semen menjadi gel yang mengitari bagian partikel semen yang tak terhidrasi (Qingsheng et al., 2018).

Pada semen Portland waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan disebut waktu pengikatan awal.

Sedangkan waktu ikatan akhir yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras. Waktu ikatan awal tidak kurang dari 1 jam dan waktu ikatan akhir tidak boleh lebih dari 8 jam (Mulyono, 2004).

Kandungan kimia yang terdapat pada semen portland pada umumnya terdiri dari kalsium atau batu kapur (CaCO3), aluminium oksida (Al2O3), pasir silikat (SiO2), dan bijih besi (Fe2O3), yang merupakan oksida dominan. Sedangkan oksida lain yang jumlahnya hanya beberapa persen dari berat semen adalah MgO (magnesia), SO3 (sulfur) dan Na2O + K2O (soda atau potash).

Menurut Antono (dalam Samsuddin, dkk, 2019) susunan rata-rata masing- masing oksida dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Susunan oksida semen portland (Samsuddin, dkk, 2019)

Oksida Kadar rata-rata (%)

Kapur (CaO) 63

Silika (SiO2) 22

Aluminia (Al2O3) 7

Besi (Fe2O3) 3

Magnesia (MgO) 2

Sulfur (SO3) 2

(20)

9 2.2 Abu Terbang (Fly Ash)

Batubara banyak digunakan sebagai bahan bakar terutama pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozolanik adalah berupa fly ash / abu terbang. (SNI 03-6414-2002) Mutu dari fly ash itu sendiri tergantung pada proses pembakaran batubara.

Material fly ash mempunyai kadar bahan semen yang tinggi. Penggolongan fly ash pada umumnya dilakukan dengan memperhatikan kadar senyawa kimiawi (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), kadar CaO (high calcium dan low calcium), dan kadar karbon (high carbon dan low carbon).

Abu terbang (fly ash) dibedakan menjadi 3 jenis (SNI 2460-2014), yaitu : a. Kelas N

Abu terbang yang dapat dikategorikan ke dalam kelas N adalah Pozzolan alam mentah atau telah dikalsinasi misalnya tanah diatomae (hasil lapukan), baju rijang opalan dan serpih, tufa dan abu vulkanik atau batu apung.

b. Kelas F

Abu terbang kelas F biasanya dihasilkan dari pembakaran antrasit atau batubara bituminous, tetapi dapat juga dihasilkan dari batubara subbituminous dan lignite.

c. Kelas C

Abu terbang kelas C biasanya dihasilkan dari pembakaran lignite atau batubara subbituminous, dan dapat juga dihasilkan dari antrasit atau batubara bitominous. Abu terbang kelas C mengandung kadar kalsium total, yang dinyatakan sebagai kalsium oksida (CaO) lebih tinggi dari 10%.

Kandungan karbon berpengaruh pada Loss on Ignition, yang ditetapkan LOI tidak boleh lebih dari 6% (fly ash kelas F dan C) atau 10 % (fly ash kelas N) 2.3 Abu Sekam Padi

Pengolahan padi menjadi beras merupakan sebuah proses yang panjang, salah satu prosesnya adalah penggilingan gabah untuk memisahkan sekam padi dari beras. Kadar sekam adalah 20-30% dari bobot gabah yang digiling (Tentama, Maulana and Anggraeni, 2018). Sedangkan Abu Sekam padi merupakan limbah yang didapat dari hasil pembakaran sekam padi.

(21)

10 Abu sekam padi merupakan material pengganti semen pada campuran beton dengan harga ekonomis serta mutu yang lebih baik. Abu sekam padi memiliki kandungan silica yaitu sebesar 93% dan kandungan silicanya hampir sama dengan microsilica buatan pabrik (Samsudin and Hartantyo, 2017).

Tanaman padi akan diolah menjadi beras dan dijadikan sebagai bahan pangan. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS) jumlah produksi beras di Indonesia pada tahun 2020 diperkirakan mengalami kenaikan sebesar 1 persen atau sebanyak 314,10 ribu ton dibandingkan 2019 yang sebesar 31,31 juta ton.

(https://databoks.katadata.co.id/).

Untuk wilayah Sumatera utara berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS) Provinsi Sumatera Utara menghasilkan padi sebanyak 1,186 juta ton pada tahun 2019. (https://sumut.bps.go.id/). Dapat dilihat pada tabel 2.2. Produksi Padi &

Beras Provinsi Sumatera Utara Tahun 2018/2019:

Tabel 2.2 Produksi Padi & Beras Provinsi Sumatera Utara Tahun 2018/2019

Kabupaten/Kota Produksi Padi (ton) Produksi Beras (ton)

2018 2019 2018 2019

Nias 35 117,42 31 674,09 20 040,17 18 075,18 Mandailing Natal 91 162,61 82 658,97 52 022,99 47 170,28 Tapanuli Selatan 97 876,50 98 109,39 55 854,34 55 987,25 Tapanuli Tengah 49 706,39 52 079,39 28 365,53 29 719,70 Tapanuli Utara 119 456,09 111 791,69 68 168,98 63 795,20 Toba 131 918,20 129 213,79 75 280,63 73 737,34 Labuhan Batu 57 317,78 75 623,32 32 709,06 43 155,30 Asahan 55 539,11 61 513,40 31 694,01 35 103,33 Simalungun 196 297,25 167 543,64 112 019,27 95 610,69 Dairi 27 968,79 27 995,15 15 960,72 15 975,76 Karo 58 571,71 58 368,73 33 424,62 33 308,76 Deli Serdang 308 529,23 310 784,51 176 065,74 177 352,74 Langkat 140 285,48 128 293,57 80 055,52 73 212,20 Nias Selatan 52 037,91 59 518,29 29 696,05 33 964,81 Humbang Hasundutan 72 502,95 68 288,15 41 374,64 38 969,39 Pakpak Bharat 4 706,98 5 385,93 2 686,09 3 073,55 Samosir 42 068,41 47 619,58 24 006,83 27 174,65

(22)

11 Serdang Bedagai 281 534,19 279 705,68 160 660,70 159 617,25 Batu Bara 69 078,52 65 816,11 39 420,45 37 558,74 Padang Lawas Utara 25 974,82 29 259,13 14 822,81 16 697,06 Padang Lawas 27 288,88 23 824,50 15 572,70 13 595,73 Labuhan Batu Selatan 419,97 258,48 239,66 147,5 Labuhan Batu Utara 50 174,73 47 782,62 28 632,77 27 267,70 Nias Utara 42 119,28 48 851,51 24 035,85 27 877,67 Nias Barat 8 851,35 8 675,96 5 051,11 4 951,03

Kota Sibolga – – – –

Kota Tanjung Balai 472,65 428,78 269,73 244,69

Kota Pematang Siantar 9 230,46 11 313,58 5 267,47 6 456,21 Kota Tebing Tinggi 2 969,08 3 123,34 1 694,35 1 782,37 Kota Medan 5 119,74 6 028,72 2 921,65 3 440,34 Kota Binjai 6 183,98 5 980,75 3 528,97 3 412,98 Kota Padangsidimpuan 24 746,32 19 432,30 14 121,76 11 089,27 Kota Gunungsitoli 13 057,94 11 958,54 7 451,67 6 824,29

Sumatera Utara 2 108

284,72

2 078 901,59

1 203 116,84

1 186 348,96

2.4 Pasir Silika

Pasir Silika adalah komponen struktural utama dalam berbagai macam produk bangunan dan konstruksi. Silika digunakan untuk campuran produksi lantai, mortar, semen khusus, plesteran, sirap atap, permukaan anti selip, dan campuran aspal untuk memberikan kerapatan dan kekuatan. Silika berfungsi sebagai ekstender fungsional untuk menambah daya tahan dan sifat anti-korosi serta anti pelapukan

Pasir silika memiliki kekerasan 7 skala Mohs, berat jenis 2,65, titik lebur1715⁰C, bentuk kristal hexagonal, konduktivitas panas 12-100⁰C. Pasir silika sangat efektif dalam menyaring lumpur dan bahan pengotor air lainnya (Mugiyantoro et al., 2017).

Pasir silika dengan ukuran mikron banyak diaplikasikan dalam material building, yaitu sebagai bahan campuran pada beton. Rongga yang kosong di antara partikel semen akan diisi oleh mikrosilika sehingga berfungsi sebagai bahan penguat beton (mechanical property) dan meningkatkan daya tahan durabilitas beton (Heri and Syakur, 2012).

(23)

12 2.5 Superplasticizer

Superplasticizer adalah admixture (bahan tambah) yang didefenisikan sebagai material selain air, semen, agregat dan fiber yang digunakan dalam campuran mortar atau beton, yang ditambahkan dalam adukan segera sebelum atau selama pengadukan dilakukan (ACI, 2000).

Efek superplasticizer pada beton segar yang dimanfaatkan adalah untuk meningkatkan slump dan workability, mengurangi penggunaan air, mengurangi penggunaan semen.

Secara umum penggunaan superplasticizer adalah untuk mencapai posisi pengecoran yang sulit melakukan pemadatan dengan vibrator karena dapat menghasilkan beton segar yang dapat mengalir dengan nilai slump yang tinggi, menghasilkan mutu beton yang tinggi, dengan mengurangi air sehingga faktor air semen yang merupakan faktor utama penentu mutu beton dapat dikurangi seminimal mungkin, sehingga air yang dipakai merupakan air yang optimal untuk reaksi hidrasi semen.

2.6 ECC (Enginereed Cementitious Composite)

ECC adalah kelas FRC (Fiber Reinforced Concrete) yang dikembangkan

untuk pengaplikasian penggunaan material dalam volume yang besar, industri konstruksi yang sensitif terhadap biaya (Li, 2003). ECC tidak seperti beton yang diperkuat serat biasa, melainkan merupakan sekumpulan material yang dirancang secara mikromekanis.

Dalam hal bahan penyusunnya, ECC menggunakan bahan-bahan serupa dengan FRC (Fiber Reinforced Concrete) yaitu mengandung air semen, pasir, serat dan beberapa bahan kimia aditif. Agregat kasar tidak digunakan karna cenderung mempengaruhi daktilitas dari komposit tersebut (Li, 1998). Serat yang digunakan dalam ECC tidak banyak yaitu sekitar 2% atau kurang. Adapun tujuan dari penambahan serat dalam campuran ECC adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik dari ECC.

Sejumlah kelompok peneliti terus mengembangkan ECC termasuk di University of Michigan, University of Tokyo, Stanford University. Kurangnya beton konvensional terhadap daya tahan dan kegagalan di bawah tekanan menjadi

(24)

13 faktor pendorong dalam pengembangan ECC. ECC memiliki berbagai sifat unik, termasuk kekuatan tarik dan lebar retak yang kecil (Tuanakotta 2018).

Engineered Cementitious Composite (ECC), tersusun atas material- material cementitious yang sebagian besar merupakan bahan silika seperti kaca yang mengandung senyawa alumina (Shi et al., 2012). Reaksi bahan tersebut dengan Portlandite (kalsium hidroksida) dan air menghasilkan produk hidrasi yang mirip dengan semen Portland, yaitu kalsium silikat hidrat (C–S–H), gel kaku yang terdiri dari partikel yang sangat kecil dengan struktur lapisan sebagai berikut:

𝑝𝑜𝑧𝑧𝑜𝑙𝑎𝑛 + 𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)₂ → 𝐶 − 𝑆 − 𝐻 Reaksi ini secara umum dapat direpresentasikan sebagai berikut:

𝐻₄𝑆𝑖𝑂₄+ 𝐶𝑎(𝑂𝐻)₂→ 𝐻₄𝑆𝑖𝑂₄²⁻+ 𝐶𝑎²⁺+ 2𝐻₂𝑂 → 𝐶𝑎𝐻₂𝑆𝑖𝑂₄. 2𝐻₂𝑂

Engineered Cementitious Composites (ECC) dikembangkan untuk mengatasi sifat beton yang rapuh dengan bahan beton konvensional dan meningkatkan ketahanan dan keberlanjutan infrastruktur sipil. Pada umumnya, kuat tekan ECC normal berkisar 20 Mpa sampai 80 Mpa (Xu, Huang and Dai, 2021).

2.7 HCl (Asam Klorida)

Asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida (HCl).

Senyawa ini digunakan secara luas dalam industri. Dalam menggunakannya juga harus mengikuti prosedur keselamatan yang tepat karena merupakan cairan yang sangat korosif.

Asam klorida juga dapat menyebabkan korosi dan pengeroposan pada beton karena klorida dapat menyerang sistem pengikat kalsium silikat. Hal ini dapat menyebabkan pengikisan pada beton dan menjadi keropos. Jika beton keropos, maka dapat menyebabkan penurunan kuat tekan beton.

Kondisi lingkungan memiliki pengaruh terhadap kuat tekan beton. Pada kondisi lingkungan seperti laut, hujan asam dapat mempengaruhi ketahanan pada beton. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi perilaku korosi pada air hujan seperti faktor temperatur, keasaman (𝑝𝐻), kadar garam (𝑁𝑎𝐶𝑙), kadar klorida (𝐶𝑙⁻) kadar sulfat (𝑆𝑂₄²⁻) dan juga oksigen terlarut (Lukman and Triwikantoro, 2009).

(25)

14 Pemantauan tingkat keasaman air hujan (pH) di Indonesia dilakukan di 52 (Lima Puluh Dua) stasiun. Pengambilan sampel menggunakan metode Wet Deposition dan Wet & Dry Deposition dengan alat Automatic Rain Water Sampler (ARWS). Analisis sampel air hujan dilakukan di laboratorium kualitas

udara BMKG dengan menggunakan alat ion chromatograph.

Hasil analisis laboratorium pada bulan September 2020 seperti terlihat pada gambar 2.1. Pemantauan Tingkat Keasaman Air Hujan di Indonesia:

Gambar 2.1 Pemantauan Tingkat Keasaman Air Hujan di Indonesia (Sumber : http://www.bmkg.go.id/ )

Keterangan pH Air Hujan:

• > 7 : pH basa

• 6.1 - 7 : Air hujan sangan baik, cenderung netral seperti air permukaan

• 5.6 - 6 : pH air hujan ideal

• 4.1 - 5.5 : Hujan asam

• 3 - 4 : Hujan asam (tinggi)

• < 3 : Hujan asam (ekstrem) 2.8 Penelitian Sebelumnya yang Terkait

Penelitian sebelumnya yang berkaitan tentang mortar ECC telah dilakukan oleh Tuanakotta (2018) dengan judul “ Mix Desain Engineered Cementitious Composite (ECC) Dengan Menggunakan Artificial Neural Network (ANN) ” Penelitian ini membuat mix design ECC secara eksperimen dengan komposisi :

(26)

15 w/c : 0,25 – 0,40, serat Polyvinyl alcohol (PVA) : 0 – 0,02, Fly Ash (FA) : 0 – 6 dan superplasticizer (SP) : 0-0,1 sebagai data input. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik ECC pada umur 28 hari sebagai data output. Adapun perencanaan campuran yang mengacu pada penelitian TY.Lee yaitu mix campuran Enginereed Cementitious Composite (ECC M45) dapat dilihat proporsi campuran pada Tabel 2.3. Proporsi campuran ECC M45 :

Tabel 2.3 Proporsi campuran ECC M45 Semen FA Pasir Air HRWR Fiber (%)

1 1,2 0,8 0,56 0,012 0,02 - Benda Uji Mortar dengan komposisi :

• Semen, pasir, fly ash, superplasticizer dan PVA

• Rasio Air Terhadap cementitious material (w/cm) = 0.25, 0.30, 0.35, 0.40

• PVA dengan presentase terhadap volume benda uji : 0 : 1.0 : 1.5 : 2.0

• Presentasi fly ash terhadap cementitious material (FA/cm) : 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60

Dari penelitian ini didapat analisa kuat tekan yang dilakukan pada umur 28 hari dari mortar ECC silinder 5x10 cm hasil analisa sebagai berikut:

- Data I sebanyak 168 data menggunakan superplasticizer Sika ViscoCrete-1003 untuk w/c = 0,25 dan 0,30 dengan kuat tekan berkisar antara 10,79 Mpa – 62,47 Mpa

Tabel 2.4 Hasil Kuat Tekan dengan w/c 0,25 dan 0,30

No Mix Kuat Tekan (Mpa) Keterangan

M66 10,79 M66 dengan komposisi PVA 1,5, FA

=20, w/c = 0,30, SP = 1

M45 62,47 M45 dengan komposisi PVA 1, FA

=40, w/c = 0,25, SP = 2,5

- Data II sebanyak 168 data menggunakan superplasticizer Naftali untuk w/c = 0,35 dan 0,40 dengan kuat tekan berkisar antara 16,31 Mpa – 69,64 Mpa

(27)

16 Tabel 2.5 Hasil Kuat Tekan dengan w/c 0,23 dan 0,40

No Mix Kuat Tekan (Mpa) Keterangan

=60, w/c = 0,35, SP = 10

=30, w/c = 0,40, SP = 1

Gambar 2.2 Pengujian kuat tekan

Richard dan Ramli (2015) melakukan penelitian yang berjudul “Fresh Properties of Natural Sustainable ECC Mortar Without Fibers”. Pada penelitian ini digunakan metakolin sebagai material cementitious anorganik sebagai pengganti semen. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini yaitu prisma berdimensi 40 mm x 40 mm x 160 mm untuk uji lentur dan kubus dengan dimensi 50 mm x 50 mm x 50 mm untuk uji tekan. Komposisi material yang digunakan pada penelitian ini yaitu penambahan zat reduksi air polycarboxylic 0,5% dari berat pengikat dan proporsi campuran pengikat : pasir : rasio air yaitu 0,8 ; 1,0 ; 0,3. Adapun persentasi tingkat penggantian kandungan semen untuk metakolin yang digunakan adalah 10 %, untuk nanosilika adalah 1,5 % dan untuk epoxy adalah 1,5 % . Sedangkan semen Portland hanya digunakan sebagai pengikat pada spesimen kontrol. Pengujian kuat tekan dan kuat lentur dilakukan pada umur 7 hari, 28 hari, dan 56 hari dan akan dibandingkan hasilnya dengan sampel kontrol

(28)

17 (C) yaitu sampel tanpa penggunaan metakolin, nanosilika dan epoxy (C). Hasil pengujian tekan dari masing-masing sampel dengan variasi umur dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Hasil Pengujian tekan dari variasi umur dalam MPa (Richard 2015)

Dari hasil pengujian didapat kuat tekan paling besar pada mortar ECC MNE dengan umur pengujian 56 hari yaitu 78 MPa memiliki kekuatan lebih tinggi 9%

dibandingkan dengan benda uji kontrol (C).

Pandey dan Kumar (2019) melakukan penelitian yang berjudul

“Investigation on the effects of acidic environment and accelerated carbonation on concrete admixed with rice straw ash and microsilica” pada penelitian ini dilakukan investigasi tentang efek lingkungan asam terhadap campuran beton dengan abu jerami padi (RSA) dan mikrosilika (MS), kehilangan massa dan kuat tekan beton yang dicampur RSA dan MS diamati pada 28 dan 365 hari perendaman pada air dan diikuti dengan perendaman 30 hari pada 2 jenis larutan asam dengan konsentrasi larutan 2,5% yaitu asam klorida (HCL) dan asam sulfat (H2SO4). Adapun benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah 18 kubus dengan ukuran 150mm. Adapun detail perencanaan campuran dapat dilihat pada tabel 2.6. Detail perencanaan proporsi campuran.

(29)

18 Tabel 2.6 Detail perencanaan proporsi campuran

Mix Binder (kg/m³) Aggregate

(kg/m³)

Water (kg/m³)

HRWR (kg/m³)

OPC RSA MS

R0 or control 406(100) - - 1912.84 158 1.624 (0.4)

R2 365.4 (90) 40.6 (10) - 1912.84 158 6.09 (1.5)

M1 395.85 (97.5) - 10.15 (2.5) 1912.84 158 3.654 (0.9)

M2 385.7 (95) - 20.3 (5) 1912.84 158 4.263 (1.05)

M3 375.55 (92.5) - 30.45 (7.5) 1912.84 158 4.872 (1.2)

M4 365.4 (90) - 40.6 (10) 1912.84 158 5.278 (1.3)

R1M2 365.4 (90) 20.3 (5) 20.3 (5) 1912.84 158 6.902 (1.7) R1M3 355.25 (87.5) 20.3 (5) 30.45 (7.5) 1912.84 158 8.12 (2) R2M2 345.1 (85) 40.6 (10) 20.3 (5) 1912.84 158 9.744 (2.4) R2M3 334.95 (82.5) 40.6 (10) 30.45 (7.5) 1912.84 158 10.15 (2.5)

Note : Angka dalam tanda kurung menunjukkan % bahan yang setara dengan % serupa dari total konten pengikat menurut beratnya.

Beton yang dicampur dengan kombinasi 10% RSA dan 5% MS (campuran R2M3) mengalami kehilangan massa dan kuat tekan paling sedikit dilingkungan asam. Persentase kehilangan kekuatan tekan (dibandingkan dengan massa awal sebelum perendaman asam) dari campuran R2M3 pada 28 hari perendaman air adalah sebesar 3,69% dan 2,19% pada perendaman HCl dan sebesar 1,81% dan 1,27% pada perendaman H2SO4. Keadaan kubus beton setelah perendaman 365 hari setelah perendaman air + 30 hari perendaman HCl dan H2SO4 dapat dilihat dari gambar 2.4.

Gambar 2.4 Beton kubus setelah 365 hari perendaman air + 30 hari perendaman HCl (kiri) dan perendaman H2SO4 (kanan) (Pandey, 2019).

(30)

19 Dapat dilihat pada gambar 2.5. Dan gambar 2.6. Perbandingan kuat tekan beton pada curing gabungan 58 hari dan 395 hari. Dan hilangnya kuat tekan setelah curing gabungan 58 hari dan 395 hari

Gambar 2.5 Perbandingan kuat tekan beton pada curing 58 hari dalam air dan pada (curing 28 hari + 30 hari perendaman asam) (Pandey, 2019).

Gambar 2.6 Perbandingan kuat tekan beton pada curing 395 hari dalam air dan pada (curing 365 hari + 30 hari perendaman asam) (Pandey, 2019).

(31)

20 Gambar 2.7 Hilangnya kuat tekan setelah 28 hari curing air dan perendaman asam

selama 30 hari dengan 58 hari curing air. (Pandey, 2019).

Gambar 2.8 Hilangnya kuat tekan setelah 365 hari curing air dan perendaman asam selama 30 hari dengan 395 hari curing air (Pandey, 2019).

Palembangan et al. (2019) melakukan penelitian yang berjudul “Studi Karakteristik Kuat Tekan dan Tarik Material PVA-ECC” penelitian ini mengganti sebagian bahan baku agregat halus beton yang diambil dari sisa hasil pembakaran batubara dengan penambahan serat PVA untuk mengetahui nilai kuat tekan, nilai modulus elastisitas material PVA-ECC dengan limbah abu terbang sebagai pengganti agregat halus. Benda uji berupa kubus dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm. Mutu yang ditargetkan adalah 50 Mpa (45±5 Mpa) dengan komposisi rasio berat campuran semen 1, fly ash 1.2, pasir 0.8, air 0.56, HRWR 0.012, serta PVA 2% dari total berat campuran. Pengujian kuat tekan dan modulus elastisitas material PVA-ECC dilakukan pada umur 7, 14, 28 hari. Nilai kuat tekan pada

(32)

21 material PVA-ECC mengalami peningkatan sebanding dengan umur. Pada umur 7 hari kuat tekan rata-rata dengan berat sampel 0.258 kg adalah 33.9 Mpa, pada umur 14 hari kuat tekan rata-rata dengan berat sampel 0.259 kg adalah 39 Mpa, pada umur 28 hari kuat tekan rata-rata dengan berat sampel 0.260 kg adalah 44.6 Mpa. Hasil tersebut diperoleh nilai modulus elastisitas pada umur 7 hari 18763,02 MPa, pada umur 14 hari nilai modulus elastisitasnya 20788,80 MPa, serta pada umur 28 hari nilai modulus elastisitasnya 21060,02 MPa. Nilai modulus elastisitas meningkat seiring dengan peningkatan kuat tekan. Dapat dilihat grafik hubungan tegangan dan regangan tekan ECC pada Gambar 2.9. dan hubungan modulus elastisitas dengan kuat tekan ECC ditunjukkan oleh Gambar 2.10.

Gambar 2.9 Hubungan Tegangan dan Regangan Tekan ECC (Palembangan,2019)

Gambar 2.10 Hubungan Modulus Elastisitas dan Kuat Tekan ECC (Palembangan, 2019)

(33)

22 Sreevidya et al. (2012) melakukan penelitian yang berjudul “Acid Resistance Of Fly Ash Based Geopolymer Mortar under Ambient Curing and Heat Curing” penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan mortar geopolimer berbasis fly ash benda uji berukuran 50x50x50mm dari rendaman asam, dengan perbandingan flyash dan pasir 1:3. Perbandingan antara larutan (Natrium hidroksida dan larutan Natrium silikat) terhadap fly ash adalah 0,376;

0,386; 0,396 dan 0,416. Setelah pembuatan benda uji, dilakukan curing ambient dan curing panas. Dalam perawatan panas, benda uji disimpan diruangan dengan suhu 60^oc selama 24 jam. Daya tahan benda uji dinilai dengan merendamnnya dalam larutan 5% asam sulfat dan 5% asam klorida selama 14 minggu, sampel menunjukkan penurunan berat badan yang sangat rendah. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa mortar Geopolimer sangat tahan terhadap asam sulfat dan asam klorida. Keadaan kubus beton setelah perendaman 14 hari pada larutan kimia dapat dilihat pada gambar 2.11-2.12

Gambar 2.11 Benda Uji setelah perendaman larutan H2SO4

Gambar 2.12 Benda Uji setelah perendaman larutan HCl

(34)

23 Benda uji yang direndam pada larutan asam sulfat dan asam klorida

mengalami penurunan berat , dapat dilihat pada gambar 2.13-2.14

Gambar 2.13 Rata-rata penurunan berat badan vs rasio W/B di bawah Curing Ambient

Gambar 2.14 Rata-rata penurunan berat vs rasio W/B dalam Heat Curing Selain mengalami penurunan berat, terdapat perubahan kekuatan uji tekan, dapat dilihat pada gambar 2.15-2.16

Gambar 2.15 Perbandingan kuat tekan setelah ambient curing

(35)

24 Gambar 2.16 Perbandingan kuat tekan setelah Heat curing

Dari penelitian berikut tidak terdapat perubahan warna pada benda uji, benda uji mortar geopolimer menunjukkan ketahanan yang lebih besar terhadap lingkungan asam bila dibandingkan dengan spesimen mortar semen konvensional, dan setelah mengalami perendaman dalam asam sulfat dan asam klorida menunjukkan bahwa: kuat tekannya kurang lebih sama jika dibandingkan dengan mortar semen konvensional.

(Janowska-Renkas et al., 2021) melakukan penelitian yang berjudul

“Durability Of Cement And Ash Mortars With Fluidized And Siliceous Fly Ash Exposed To Hcl Acid Environment Over A Period Of 2 Years” penelitian tentang dampak fly ash dari pembakaran unggun terfluidisasi (FBC) lignit, digunakan dalam jumlah 30% dan 45% massa, dan campuran FBC dan abu y silikat sebesar 45% oleh massa, pada sifat mortar semen-abu. Mortar diekspos ke lingkungan agresif larutan HCl 1, 3, dan 5% selama 2 tahun. Mortar yang mengandung 45%

FBC yang dipapar larutan HCl 1% (pH = 2) menunjukkan durabilitas tertinggi di antara mortar lainnya. Pertumbuhan kekuatannya diamati setelah 90 hari pengujian di lingkungan HCl 1%, serta penurunan kekuatan terendah setelah 730 hari terpapar lingkungan ini, dihasilkan dari berkurangnya jumlah pori-pori besar dari 20 menjadi 200 nm dalam mortar yang mengandung fly ash, dengan pertumbuhan simultan pori-pori yang lebih kecil <20 nm selama pengujian. Efek menguntungkan telah ditunjukkan dari penambahan FBC ke semen pada sifat mortar semen-abu yang terkena dampak agresif dari HCl.

(36)

25 Dapat dilihat dari Gambar 2.17-2.18 penurunan kuat tekan setelah dilakukan perendaman antara 28 hari sampai 365 hari dan antara 28 hari sampai 730 hari.

Gambar 2.17 Penurunan kuat tekan setelah perendaman antara 28 hari sampai 365 hari

Gambar 2.18 Penurunan kuat tekan setelah perendaman antara 28 hari sampai 730 hari

Dari penelitian ini Mortar dengan kandungan abu - abu FBC meningkat menjadi 45% berdasarkan massa menunjukkan nilai kekuatan yang lebih tinggi, perbedaan yang lebih kecil dalam perubahan linier dan massa, dan meningkatkan daya tahan dalam lingkungan agresif yang diamati selama 730 hari pengujian.

(37)

26

BAB 3 METODE PENELITIAN METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Rekayasa Beton Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penelitian ini dilakukan kajian eksperimental. Adapun tahapan-tahapan atau prosedur penelitian dari awal sampai akhir yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian telah terangkum dalam suatu bagan alir atau flowchart. Tahapan-tahapan kegiatan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart penelitian Penulisan Laporan Penelitian

Penulisan Laporan Penelitian

Pembuatan Benda Uji Mortar ECC Silinder 100 mm x 200 mm

Perendaman Benda Uji dengan larutan asam klorida (HCL) berkonsentrasi 10,5%

Trial Mix dan Flowability Test

Trial Mix dan Flowability Test MULAI

MULAI PERSIAPAN

• Mix design

• Penyediaan material yang akan digunakan

• Pemeriksaan ketersediaan alat-alat yang digunakan

PERSIAPAN

• Mix design

• Penyediaan material yang akan digunakan

• Pemeriksaan ketersediaan alat-alat yang digunakan

Uji Tekan : dilakukan pada umur 1,3,5 bulan

Uji Tekan : dilakukan pada umur 1,3,5 bulan Analisis Data

Analisis Data SELESAI

SELESAI

(38)

27 3.2 Tahapan – Tahapan Penelitian

3.2.1 Persiapan

3.2.1.1 Penyediaan material yang akan digunakan

Adapun material-material yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah antara lain :

1. Abu terbang (fly ash)

Fly ash yang digunakan dalam campuran ECC didapat dari PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Pangkalan Susu, Sumatera Utara. Fly ash dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Fly Ash 2. Abu sekam padi

Abu sekam padi yang digunakan adalah hasil pembakaran sekam padi yang berasal dari lahan pertanian di sekitar Deli Serdang, Sumatera Utara.

Abu sekam padi dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Abu Sekam Padi

(39)

28 3. Semen

Semen yang digunakan adalah semen Portland tipe 1. Semen Portland tipe 1 dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Semen 4. Pasir Silika

Pasir Silika yang digunakan berdiameter sekitar 100 µm (0,1 mm), ditunjukkan pada Gambar 3.5

. Gambar 3.5 Pasir Silika

(40)

29 5. Superplasticizer

Superplasticizer yang dipakai adalah ViscoCrete-8670 MN yang diperoleh dari PT. SIKA. Superplasticizer digunakan untuk mereduksi air (hingga 30%) sehingga dihasilkan ECC dengan workability dan kekuatan awal yang baik. Superplasticizer dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Superplasticizer 6. Air

Air yang digunakan berasal dari Laboratorium Bahan dan Rekayasa Beton Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Secara visual, air harus jernih dan tidak mengandung kotoran-kotoran. Air dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Air

(41)

30 7. Larutan asam klorida (HCl)

Larutan asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida (HCl) dapat dilihat pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Larutan asam klorida (HCl) 3.2.1.2 Pengujian Chemical Content abu sekam padi

Abu sekam padi yang digunakan pada penelitian ini bersifat pozzolan, yaitu mengandung senyawa Silika yang dapat bereaksi dengan semen sehingga dapat meningkatkan kekuatan dari ECC. Untuk mengetahui kandungan kimia dari abu sekam padi, terlebih dahulu dilakukan pengujian chemical content di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS).

3.2.1.3 Pemeriksaan ketersediaan peralatan yang akan digunakan Peralatan yang dibutuhkan pada saat penelitian antara lain : 1. Mixer Bor Pengaduk Campuran ECC

Mixer Bor digunakan sebagai alat pengaduk material-material campuran yang digunakan. Mixer Bor dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Mixer Bor

(42)

31 2. Cetakan silinder, kuas, oli, dsb

Cetakan silinder yang digunakan berukuran 100 x 200 mm. Cetakan silinder dapat dilihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Cetakan Silinder 3. Alat slump flow test

Slump flow test dilakukan untuk menentukan flowability (kemampuan alir) dari mortar ECC. Alat yang digunakan dalam meja flowability test diameter 50-60 cm dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Alat slump flow test 4. Tempat perendaman benda uji

Tempat untuk merendam silinder mortar ECC terhadap larutan HCl ditunjukkan oleh Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Bak perendaman benda uji

(43)

32 5. Alat untuk pengujian tekan benda uji silinder

Alat yang digunakan untuk pengujian kuat tekan silinder mortar ECC ditunjukkan oleh Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Alat uji tekan 6. Ember Mixing

Ember mixing digunakan sebagai wadah pengaduk campuran ECC.

Ember yang digunakan yaitu ember cat berbahan dasar plastik yang berukuran 25 liter. Gambar ember mixing dapat dilihat pada Gambar 3.14

Gambar 3.14 Ember mix 7. Kerucut Abrams

Kerucut abrams digunakan pada pengujian slump flow test dan slump test. Kerucut abrams memiliki diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan ketinggian 30 cm. Gambar kerucut abrams dapat dilihat pada Gambar 3.15.

(44)

33 Gambar 3.15 Kerucut Abrams

8. Meja Acrylic Flowability

Meja acrylic flowability digunakan untuk mengetahui kondisi workabilitas dari ECC. Gambar meja acrylic flowability dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Meja Acrylic Flowability 3.2.2 Mix Design ECC

Mix Design dilakukan agar mutu ECC mencapai kualitas yang disyaratkan dengan cara merancang dan memilih bahan yang cocok serta menentukan proporsi relatif dari material-material yang akan digunakan dalam campuran ECC. Sampai saat ini, belum ada peraturan resmi yang mengatur mengenai mix properties dari Engineered cementitious Composites (ECC). Oleh

(45)

34 karena itu mix properties yang digunakan berdasarkan hasil dari trial and error ataupun mengacu kepada penelitian Prof. Victor Li selaku penemu ECC.

3.2.3 Trial Mix & Flowability Test

Pada penelitian ini, dilakukan trial mix untuk mendapatkan proporsi mix design yang diinginkan, serta untuk mengetahui workability dari setiap campuran ECC. Dalam melakukan trial mix benda uji yang digunakan yaitu silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 20 cm sebanyak 3 buah untuk setiap variasi.

Setelah proses mixing selesai, dilakukan flowability test untuk mengetahui workability dari setiap campuran ECC. Untuk mengetahui kualitas benda uji, dilakukan pengujian tekan pada umur 1 hari setelah proses mixing selesai. Proses mixing dan flowability test dapat dilihat pada Gambar 3.17 dan Gambar 3.18.

Gambar 3.17 Proses mixing ECC

(46)

35 Gambar 3.18 Proses flowability test

3.2.4 Pembuatan Benda Uji

Sebelum pembuatan benda uji terlebih dahulu dilakukan mix design atau rancangan campuran Mortar ECC, selanjutnya dilakukan trial mix dan pemeriksaan flowability untuk ECC. Benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah silinder beton dengan dimensi 10 cm × 20 cm. Jumlah benda uji dari setiap variasi perendaman larutan asam klorida (HCl) berjumlah 3 buah untuk umur uji tekan 1, 3 dan 5 bulan. Sehingga, jumlah keseluruhan benda uji adalah 18 buah, seperti yang dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Matriks Benda Uji

No Tambahan Fly Ash

Tambahan Abu Sekam

Padi

Variasi konsentrasi

HCl

Umur Pengujian

(bulan)

Jumlah Benda Uji

1 0%

0% 10,5%

1 3

3 3

5 3

5% 10,5%

1 3

3 3

5 3

(47)

36 0%

10% 10,5%

1 3

3 3

5 3

15% 10,5%

1 3

3 3

5 3

2 40%

0% 10,5%

1 3

3 3

5 3

5% 10,5%

1 3

3 3

5 3

10% 10,5%

1 3

3 3

5 3

15% 10,5%

1 3

3 3

5 3

3 50%

0% 10,5%

1 3

3 3

5 3

5% 10,5%

1 3

3 3

5 3

10% 10,5%

1 3

3 3

5 3

15% 10,5%

1 3

3 3

5 3

Total Benda uji 108 Buah