Studi Petrografi Batuan Volkanik sebagai Agregat Bahan Baku Beton
I G.B. EDDY SUCIPTA dan IMAM A. SADISUN
Departemen Teknik Geologi FIKTM - ITB, Jl. Ganesha 10, Bandung 40132 Telp./Fax. (022) 2502197, E-mail : [email protected] ; [email protected]
(Naskah diterima pada tanggal 23 Desember 2000)
Sari - Dalam studi ini, bahan baku agregat yang dianalisis dapat dikelompokkan menjadi basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tuf andesitik. Beberapa jenis mineral utama pada agregat tersebut meliputi plagioklas, gelas volkanik, piroksen/augit, olivin, hornblenda, dan kuarsa, dengan tekstur umumnya hipokristalin porfiritik untuk jenis agregat basalt/basalt olivin, andesit piroksen, dan andesit hornblenda, serta tekstur klastik (vitroklastik) untuk jenis agregat tuf andesitik, dalam derajat ubahan berkisar dari lemah sampai kuat.
Karakteristik petrografi agregat sangat berpengaruh terhadap sifat fisik-mekanik agregat. Perbedaan kompo-sisi mineralogi dan tekstur agregat secara nyata berpengaruh terhadap kekasaran permukaan, daya serap air, kekuatan, dan potensi reaksi alkali-agregat. Pada kekasaran permukaan agregat terlihat bahwa semakin ba-nyak persentase kahadiran fenokris/butiran terhadap masadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung semakin kasar. Kehadiran gelas volkanik sangat berpengaruh terhadap sifat daya serap air dan reaktivitas agregat. Semakin banyak kehadiran prosentase gelas volkanik mengakibatkan semakin tinggi daya serap air dan reaktivitasnya. Disamping itu, pada tekstur yang bersifat klastik, daya serap air cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan agregat yang bersifat kristalin. Pada aspek kekuatan agregat; tekstur, komposisi mineralogi, dan kahadiran vesikuler merupakan faktor petrografi yang cukup dominan yang mempengaruhi kekuatan agregat tersebut. Dan sifat reaktivitas agregat sangat dipangaruhi oleh tekstur terutama oleh kehadiran masadasar/matriks yaitu berupa bahan kristalin berukuran halus sampai mikrokristalin maupun berupa tekstur amorf dari gelas volkanik.
Abstract - In this study, materials for aggregates can be classified in to basalt/olivine basalt, pyroxene ande-site, hornblende andeande-site, and andesitic tuff. Some silicate minerals in these aggregates composed are pla-gioclase, volcanic glass, pyroxene/augite, olivine, hornblende, and quartz, with the hypocristalline porphy-ritic textures for basalt/olivine basalt, pyroxene andesite, hornblende andesite types aggregates, and clastic (vitroclastic) for andesitic tuff aggregate.
Petrographic characteristics of aggregates most influence for mechanical-physical characteristics of aggre-gate. The changes on mineralogical composition of aggregates will influence for surface roughness, water absorption, strength, and alkali-reaction potential of aggregates. In surface roughness, increasingly of per-centages of phenocrysts/grains will be increased roughness of aggregates. Presence of volcanic glass will be increased water absorption and alkali-reaction potential aggregates. Aggregates with clastic textures will be more absorb water than aggregates with crystalline textures. In strength of aggregate aspec; texture, mine-ralogical composition, and presence of vesicular are dominant petrographic factor will be influenced for strength of aggregate. The changes on some textural aspects also will influence reactivity of aggregate, especially based on the occurrences of groundmass or matrix either in the form of fine-crystalline materials to microcrystalline or amorphous textures from volcanic glass.
PENDAHULUAN
Karakteristik material batuan, terutama dari jenis batu pecah (crused stone), cukup me-megang peranan sangat penting dalam
penggunaannya sebagai agregat beton. Hampir 75% dari volume beton terdiri atas agregat. Dengan demikian maka sifat-sifat dan perilaku agregat akan sangat berpenga-ruh terhadap kondisi alami dan perilaku
BULETIN
GEOLOGI
keteknikan beton (Bell, 1980; Talbot, 1982 op cit Clutterbuck, et.al., 1982). Kenam-pakan fisik suatu agregat tidak boleh mem-perlihatkan adanya gejala deteriorasi yang umumnya merupakan akibat dari adanya suatu proses pelapukan batuan.
Kekuatan beton secara umum sangat di-pengaruhi oleh kekuatan dari agregat yang digunakan (Hudec, 1984; Ramsey, et.al, 1974). Kekuatan pecah batuan untuk agre-gat beton umumnya berkisar antara 700 dan 3000 kg/m2. Kekuatan beton juga dikontrol oleh efektivitas ikatan antara agregat dengan semen. Pada kondisi kering, semen dapat mengalami penyusutan (shrinkage). Jika agregat yang digunakan memiliki kekuatan yang tinggi, gejala penyusutan pada semen dapat diminimasi dan antara semen-agregat bisa terikat dengan baik. Disamping itu, kekuatan ikatan antara semen-agregat juga dipengaruhi oleh tekstur permukaan agregat. Permukaan yang kasar pada suatu agregat akan menghasilkan ikatan yang lebih kuat daripada agregat dengan permukaan yang halus (Malewski, 1984).
Beberapa agregat memiliki potensi reaksi alkali, baik dari jenis batuan beku, sedimen maupun metamorf. Reaksi alkali-agregat akan lebih mudah terjadi pada batuan yang kaya akan material silikaan (siliceous mate-rials), yang antara lain hadir sebagai mine-ral-mineral silikat (silicate minerals). Seca-ra umum, jenis batuan yang cukup banyak digunakan sebagai agregat dan memiliki potensi reaksi alkali cukup tinggi antara lain yaitu batuan beku yang berkomposisi asam hingga intermedier (McConnell, et.al., 1950 op cit Bell, 1990, Clutterbuck, et.al., 1982), seperti granit, riolit, syenit, diorit, dasit, dan andesit. Mineral-mineral silikat hadir cukup dominan pada batuan ini. Adanya reaksi alkali antara agregat dengan semen menye-babkan terjadinya proses pengembangan (expansion) yang ditandai oleh hadirnya jel silika dan umumnya diikuti oleh adanya retakan (cracking) pada
beton (Wigun, 1995). Adanya retakan pada beton akan mengakibatkan hilangnya kekuatan beton tersebut dan hal ini sangat membahayakan dalam penggunaannya, terutama untuk konstruksi beton pada bangunan-bangunan sipil.
Setiap jenis batuan akan memiliki perilaku dan karakteristik keteknikan yang spesifik. Dalam rangka optimalisasi pemakaian ba-tuan sebagai agregat beton maka dibu-tuhkan suatu kajian yang cukup detil untuk mengetahui berbagai kendala dalam peng-gunaannya. Salah satu metode yang cukup handal dan umumnya dilakukan dalam tahap evaluasi awal suatu agregat yaitu melalui studi petrografi (Hudec, 1984). Dengan demikian maka studi petrografi pada agregat beton sangat penting dilaku-kan guna menunjang efektivitas pemilihan bahan baku beton yang baik dan memiliki kualitas yang tinggi.
Pada penelitian ini, pengujian atau analisis petrografi terutama dilakukan pada bahan baku agregat dari batuan beku ekstrusif (lava), serta beberapa contoh batuan beku intrusif dan batuan piroklastik (walded tuff). Bahan baku agregat (batuan) diambil dari sekitar daerah Bandung yaitu dari Cicalengka, Majalaya, Baleendah, Soreang, dan Cimahi. Dari batuan bahan baku agregat tersebut dipilih sebanyak 20 contoh guna pengujian petrografi di Laboratorium Geologi Teknik, serta di Laboratorium Petrologi dan Geologi Ekonomi, Departemen Teknik Geologi, Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral, Institut Teknologi Bandung.
ANALISIS PETROGRAFI AGREGAT
Mineralogi
Dari analisis petrografi bahan baku agregat, dijumpai beberapa mineral silikat seperti mineral plagioklas [(Na,Ca)AlSi3O8], gelas
Bahan baku agregat dari kelompok basalt/ basalt olivin mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 65%), gelas vol-kanik (± 5% - 35%), piroksen (± 5% - 25%), olivin (± 0% - 8%), dan hornblenda (± 0% - 1%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit piroksen mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 45%), gelas volkanik (± 35% - 45%), dan piroksen (± 5% - 10%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit hornblenda mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 65%), gelas volkanik (± 0% - 30%), piroksen (± 3% - 8%), hornblenda (± 5% - 25%), dan kuarsa (± 0% - 3%). Bahan baku agregat dari kelompok tuf andesitik mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 15% - 40%), gelas volkanik (± 40% - 70%), dan piroksen (± 5%). Prosentase kehadiran mineral silikat dari setiap contoh agregat dapat dilihat dalam Tabel 1.
Tekstur
Bahan baku agregat dari kelompok basalt/ basalt olivin memperlihatkan tekstur hipo-kristalin porfiritik, dengan fenokris (± 3% - 40%), berukuran 0,4 - 2,5 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, olivin, dan setempat hornblenda, tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 60% - 97%), ber-ukuran halus (ada yang mencapai ber-ukuran 0,3 mm), memperlihatkan tekstur intergra-nular - intersertal, yang terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, sedikit olivin, dengan gelas volkanik (± 5% - 35%).
Bahan baku agregat dari kelompok andesit piroksen memperlihatkan tekstur hipokris-talin porfiritik, dengan fenokris (± 5% - 20%), berukuran 0,5 - 2,0 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, dan sedikit fragmen batuan basalt (xenolith), tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 80% - 95%), berukuran halus - sangat halus, mem-perlihatkan tekstur aliran (trakhitik), yang terdiri dari mineral silikat plagioklas ber-bentuk mikrolit, sedikit piroksen, dengan gelas volkanik (± 35% - 45%).
Bahan baku agregat dari kelompok andesit hornblenda memperlihatkan tekstur hipo-kristalin porfiritik, setempat memperlihat-kan tekstur holokristalin porfiritik (merupa-kan intrusi yang lebih dalam) dengan feno-kris (± 3% - 10%), berukuran 0,4 - 2,5 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, hornblenda, pi-roksen, dan sedikit kuarsa, tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 90% - 97%), berukuran halus – sedang (0,1 – 0,3 mm), memperlihatkan tekstur trakhitik, terdiri dari mineral silikat plagioklas berbentuk mikrolit, sedikit piroksen, hornblenda, dan kuarsa, dengan gelas volkanik (± 0% - 30%).
Bahan baku agregat dari kelompok tuf an-desitik memperlihatkan tekstur klastik (vi-troklastik), dengan butiran (± 20% - 25%), berukuran 0,8 - 2,0 mm, berbentuk menyudut - membundar tanggung (anhedral - subhedral), terdiri dari mineral silikat pla-gioklas, piroksen, dan fragmen batuan ba-salt, tertanam dalam matrik (± 75% - 80%), yang terdiri dari gelas volkanik (± 40% - 70%), berbentuk amorf, dan sedikit kristal-kristal plagioklas berukuran sangat halus (berbentuk mikrolit-mikrolit), serta mineral opak.
Derajat Ubahan
Dalam panelitian ini, telah dilakukan karak-terisasi kualitatif derajat ubahan pada agre-gat (Tabel 1) yaitu berkisar dari lemah hingga kuat. Dari data tersebut terlihat bahwa pada bahan agregat basalt/basalt oli-vin yang banyak mengandung gelas volka-nik (B-9C) memperlihatkan proses ubahan yang kuat. Demikian pula halnya dengan bahan agregat andesit hornblenda yang
mempunyai prosentase mineral hornblenda yang lebih banyak (B-12C, B-13A) mem-perlihatkan derajat ubahan sedang – kuat.
Dan pada penelitian untuk kajian aspek petrografi terhadap kualitas agregat yang meliputi sifat fisik agregat, kekuatan agre-gat, dan potensi reaksi alkali agreagre-gat, akan lebih digunakan bahan agregat yang mem-punyai derajat ubahan yang lemah.
Tabel 1. Jenis dan prosentase mineral utama pada agregat.
Jenis batuan, No. contoh, dan Prosentase Jenis Mineral Silikat
Jenis Mineral Silikat Basalt / Basalt Olivin
B - 1B B - 5B B - 6A B - 8B B - 9A B - 9C B - 10B B - 11B B - 11C B - 14A
Plagioklas 50 55 50 50 60 40 60 65 60 45
Gelas volkanik 10 7 33 20 20 35 5 5 6 30
Piroksen 25 15 5 15 7 7 15 15 20 10
Olivin 0 7 3 3 1 0 1 3 8 0
Hornblenda 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Kuarsa 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Jumlah : 85 85 91 88 88 82 81 88 94 85
Hal lain :
- Mineral opak 15 12 7 10 12 8 4 12 5 0
- Fragmen batuan 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
- Vesikuler 0 3 2 2 0 10 15 0 1 15
- Ubahan lemah sedang lemah sedang lemah kuat kuat lemah lemah kuat
Jenis batuan, No. contoh, dan Prosentase Jenis Mineral Silikat
Jenis Mineral Silikat Andesit Piroksen Andesit Hornblenda Tuf Andesitik
B - 3A B - 3B B - 4A B - 4C B - 12A B - 12C B - 13A B - 13B B - 2A B - 7C
Plagioklas 40 45 45 40 40 50 65 65 15 40
Gelas volkanik 45 35 40 40 30 0 15 20 70 40
Piroksen 5 8 10 5 8 7 3 3 5 5
Olivin 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Hornblenda 0 0 0 0 6 25 7 5 0 0
Kuarsa 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0
Jumlah : 90 88 95 85 85 85 90 93 90 85
Hal lain :
- Mineral opak 9 12 5 15 15 15 10 7 3 14
- Fragmen batuan 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1
- Vesikuler 1 0 0 0 0 0 0 0 5 0
KAJIAN ASPEK PETROGRAFI TERHADAP KUALITAS AGREGAT
Guna mengetahui kualitas bahan baku agre-gat, dalam penelitian ini telah dilakukan be-berapa pengujian parameter fisik-mekanik, seperti analisis kekasaran permukaan agre-gat, analisis daya serap air, analisis kekuat-an agregat, dkekuat-an kekuat-analisis potensi reaksi alka-li-agregat. Analisis hanya dilakukan terha-dap beberapa contoh agregat yang secara representatif dapat mewakili kelompok
jenisnya, didasarkan atas analisis petrografi pada tahap sebelumnya.
Kekasaran Permukaan
Dalam analisis petrografi, makro-tekstur analog dengan orde pertama kekasaran agregat dan mikro-tekstur berhubungan dengan orde kedua kekasaran agregat. Ke-nampakan tekstural agregat dapat diilustra-sikan seperti tampak dalam Gambar 1.
Tabel 2. Kenampakan aspek-aspek tekstur pada agregat.
Kelompok batuan, No. contoh, dan Aspek Tekstur Mineral Silikat
Basalt / Basalt Olivin
Aspek-Aspek Tekstur Mineral
Silikat
B - 1B B - 5B B - 6A B - 8B B - 9A B - 9C B - 10B B - 11B B - 11C B - 14A
Fenokris 40% 20% 15% 20% 20% 3% 5% 15% 10% 10%
(Butiran)
Jenis Mineral :
- plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada
- piroksen ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada
- olivin tidak ada ada ada ada tidak ada tidak ada ada ada ada tidak ada
- hornblenda tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- fragmen batuan tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
Ukuran 0,8 - 2,5 mm 0,5 - 1,5 mm 1,0 - 2,5 mm 0,4 - 1,5 mm 0,4 - 1,8 mm 0,8 - 2,0 mm 0,4 - 1,5 mm 1,0 - 2,5 mm 0,5 - 2,0 mm 0,7 - 1,5 mm
Bentuk sub-anhedral an-subhedral subhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral an-subhedral sub-anhedral an-euhedral sub-anhedral
Massadasar 60% 80% 80% 97% 80% 97% 95% 85% 90% 90%
(Matriks)
Ukuran halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,3 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm)
Jenis mineral :
- gelas volkanik ada (10%) ada (7%) ada (35%) ada (20%) ada (20%) ada (35%) ada (5%) ada (5%) ada (7%) ada (30%)
- plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada
- piroksen ada ada ada tidak ada ada ada ada ada ada ada
- olivin tidak ada tidak ada ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
Lanjutan Tabel 2. Kenampakan aspek-aspek tekstur pada agregat.
Kelompok batuan, No. contoh, dan Aspek Tekstur Mineral Silikat
Andesit Piroksen Andesit Hornblenda Tuf Andesitik
Aspek-Aspek Tekstur Mineral
Silikat
B - 3A B - 3B B - 4A B - 4C B - 12A B - 12C B - 13A B - 13B B - 2A B - 7C
Fenokris 5% 20% 10% 15% 10% 3% 10% 7%
(Butiran) 25% 20%
Jenis Mineral :
- plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada
- piroksen ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada
- olivin tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada ada ada ada tidak ada tidak ada
- kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- fragmen batuan ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada ada
Ukuran 0,5 - 1,5 mm 0,5 - 1,5 mm 0,6 - 2,0 mm 0,5 - 2,0 mm 0,4 - 1,2 mm 1,5 - 2,5 mm 0,2 - 1,5 mm 1,5 - 3,0 mm 1,0 - 2,0 mm 0.8 - 2.0 mm
Bentuk sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral an-subhedral sub-anbhedral anhedral an-subhedral
Massadasar 95% 80% 90% 85% 90% 97% 90% 93%
(Matriks) 75% 80%
Ukuran halus (0,1 mm) halus (<0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) sedang (>0,3 mm) halus(<0,1mm) halus(0,1 mm) amorf amorf
Jenis mineral :
- gelas volkanik ada (45%) ada (35%) ada (40%) ada (40%) ada (30%) tidak ada ada (15%) ada (20%) ada (70%) ada (40%)
- plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada tidak ada ada
- piroksen tidak ada ada tidak ada tidak ada ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- olivin tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
- kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada
Tekstur khas trakhitik - trakhitik Trakhitik trakhitik holokristalin trakhitik trakhitik aliran -
Analisis kekasaran permukaan agregat dila-kukan dengan mempergunakan alat surface gauge (Gambar 2). Pada gambar tersebut terlihat bahwa kekasaran permukaan agregat basalt cenderung paling halus dibandingkan jenis agregat lainnya. Berdasarkan ilustrasi hubungan antara tekstur dan kekasaran permukaan agregat, kekasaran permukaan basalt secara berarti juga telah membuktikan bahwa prosentase kehadiran serta ukuran fenokris dan
Gambar 1. Hubungan makro dan mikrotekstur terhadap kekasaran permukaan agregat (modifikasi dari Ryell et al., 1979 op.cit. Bell, 1980)
agregat cenderung semakin kasar, semakin halus ukuran butir fenokris/butiran dan ma-sadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung juga semakin halus.
Daya Serap Air
Daya serap air (moisture) merupakan para-meter yang sangat penting untuk mempre-diksi dan mengetahui adanya potensi peru-bahan pada agregat, baik akibat pengaruh internal maupun eksternal agregat. Berda-sarkan beberapa hasil penelitian terdahulu (Ramsay, et.al., 1974; Lees dan Kennedy, 1975; Kazi dan Al-Mansour, 1980) terlihat nyata adanya hubungan antara daya serap air agregat dengan daya guna (life time) beton yang dihasilkannya. Beberapa aspek yang cukup penting dalam kaitannya dengan sifat daya serap air agregat yaitu : - Pengaruh proses pembekuan dan
pen-cairan (freeze-thaw problem)
- Pengaruh proses reaksi alkali (alkali reacion problem)
- Pengaruh proses reaksi kimia lainnya seperti pelapukan dan deteriorasi (wea-thering and deterioration problems)
Meskipun pada kenyataannya proses penye-rapan air pada suatu konstruksi beton telah berlangsung selama pekerjaan konstrusi di-laksanakan, namun proses ini biasanya akan menerus oleh adanya faktor kelembaban atau oleh keberadaan konstruksi di bawah level muka air tanah.
Dalam penelitian ini, pengujian daya serap air dilakukan dengan merendam contoh agregat selama 24 jam guna menjenuhkan pori yang ada (porositas efektif/ne). Daya
serap air dideterminasi dengan melakukan pengukuran kenaikan berat contoh agregat yang diekspresikan oleh prosentase terha-dap berat keringnya. Sebelum dilakukan pengujian, masing-masing contoh dianalisis dengan mempergunakan mikroskop bino-kuler untuk mengetahui adanya pori yang berupa retakan halus maupun gejala-gejala lainnya. Secara umum hasil pengujian daya
serap air dapat dirangkum seperti terlihat dalam Tabel 3.
Bila dihubungkan dengan hasil analisis petrografi agregat, hasil pengujian ini mem-perlihatkan adanya kecenderungan bahwa semakin banyak persentase gelas volkanik pada agregat diduga akan mengakibatkan semakin tinggi daya serap air. Hal ini ter-cermin dari tingginya nilai daya serap air pada agregat tuf andesitik yang me-ngandung mineral gelas mencapai 70%. Disamping itu, tekstur bahan agregat juga sangat mempengaruhi nilai daya serap air. Pada bahan agregat tuf andesitik seringkali mempunyai tekstur yang bersifat klastik di-bandingkan dengan bahan agregat lainnya yang bersifat kristalin. Hal ini berkaitan dengan proses pembentukan bahan agregat tersebut dimana tuf andesitik merupakan hasil dari letusan gunung api sedangkan ba-salt/basalt olivin, andesit piroksen, dan an-desit hornblende merupakan langsung dari hasil pembekuan magma.
Kekuatan
Kekuatan adalah parameter yang paling penting dalam pemilihan bahan baku agre-gat. Mineralogi dan tekstur agregat sangat berpengaruh terhadap kekuatannya (Kazi dan Al-Mansour, 1980). Mineral silikat se-cara tipikal lebih resistan terhadap gaya te-kan daripada jenis mineral lainnya. Keke-rasan relatif dari mineral pembentuk batuan juga berpengaruh terhadap kekuatannya. Adapun unsur-unsur tekstur yang berpenga-ruh terhadap kekuatan agregat diantaranya adalah : ukuran kristal atau butiran, orienta-si relatif kristal atau butiran, kebundaran, dan porositas. Ukuran kristal atau butiran relatif lebih konsisten berpengaruh terhadap kekuatannya (Kazi dan Al-Mansour, 1980).
Tabel 3 Hasil pengujian fisik-mekanik dan reaksi alkali pada beberapa contoh agregat terpilih
No. No. Kelompok Derajat ubahan Daya serap air UCS Reaksi alkali Keterangan
contoh Batuan (kualitatif) (%) (kg/cm2) Sc (mmol/L) Rc (mmol/L)
1 B - 1B lemah 0,628 1028,40 42 178
2 B - 5B sedang x x x x
3 B - 6A lemah x x 81 105
4 B - 8B Basalt/Basalt olivin sedang x x x x
5 B - 9A lemah x x 69 126
6 B - 9C kuat x x x x
7 B - 10B kuat x x x x
8 B - 11B lemah x x x x
9 B - 11C lemah x x x x
10 B - 14A kuat x x x x
11 B - 3A lemah 1,275 1124,60 250 90
12 B - 3B Andesit piroksen sedang x x x x
13 B - 4A lemah x x x x
14 B - 4C lemah x x 102 102
15 B - 12A sedang x x 72 109
16 B - 12C Andesit hornblenda sedang x x x x
17 B - 13A kuat x x x x
18 B - 13B lemah 2,746 985,30 56 134 ada retakan halus
19 B - 2A Tuf andesitik lemah 4,512 820,70 308 72
20 B - 7C lemah x x 150 97
Keterangan :
UCS = uji kuat tekan uniaksial X = tidak dilakukan analisis
(Tabel 3) terlihat bahwa agregat andesit pi-roksen memiliki kekuatan terbesar dan agregat tuf andesitik memiliki kekuatan terkecil. Hal ini mungkin terkait dengan tekstur klastik pada tuf andesitik yang se-ringkali mempunyai ikatan yang lebih le-mah dibandingkan dengan tekstur kristalin pada agregat andesit piroksen. Apabila hasil analisis petrografi dilihat lebih teliti lagi, maka boleh jadi kehadiran masadasar (ukuran kristal lebih kecil dari fenokris) yang lebih banyak pada andesit piroksen, menjadi pengontrol kekuatan agregat terse-but. Namun pada agregat basalt/basalt oli-vin, yang mempunyai masadasar yang pa-ling sedikit (60%), relatif mempunyai ke-kuatan yang lebih baik dari agregat andesit hornblenda (masadasarnya 93%). Hal ini mungkin dikontrol oleh kehadiran mineral yang memiliki tingkat kekerasan di atas 5 (skala kekerasan Mohs), misalnya mineral plagioklas dan piroksen, yang relatif lebih banyak pada agregat basalt/basalt olivin
di-bandingkan agregat andesit hornblenda. Disamping itu, kekuatan agregat diperkira-kan juga dipengaruhi oleh kehadiran vesi-kuler, seperti tercermin dari nilai kekuatan yang tampak pada agregat basalt/basalt oli-vin dan andesit piroksen (vesikulernya hanya 0% - 1% 15%) dan tuf andesitik (ve-sikulernya dapat mencapai 5%).
Potensi Reaksi Alkali
Pada prinsipnya, pengujian ini didasar-kan atas jumlah NaOH 1 N yang bereaksi dengan silika dari agregat yang memiliki kehalusan antara 150 - 300 µm selama 24 jam pada suhu 80°, dalam sebuah wadah reaksi yang terbuat dari baja tahan karat atau korosi lainnya dan dilengkapi dengan tutup kedap udara. Hasil pengujian tersebut menghasilkan dua parameter utama yaitu banyaknya silika terlarut (Sc) dalam mmol/L dan reduksi alkalinitas atau kebasa-an (Rc) ykebasa-ang juga dalam mmol/L (Tabel 3).
Untuk mengetahui tingkat reaktivitas agre-gat, hasil-hasil pengujian tersebut di atas dirajah (diplot) ke dalam sebuah grafik standar seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Tampak bahwa ada beberapa agregat ter-golong sebagai agregat berpotensi reaktif hingga agregat reaktif, terutama dari jenis tuf andesitik dan andesit piroksen. Hampir semua agregat tuf andesitik yang diuji memiliki sifat reaktif yang cukup tinggi dan relatif bersifat lebih reaktif apabila diban-dingkan dengan jenis agregat lainnya. Pada agregat andesit piroksen tergolong sebagai agregat berpotensi reaktif hingga reaktif, sedangkan andesit hornblenda tergolong agregat yang tidak bersifat reaktif. Lain hal-nya dengan agregat yang berasal dari jenis basalt, secara umum dapat dikatakan bahwa agregat ini tidak bersifat reaktif.
Dalam bab ini juga akan dibahas sejauh mana pengaruh variasi jenis dan tekstur mineral silikat terhadap tingkat reaktivitas agregat. Studi individu terhadap setiap contoh agregat dilakukan guna mengkaji adanya pola dan kecenderungan perubahan yang ada baik dalam kelompok jenis agre-gat yang sama maupun dalam jenis yang berbeda.
Variasi Jenis Mineral Silikat dan Reakti-vitas Agregat
Apabila adanya potensi reaksi alkali pada agregat dikaitkan dengan variasi jenis mi-neraloginya, terutama terhadap kehadiran
berbagai jenis mineral silikat, terlihat ada-nya suatu kecenderungnan bahwa semakin banyak prosentase gelas volkanik pada sua-tu agregat, tingkat reaktivitas agregat cen-derung relatif semakin tinggi (lihat Tabel 2 dan Gambar 3). Kecenderungan ini selain tercermin pada perbedaan jenis bahan baku agregatnya, secara berarti juga terlihat pada jenis agregat yang sama namun berbeda dalam persentase kehadiran gelas volkanik-nya. Sebagai contoh, agregat basalt yang mempunyai gelas volkanik sebanyak 33% (B-6A) tampak lebih reaktif bila dibanding-kan dengan basalt yang hanya mengandung 20% (B-9A) dan 10% (B-1B) gelas volka-nik. Hal yang relatif sama juga terlihat pada agregat yang berasal dari kelompok andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tuf ande-sitik. Berdasarkan rasio perbandingan ter-hadap berat agregatnya, Gillott dan Swenson (1973) mengemukakan bahwa ke-hadiran 3% gelas volkanik sudah cukup berbahaya terhadap potensi terjadinya re-aksi alkali-agregat. Namun apabila dilaku-kan konversi ke dalam prosentase kehadiran berdasarkan komposisi mineraloginya terli-hat pula bahwa sifat reaktif pada agregat secara umum juga tercermin oleh hadirnya ± 35% atau lebih gelas volkanik. Hal ini juga diperlihatkan hampir pada semua agre-gat yang tergolong berpotensi reaktif hing-ga reaktif berdasarkan hasil pengujian pada penelitian ini, yaitu dengan kandungan ge-las volkanik 40% atau bahkan lebih.
Gambar 3. Grafik interpretasi tingkat reaktivitas agregat yang didasarkan atas hasil-hasil pengujian dengan metode kimia.
sedikit apabila dibandingkan dengan keha-diran jenis mineral plagioklas dan gelas volkanik. Ada beberapa contoh agregat yang terbentuk oleh mineral piroksen hing-ga ± 20% - 25% (B-11C dan B-1B). Namun demikian, berdasarkan hasil uji potensi reaksi alkali pada agregat tersebut tidak diperlihatkan adanya pengaruh yang berarti pada tingkat reaktivitasnya.
Secara kumulatif, total kehadiran jenis mi-neral silikat juga tidak memperlihatkan adanya hubungan yang berarti terhadap tingkat reaktivitas agregat. Tetapi, apabila dilihat berdasarkan pola kehadiran masing-masing jenis mineraloginya maka tampak adanya pengaruh yang berarti terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama pada jenis gelas volkanik. Atau dengan kata lain dapat dikatakan pula bahwa adanya perubahan komposisi mineralogi pada agregat akan berpengaruh terhadap tingkat potensi reaktivitasnya. Dengan demikian kemam-puan agregat untuk bereaksi di lingkungan alkali tinggi dari semen yang digunakan
pada beton merupakan fungsi dari kompo-sisi (jenis) mineralogi pada agregat yang digunakan.
Variasi Tekstur dan Reaktivitas Agregat
Tingkat reaktivitas agregat terhadap kondisi lingkungan alkali dimungkinkan pula di-pengaruhi oleh pola teksturnya, terutama oleh adanya variasi tekstur pada agregat. Secara umum terlihat bahwa semakin kecil persentase fenokris pada agregat, tingkat reaktivitas agregat relatif semakin tinggi (li-hat Tabel 3 dan Gambar 3). Adanya ke-cenderungan ini juga tercermin pada perbe-daan reaktivitas antara agregat basalt (15% - 50% pada contoh B-1B, B-6A, B-9A), an-desit piroksen (5% - 15% pada contoh B-3A, B-4C), dan andesit hornblenda (± 10% pada contoh B-12A, B-13A). Meskipun agregat dari jenis tuf andesitik memiliki kandungan butiran sebanyak 20% - 25% namun agregat ini terlihat relatif lebih reaktif dibandingkan jenis batuan lainnya. Reaktifitas agregat tuf andesitik diduga
0
Agregat Basalt/Basal Olivin
z Agregat Andesit Piroksen
∆ Agregat Andesit Hornblenda
lebih dikontrol oleh hadirnya matrik berupa gelas volkanik dengan tekstur umumnya berbentuk amorf.
Semakin sedikit hadirnya fenokris atau bu-tiran umumnya akan semakin banyak masa-dasar atau matrik yang terkandung pada agregat tersebut. Dengan demikian maka semakin banyak prosentase masadasar pada agregat, yang umumnya berupa bahan-ba-han kristalin berukuran halus hingga mikro-kristalin, menyebabkan tingkat reaktivitas agregat juga relatif semakin tinggi. Hal ini kemungkinan berhubungan erat dengan se-makin luasnya bidang permukaan pada ba-han-bahan kristalin berukuran halus atau mikrokristalin yang menyebabkan permu-kaan bidang reaksi pada agregat tersebut menjadi semakin luas, seperti halnya yang juga dikemukakan oleh Wigun (1995) untuk batuan kataklastik di Norwegia. Lebih lanjut atas dasar ukuran masadasar atau matrik dalam suatu agregat, hadirnya jenis gelas volkanik yang berbentuk amorf tampak relatif lebih reaktif apabila diban-dingkan dengan masadasar yang terdiri atas bahan-bahan kristalin berukuran halus dan/-atau mikrokristalin.
Secara umum, adanya perubahan aspek tekstural pada agregat secara berarti juga berpengaruh terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama didasarkan atas kehadiran masadasar atau matrik pada agregat, baik berupa bahan kristalin berukuran halus hingga mikrokristalin maupun adanya teks-tur amorf yang terdapat pada jenis gelas volkanik.
KESIMPULAN
Analisis petrografi dalam kaitannya dengan beberapa parameter fisik-mekanik agregat telah dievaluasi dalam penelitian ini. Bebe-rapa kesimpulan yang dapat diambil berda-sarkan penelitian ini antara lain yaitu :
Berdasarkan komposisi mineralogi dan teksturnya, bahan baku agregat dapat digo-longkan dalam kelompok basalt/basalt
olivin, andesit piroksen, andesit hornblen-da, dan tuf andesitik
Beberapa jenis mineral silikat yang dijum-pai pada agregat meliputi mineral plagio-klas, gelas volkanik, piroksen/augit, horn-blenda, dan olivin, serta sedikit kuarsa, dengan tekstur umumnya hipokristalin por-firitik untuk jenis agregat basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblen-da, dan tekstur klastik (vitroklastik) untuk jenis agregat tuf andesitik.
Tekstur agregat secara nyata berpengaruh terhadap kekasaran permukaannya, semakin banyak prosentase kahadiran fenokris/ bu-tiran terhadap masadasar/matrik maka per-mukaan agregat cenderung semakin kasar, semakin halus ukuran butir fenokris/ butir-an dbutir-an masadasar/matrik maka permukabutir-an agregat cenderung juga semakin halus.
Terdapat hubungan yang berarti antara pro-sentase hadirnya gelas volkanik pada agre-gat terhadap daya serap airnya, semakin ba-nyak kehadiran prosentase gelas volkanik semakin tinggi daya serap airnya. Tekstur bahan agregat juga sangat mempengaruhi nilai daya serap air, tektur yang bersifat klastik cenderung memiliki daya serap air yang lebih tinggi dibandingkan dengan ba-han agregat yang bersifat kristalin.
Kekuatan agregat sangat dipengaruhi oleh karakteristik petrografi; ukuran kristal atau butiran dan komposisi mineral merupakan faktor petrografi yang cukup dominan. Di-samping itu perbedaan kekerasan relatif mi-neralogi pembentuk batuan juga berpeng-aruh terhadap kekuatan agregat.
Perubahan komposisi mineralogi pada agre-gat tampak berpengaruh terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama bila dikaitkan dengan prosentase hadirnya gelas volkanik pada agregat tersebut. Demikian halnya dengan perubahan pada aspek teksturnya yang juga tampak berpengaruh terhadap tingkat reaktivitas agregat, terutama dida-sarkan atas kehadiran masadasar atau matrik baik berupa bahan kristalin berukur-an halus hingga mikrokristalin maupun be-rupa tekstur amorf dari gelas volkanik.
Ucapan Terimakasih
Tulisan ini merupakan bagian dari hasil penelitian yang didanai oleh SPP-DPP ITB 1999.
DAFTAR PUSTAKA
ASTM Standar C 289 - 87 (1987). Standart test method for potential reactivity of ag-gregate (chemical method), in Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04. 02, pp. 161-167.
Bell, F. G., 1980. Engineering Geology and Geotechnics, Newnes - Butterworths : London - Boston, 447p.
Clutterbuck, P. J., Ingles, O.G., dan Talbot, C. J., 1982. Rock as Construction
Mate-rials, Course Note, Training Program for Geoscientists in Development, AGID, 235 p.
Gillott, J. E., dan Swenson, E. G., 1973. Some unusual alkali expansive agregates, Eng. Geology, 2: 7-24.
Hudec, Peter P., 1084. Quantitative petro-graphic analysis of aggregate, Bull. Int. Assoc. Eng. Geology, 29: 381-385.
Kazi, A. dan Al-Mansour, Z., R., 1980. Empirical relationship between Los Angeles abration and Schmidt hammer strength test with application to aggre-gates aruond Jeddah, Q. J. Eng. Geology,
13: 45-52.
Lees, G. dan Kennedy, C., K., 1975. Quali-ty, shape and degradation of aggregates, Q. J. Eng. Geology, 8: 193-209.
Malewski, J. A., 1984. A comparison of particle shape characteristics of crushed basalt and granite rocks, , Bull. Int. Assoc. Eng. Geology, 29: 401-406.
Ramsey, D. M., Dhir, R., K., dan Spence, J., M., 1974. The role of rock and clast fabric in the physical performance of crushed rock aggregate, Eng. Geology,
8: 267-285.
