Harnedi Maizir1, Yon Subagiono2, Dimas Arief Wicaksono3, Dede Eldi Kurniawan4, Abrar Rifqi Pratama5
1 Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru, Pekanbaru.
Email: [email protected]
2 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru.
Email: [email protected]
3 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru.
Email: [email protected]
4 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru.
Email: [email protected]
5 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru.
Email: [email protected]
ABSTRACT
The wall is one important part in the building. Most of the buildings and infrastructure in urban areas already use brick as the basic material for the walls of the building.
Lightweight brick CLC began to be widely used because it has a lower density than brick.
CLC will reduce the burden of the building on the walls of the building. Addition foam agents (foam) to the mixture will cause cavities that affect molecular bonds which produce low strength. Therefore it is necessary to add ingredients consisting of silica fume and fly ash. In this study a mixture of silica fume and fly ash was used as much as 5%, 10%, and 15% by weight of cement. The size of the test specimen in this study is a cube with a length of 10 cm, width of 10 cm and height of 10 cm. Test specimens are carried out for 28 days and use the air flowing method which is to place the test specimens in a place with open air circulation. Compressive strength testing of the test object was carried out at 7, 14 and 28 days. The results of this study are the results of a strong increase in CLC bricks with added silica fume up to 81.25%. Compared with normal CLC bricks and an increase in compressive strength in CLC bricks with fly ash added up to 82.81%.
Compared to normal CLC bricks.
Keywords : Addictive Substances, CLC Brick, Fly ash, Lightweight Concrete, Silica fume
ABSTRAK
Dinding merupakan salah satu bagian penting dalam sebuah bangunan. Sebagian besar gedung dan sarana infrastuktur di daerah perkotaan sudah menggunakan bata sebagai bahan dasar dinding bangunannya. Bata CLC mulai banyak digunakan karena memiliki density yang lebih rendah dari batu bata. Sehingga Bata CLC akan mengurangi beban bangunan pada bagian dinding bangunan. Penambahan foam agent (busa) pada campuran akan menyebabkan rongga yang mempengaruhi ikatan antar molekul yang menghasilkan kekuatan yang rendah. Oleh karena itu diperlukan adanya bahan tambah berupa silica fume dan fly ash. Pada penelitian ini digunakan campuran silica fume dan fly ash
2
sebanyak 5%,10%, dan 15% dari berat semen. Ukuran benda uji pada penelitian ini adalah kubus dengan panjang 10 cm, lebar 10 cm dan tinggi 10 cm. Perawatan benda uji dilakukan selama 28 hari dan menggunakan metode curring udara yaitu meletakkan benda uji pada tempat dengan sirkulasi udara terbuka. Pengujian kuat tekan benda uji dilakukan pada umur 7, 14 dan 28 hari. Hasil dari penelitian ini adalah adanya peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah silica fume hingga 81,25 %.dibandingkan dengan bata CLC normal dan terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah fly ash hingga 82.81 %. dibandingkan dengan bata CLC normal.
Kata Kunci : Bata CLC, Beton Ringan, Fly ash, Silica fume, Zat aditif
1. PENDAHULUAN
Bangunan merupakan sebuah insfrastruktur yang terdiri dari komponen antara lain : pondasi, kolom, balok, dinding dan atap. Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan material bangunan mulai diciptakan beraneka ragam dan berdasarkan aspek tertentu. Salah satu yang banyak dikembangkan dewasa ini adalah komponen penyusun dinding yang semula dibuat dari batu bata mulai beralih ke Bata CLC (cellular lightweight concrete).
Bata CLC terbuat dari bahan foam (busa), semen, pasir, dan air. Bata CLC mulai banyak digunakan karena memiliki density yang lebih rendah dari batu bata. Sehingga Bata CLC akan mengurangi beban bangunan pada bagian dinding bangunan.
Bata CLC yang menggunakan foam (busa) sebagai bahan campurannya mempunyai banyak rongga yang menyebabkan kekuatan ikat antar molekul semakin melemah. Oleh karena itu dibutuhkan bahan tambahan lain yang dapat memperkuat ikatan molekul Bata CLC. Pada penelitian ini bahan tambahan yang digunakan adalah silica fume dan fly ash. Silica fume dan fly ash digunakan karena memiliki unsur silika (Si) yang dapat meningkatkan kekuatan ikatan antar molekul.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bata CLC
Dinding merupakan salah satu bagian penting dalam sebuah bangunan. Dinding yang paling disukai orang adalah “masonry wall” yang menggunakan bata, semen, dan pasir.
Sebagian besar gedung dan sarana infrastuktur di daerah perkotaan sudah menggunakan bata sebagai bahan dasar dinding bangunannya. Kebutuhan penggunaan bata ini mendorong munculnya inovasi-inovasi baru dalam pembuatan bata, salah satunya adalah bata CLC atau yang bisa disebut beton ringan. Bata CLC adalah bata yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan daripada bata pada umumnya.
3
Gambar 1. Bata CLC atau Cellular Lightweight Concrete
2.2 Foam Agent
Foam agent merupakan bahan pembentuk busa di mana busa tersebut dicampurkan pada adonan bata CLC. Penggunaan foam agent pada bata CLC bertujuan untuk menghasilkan pori-pori pada bata CLC yang akan membuat bata tersebut menjadi lebih ringan.
2.3 Silica fume
Silica fume adalah hasil produksi sampingan dari reduksi quarsa murni (SiO2) dengan batu bara di tanur listrik dalam pembuatan campuran silikon atau ferro silikon. Silika fume mengandung kadar SiO2 yang tinggi, dan merupakan bahan yang sangat halus, bentuk bulat, yang berdiameter 1/100 kali diameter semen (Afif, 2013).
Silica fume merupakan material yang bersifat pozzollanic. Dalam penggunaanya, silica fume berfungsi sebagai pengganti sebagian dari jumlah semen dalam campuran beton, yaitu sebanyak 5%-15% dari total berat semen. Silica fume mengisi rongga-rongga di antara bahan semen. Pengisian rongga-rongga dalam beton ini berdampak pada peningkatan kuat tekan beton secara signifikan. Silica fume bersifat pozzolan sehingga silica fume akan bereaksi dengan Ca(OH)2 yang merupakan residu dari reaksi semen dan air semen menghasilkan C3S2H3. C3S2H3 inilah yang merupakan sumber kekuatan beton (Afif, 2013).
2.4 Fly ash
Fly ash merupakan limbah sisa hasil pembakaran batubara. Fly ash mengandung unsur kimia antara lain silika, alumina, fero oksida dan kalsium oksida, Spesifikasi fly ash sebagai bahan tambah campuran beton dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu; Fly ash jenis N, hasil kalsinasi dari pozzolan alam, misalnya tanah diatomite, shole, tuft dan batu apung, biasanya diproses melalui pembakaran atau tidak melalui proses pembakaran.
Fly ash jenis F, mengandung CaO lebih kecil 10%, fly ash yang dihasilkan dari
4
pembakaran batubara jenis anthrchacite pada suhu kurang lebih 15600ºC. Fly ash ini memiliki sifat pozzolan. Kadar (SiO2+Al2O3+Fe2O3) lebih besar dari 70 %. Fly ash jenis C, mengandung CaO di atas 10%, dan fly ash yang dihasilkan dari pembakaran lignit atau batubara dengan kadar carbon kurang lebih 60% atau sub bitumen Kadar (SiO2+Al2O3+Fe2O3) lebih besar dari 50 %. Pada penelitian ini fly ash yang digunakan adalah jenis F.
3. METODE PENELITIAN 3.1 Material Penyusun 3.1.1 Semen Portland
Semen portland adalah semen hidraulis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidraulis dan bahan tambahan berupa gypsum (SNI 15-2049-2004). Fungsi semen adalah untuk mengikat butir-butir agregat agar menjadi suatu massa yang kompak atau padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir agregat sebesar 10% dari volume beton.
3.1.2 Agregat Halus
Berdasarkan SNI 02-6820-2002 Agregat halus atau pasir diartikan sebagai agregat dengan besar butir maksimum 4,76 mm berasal dari alam atau hasil olahan.
Pemeriksaan agregat halus dilakukan dengan cara mengambil sampel secara acak.
Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui karakteristik agregat adalah pengujian kadar air, pengujian analisis saringan agregat, pengujian berat jenis dan absorpsi agregat, pengujian berat volume, pengujian kadar lumpur agregat halus, serta pengujian kadar organik agregat halus. Pemeriksaan properties agregat halus dilakukan dengan mengikuti standar yang ada dari setiap pengujian.
3.1.3 Foam Agent
Foaming agent adalah suatu larutan pekat dari bahan surfaktan, dimana apabila hendak digunakan harus dilarutkan dengan air. Dicampurnya gelembung-gelembung gas/udara dari foaming agent dalam adukan semen akan menghasilkan pori-pori udara di dalam beton (Husin & Setiadji, 2008).
Menurut Efendi (2019) Surfaktan yang digunakan dalam foaming agent adalah foam cement admixture dengan menggunakan foam generator yang dapat menghasilkan pre foam awal yang stabil dalam kondisi basa, oleh karena itu cocok untuk digunakan pada produksi mortar yang mengandung busa. Jumlah pre foam yang akan ditambahkan ke dalam premixed harus dikontrol agar tercapai berat jenis yang diinginkan. Biasanya jika berat jenis yang diinginkan turun sampai di bawah 1000 kg/m3 maka campuran yang digunakan adalah 2 bagian agregat berbanding 1 bagian semen.
3.1.4 Air
Air dalam campuran beton mempunyai dua fungsi, yang pertama untuk memungkinkan reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan, dan kedua sebagai pelincin campuran kerikil, pasir dan semen agar memudahkan pencetakan. Air
5
yang digunakan harus terbebas dari bahan-bahan yang merugikan seperti lumpur, tanah liat, bahan organik dan asam organik, alkali dan garam-garam lain.
3.2 Metode Pelaksanaan 3.2.1 Pembuatan Benda Uji
Benda uji merupakan bata CLC dengan komposisi agregat halus, air, semen PCC, foaming agent dan zat addiktif berupa silica fume dan fly ash. Bahan tambah yang digunakan masing-masing sebanyak 5%, 10% dan 15% dari berat semen. Ukuran benda uji yang digunakan adalah kubus beton CLC dengan ukuran 10 x 10 x 10 cm.
Perencanaan komposisi campuran digunakan perbandingan komposisi 1 banding 2 untuk semen dan pasir serta rasio air semen yang digunakan adalah 0,5. Density campuran yang direncanakan adalah 0,85 sampai 0,9 kg/L. Tabel 1 menunjukkan komposisi bata CLC
Tabel 1. Komposisi bata CLC
No Keterangan
Semen
(Kg)
Pasir
(Kg)
Air
(Kg)
Foam Agent (Kg)
Silica fume (Kg)
Fly ash (Kg)
1 Normal 2,93 4,24 1,46 1,5 - -
2 Silica fume 5% 2,93 4,24 1,46 1,5 0,15 -
3 Silica fume 10% 2,93 4,24 1,46 1,5 0,29 -
4 Silica fume 15% 2,93 4,24 1,46 1,5 0,44 -
5 Fly ash 5% 2,93 4,24 1,46 1,5 - 0,15
6 Fly ash 10% 2,93 4,24 1,46 1,5 - 0,29
7 Fly ash 15% 2,93 4,24 1,46 1,5 - 0,44
3.2.2 Curring
Proses perawatan benda uji (curring) dilakukan agar proses hidrasi semen berlangsung dengan sempurna. Perawatan benda uji pada penelitian ini menggunakan metode curring udara yaitu meletakkan benda uji pada tempat dengan sirkulasi udara terbuka.
Perawatan benda uji dilakukan selama 28 hari.
3.2.3 Pengujian
Pengujian bata CLC dilakuan dengan pengujian uji tekan bebas menggunakan loading frame dan load cell. Load cell berfungsi sebagai pembaca beban yang diberikan pada benda uji. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban vertikal pada benda uji secara bertahap sampai benda uji runtuh atau kuat batas benda uji tercapai. Pengujian dilakukan pada umur 7,14 dan 28 hari.
6 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian kekuatan bata ringan ditinjau dari pengujian kuat tekan pada masing-masing jenis campuran. Pengujian dilakukan pada bata CLC normal, bata CLC dengan tambahan silica fume dan bata CLC dengan bahan tambah fly ash. Pengujian dilakukan menggunakan sampel kubus dengan ukuran 10 cm x 10 cm x 10 cm. Pengujian dilakukan pada umur 7 hari, 14 hari dan 28 hari masing sebanyak 3 sampel. Adapun hasil pengujian bata CLC normal dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Bata CLC No Umur Kuat tekan rata-rata
(MPa)
1 7 0.45
2 14 0.56
3 28 0.64
Gambar 2. Grafik kuat tekan bata CLC normal
Kuat tekan maksimum bata CLC normal 0,64 MPa pada umur 28 hari. Selain kuat tekan maksimum diperoleh pula massa jenis rata-rata bata CLC 0.858 gr/cm3. Bata CLC yang digunakan dalam penelitian ini memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada masa jenis air yaitu 1 gr/cm3. Selanjutnya, hasil pengujian bata CLC dengan bahan tambah silica fume dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.
Tabel 3. Hasil pengujian kuat tekan Bata CLC dengan Bahan Tambah Silica fume
No Umur
(hari)
Kuat Tekan (MPa)
Silica fume 5% Silica fume 10% Silica fume 15%
1 7 0.65 0.81 0.62
2 14 0.82 1.02 0.78
3 28 0.94 1.16 0.89
7
Gambar 3. Grafik kuat tekan bata CLC dengan bahan tambah silica fume
Pada tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan bata CLC dengan bahan tambah silica fume pada umur 28 hari maksimum sebesar 1,16 MPa. Terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah silica fume hingga 81,25 % atau hampir dua kali kuat tekan bata CLC normal. Kuat tekan maksimum diperoleh pada bata CLC dengan tambahan silica fume sebesar 10%. Untuk menentukan tambahan silica fume yang optimal maka digunakan grafik dengan trendline polynomial seperti pada Gambar 3 di bawah.
Gambar 4. Grafik polynomial nilai optimum campuran silicafume terhadap kuat tekan Pada grafik di atas diperoleh persamaan y=-100,76x2 + 19,659x + 0,2045. Dari persamaan tersebut maka diperoleh persentase optimum tambahan silica fume sebesar 9,76 %. Kemudian nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan sehingga diperoleh kuat tekan rencana 1,163 MPa. Selanjutnya, hasil pengujian bata CLC dengan bahan tambah fly ash dapat dilihat pada Tabel 4 berikut.
8
Tabel 4. Hasil pengujian kuat tekan Bata CLC dengan Bahan Tambah Fly ash
No Umur Kuat Tekan (MPa)
(hari) Fly ash 5% Fly ash 10% Fly ash 15%
1 7 0.62 0.82 0.51
2 14 0.77 1.03 0.64
3 28 0.88 1.17 0.72
Gambar 5. Grafik hasil pengujian bata CLC dengan bahan tambah fly ash
Dari tabel 4 dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan bata CLC dengan bahan tambah fly ash pada umur 28 hari maksimum sebesar 1,17 MPa. Terjadi juga peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah fly ash hingga 82.81 %. Kuat tekan maksimum diperoleh pada bata CLC dengan tambahan fly ash sebesar 10%. Untuk menentukan tambahan fly ash yang optimal maka digunakan grafik dengan trendline polynomial seperti pada Gambar 5 di bawah.
Gambar 6. Grafik polynomial nilai optimum campuran fly ash terhadap kuat tekan Pada grafik di atas diperoleh persamaan y=-147,73x2 + 27,992x - 0,1515. Dari persamaan tersebut maka diperoleh persentase optimum tambahan fly ash sebesar 9,47
9
%. Kemudian nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan sehingga diperoleh kuat tekan rencana 1,174 MPa. Adapun perbandingan bata CLC normal dan bata CLC dengan bahan tambah dapat dilihat pada Gambar 7 berikut.
Gambar 7. Grafik perbandingan kuat tekan
Bata CLC normal memiliki nilai kuat tekan 0,64 MPa. Bata CLC dengan bahan tambah silica fume kuat tekan maksimum yang diperoleh sebesar 1,16 MPa. Terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah silica fume hingga 81,25
%. Sedangkan Bata CLC dengan bahan tambah fly ash kuat tekan maksimum yang diperoleh sebesar 1,17 MPa. Terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah fly ash hingga 82.81 %. Rangkuman hasil pengujian bata CLC pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 5 berikut.
Tabel 5. Rangkuman hasil pengujian bata CLC
No Bata CLC Massa Jenis
(gr/cm3)
Kuat Tekan (Mpa) 7 Hari 14 Hari 28 Hari
1 Normal 0.858 0.45 0.56 0.64
2 Silica fume 5% 0.847 0.65 0.82 0.94
3 Silica fume 10% 0.839 0.81 1.02 1.16
4 Silica fume 15% 0.762 0.62 0.78 0.89
5 Fly ash 5% 0.785 0.62 0.77 0.88
6 Fly ash 10% 0.897 0.82 1.03 1.17
7 Fly ash 15% 0.622 0.61 0.64 0.72
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan pada penelitian ini maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Bata CLC normal memiliki nilai kuat tekan 0,64 MPa.
10
2. Bata CLC dengan bahan tambah silica fume 10% kuat tekan maksimum yang diperoleh sebesar 1,16 MPa. Terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah silica fume hingga 81,25 %.
3. Nilai persentase optimum diperoleh menggunakan persamaan polynomial dari grafik diperoleh persentase optimum tambahan silica fume sebesar 9,76 %.
Kemudian nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan sehingga diperoleh kuat tekan rencana 1,163 MPa.
4. Sedangkan Bata CLC dengan bahan tambah fly ash kuat tekan maksimum yang diperoleh sebesar 1,17 MPa. Terjadi peningkatan kuat tekan pada bata CLC dengan bahan tambah fly ash hingga 82.81 %.
5. Nilai persentase optimum diperoleh menggunakan persamaan polynomial diperoleh persentase optimum tambahan fly ash sebesar 9,47 %. Kemudian nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan sehingga diperoleh kuat tekan rencana 1,174 MPa.
6. DAFTAR PUSTAKA
Afif, M. (2013a). Pengaruh Penambahan Silika Fume dan Superplasticizer dengan Pemakaian Semen Tipe PPC dan Tipe PCC Terhadap Peningkatan Mutu Beton.
Universitas Negeri Semarang.
Efendi, M. R. D. (2019). Studi Ekperimental Sifat Mekanik Bata CLC Cellular Lightweight Concrete Metode Displacement Control. Universitas Riau.
Husin, A. A., & Setiadji, R. (2008). Pengaruh Penambahan Foam Agent Terhadap Kualitas Bata CLC. Pusat Litbang Permukiman.
SNI 02-6820-2002. (2002). Spesifikasi Agregat Halus untuk Pekerjaan Adukan dan Plesteran Dengan Bahan Dasar Semen. Badan Standarisasi Nasional.
SNI 15-2049-2004. (2004). Semen Portland.
7. UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kemenristekdikti yang telah membantu dalam pendanaan penelitian ini. Semoga hasil Penelitian yang didapatkan memberikan kontribusi bagi riset dan teknologi di Indonesia.
