Hadi Rusjanto Tanuwidjaja
1Grace Kurniawati Santoso
21 Dosen FTSP USAKTI & Direktur Utama PT Haerte Widya Konsultan Jakarta 2
Dosen tetap FTSP Universitas Trisakti Jakarta ABSTRAK
Respon masyarakat industri konstruksi di Indonesia terhadap penggunaan beton struktur ramah lingkungan untuk struktur utama bangunan masih sangat terbatas kepada enjinir profesi yang sangat berpengalaman mengenai masalah tersebut. Latar belakang pemahaman, masalah, kendala dan hambatan utama mengapa sosialisasi pemakaian beton ini mengalami kesulitan dalam realitasnya disajikan secara sistimatis dan lugas menggunakan metode statistik sederhana dilengkapi dengan petunjuk praktis mengenai tata-cara pembuatan untuk produksi beton siap-pakai yang sekaligus terkait erat dengan sumbangsih dan peran serta sebagai bentuk tanggung jawab para ahli struktur profesi untuk turut melestarikan kehidupan pembangunan yang hijau di dalam panet bumi tercinta.
Kata kunci : ramah-lingkungan, beton-struktur, bangunan-hijau.
PENDAHULUAN
Tidak dapat dipungkiri bahwasanya penggunaan struktur beton pada industri konstruksi di seluruh Indonesia adalah yang terbanyak jika dibandingkan dengan struktur konstruksi baja. Namun demikian tidak banyak para praktisi dan pelaku konstruksi tersebut di atas yang menyadari bahwa struktur beton yang dipergunakan saat ini belum memperhatikan penggunaan campuran bahan yang ramah terhadap lingkungan. Struktur beton tidak terlepas daripada penggunaan campuran bahan utama yang terdiri dari Portland semen, air, agregat halus pasir, agregat kasar batu pecah dan campuran kimawi tambahan yang dikenal sebagai admixture.
Masih banyak anggapan para ahli struktur bahwa mutu beton sangat ditentukan oleh banyaknya kandungan semen di dalam campuran adukan bahan beton tersebut. Makin besar kandungan semen di dalam adukan beton akan semakin besar pula kuat tekan dari beton yang akan dihasilkannya.
Pandangan tersebut tidak selalu benar, pada aspek tertentu penggunaan kandungan semen yang lebih besar terkadang dapat merugikan keandalan mutu beton yang dihasilkannya. Tanpa mengurangi aspek teknis, tulisan ini menyoroti pengurangan kandungan semen di dalam adukan beton dalam jumlah yang cukup besar sampai mencapai 55 % diganti dengan bahan fly-ash (abu terbang) yang merupakan salah satu bahan berbahaya produk buang yang dihasilkan dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan bahan dasar batu bara dan sekaligus terkait langsung dengan issue yang menyangkut kelangsungan lingkungan hidup.
SWOT ANALISIS
Tidak dapat terbantahkan bahwa faktor kekuatan yang mendukung penggunaan beton HVFA (high volume fly-ash) khususnya di Indonesia, sangat berpotensi karena bahan baku utamanya fly-ash (abu terbang) sangat berlimpah dan relatip murah yang merupakan bahan terbuang yang selalu diproduksi pada semua pembangkit tenaga listrik yang menggunakan batu bara. Bahan ini jika tidak terpakai dan tertimbun
merupakan zat berbahaya dan beracun buat kehidupan manusia. Sejauh pengetahuan penulis penggunaan maksimal bahan ini masih belum tersosialisasikan dengan terarah.
Pembangunan infrastruktur (jembatan, jalan), pabrik, bangunan hunian, perkantoran dan multi-guna bertingkat tinggi khususnya dari struktur beton bertulang sejak tahun 2000 pasca krisis ekonomi sangat berkembang dengan luar biasa pesatnya di hampir seluruh kota besar di Indonesia. Harian Kompas tertanggal 14 maret 2011 menunjukan bahwa penggunaan semen setiap tahun untuk kebutuhan industri konstruksi pada tahun 2010 sebanyak 40.7 juta ton da nada peningkatan sebesar 6 % pada akhir tahun sehingga mencapai 43 juta ton.
Penelitian yang dilakukan oleh Damtoft (2007), menunjukkan bahwa dari setiap 1 kg semen yang diproduksi akan mengemisi ke atmosfir bumi sebanyak 1 kg gas buang CO2. Gas buang CO2 lebih dikenal sebagai âgreen house gasesâ. Terdapat hubungan linear antara temperature permukaan bumi dengan emisi gas buang CO2. Kontribusi gas buang dari industri konstruksi relatip kecil, kurang lebih 7 % dari total keseluruhannya, kontribusi terbesar dimaklumi yang dihasilkan dari industri automotif.
Mengapa beton HVFA belum begitu banyak dipakai pada industri konstruksi di Indonesia. Kendala utama terkait dengan hal tersebut terlihat pada acuan peraturan perencanaan struktur beton yang lazimnya dipergunakan disini yaitu yang umumnya di ambil dari ACI manual 211.4R-93 yang membatasi penggunan fly-ash untuk adukan beton sebanyak: masing-masing untuk fly-ash type F sebesar `5-15 % dan type C sebesar 20-35 % dhitung atas dasar berat semen.
Ada banya enjinir praktisi termasuk instansi Pekerjaan Umum Bina Marga yang sama sekali tidak memperbolehkan penggunan fly-ash untuk adukan beton strukturnya. Perlu dicatat bahwa informasi paling baru dari peraturan yang dikeluarkan oleh ASTM C1157-2007 membebaskan limitasi maksimum penggunaan fly-ash di dalam adukan beton. Peraturan beton dari negara Eropa seperti halnya EN/197-2002 mengizinkan pengunaan fly-ash maksimum sampai mencapai 55 %. Perlu dilakukan sosialisai yang intesif mengenai hal ini untuk kalangan praktisi serta dunia industri konstruksi di Indonesia.
Masih sering dijumpai dalam praktik lapangan adanya keengganan menggunakan fly-ash karena ragu akan kualitas dan konsistensi dari mutu dari fly-ash yang diproduksi di Indonesia. Tabel terlampir menunjukan studi perbandingan unsur kimiawi yang terkandung di dalam fly-ash Indonesia yang pernah penulis pakai pada sejumlah proyek di daerah Jakarta, Bandung dan Yogyakarta terkait dengan penelitian ini, jika di bandingkan terhadap yang ada di beberapa negara di dunia.
Hasil penelitian yang dilakukan oleh Malholtra dan Metha (2008) :
SOURCE SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Alkalies SO3 Na2O+K2O Na2O K2O Ti O2 P2O5 MnO2 H2O IGNITION
LOSS US-1 55.10 21.10 5.20 6.70 1.60 3.00 0.50 0.6 US-2 52.20 27.40 9.20 4.40 1.00 0.80 0.50 3.50 US-3 38.40 13.00 20.60 14.60 1.40 2.40 3.30 1.60 AUSTRALIA 59.20 23.40 4.10 2.80 1.10 0.20 0.84 2.20 1.70 INDIA 53 - 71 13 -35 3.5 - 12.0 0.7 - 6.0 0.3 - 3.2 0.01 - 1.1 0.12 - 5.0 JAPAN 54.40 31.00 4.60 4.40 0.80 0.40 0.60 0.80 U.K. 48.90 29.10 10.90 2.00 1.40 0.72 0.90 3.60 0.42 JAKARTA-1 57.39 29.04 5.67 2.97 1.54 0.55 0.80 0.75 1.03 0.05 0.19 0.58 JAKARTA-2 47.10 23.02 14.88 7.16 4.16 1.11 0.62 0.80 0.56 0.22 0.24 2.59 TANJUNG JATI 45.27 20.07 10.59 13.32 2.83 1.00 0.98 1.59 0.82 0.41 0.07 3.04 GORDA PROJ 46.72 19.29 10.12 8.98 4.11 1.18 3.35 1.31 0.80 0.42 0.12 1.53 CAHAYA BT ALAM 50.24 34.40 4.30 5.91 1.33 0.63 0.06 3.11
CHEMICAL COMPOSITION OF FLY-ASH
The mechanisms by which mineral admixtures influence the properties of fresh &
hardened concrete are dependent
more on the size, shape, & texture of the particles than on
the chemical composition
ukuran butir dan bentuk fly-ash lebih mendominasi prilaku dari adukan cair dan proses pengerasan beton di bandingkan dengan komposisi kimiawi dari fly-ash.
MENGAPA FLY-ASH
Mengapa mutu dan keandalan beton fly-ash bisa lebih lebih baik daripada beton-semen Portland, secara skematis dapat di gambarkan sbb (King, 2005):
CS
+ H
= CSH +
CH
add S
CH + S
= more CHS
calcium water calcium calcium reactive calcium
silicates silicate hydroxide silica silicate
(portland hydrate (weak lime (fly ash) hydrate
cement) (glue) crsytals) = more glue
CONCRETE WITHOUT FLY ASH
CONCRETE WITH FLY ASH
beton âsemen Portland beton-fly ash
Gambar 1, proses kimiawi adukanbeton
tidak semua kandungan air di dalam campuran adukan beton-semen portland dapat bereaksi habis dengan kandungan semen yang ada untuk menjadi pasta atau mortar. Sisa kandungan air dari semen-portland ini dapat bereaksi habis jika kita tambahkan fly-ash. Gambar 1, menunjukan kelebihan air yang tidak bereaksi dengan semen Portland membentuk lapisan tipis di sekeliling permukaan aggregate kasar.
Dengan demikian beton-fly ash akan lebih sedikit membutuhkan jumlah air dalam kadungan adukan beton, sebagai konsekwensinya makin sedikit penggunaan air berarti mengurangi proses penyusutan demikian kelebihan kandungan air yang timbul pada permukaan beton (bleeding) sehingga akan mengurangi juga kemungkinan terjadinya retak-retak selama proses pengerasan adukan betonnya.
Pengurangan sebagian kandungan semen-portland yang digantikan oleh fly-ash akan memperpanjang waktu initial setting adukan beton, namun demikian pengembangan peneitian teknologi bahan beton HVFA dapat
mengatasi masalah hal ini, sehingga dapat di atur sesuai dengan kebutuhan pelaksanaan proses pengecoran bagian elemen-strukturnya yang terkait.
BETON HVFA
Beton high volume fly ash oleh Malhotra (1988) dapat didefinisikan sebagai adukan campuran yang secara garis besar menggunakan kandungan sbb :
1. Minimum kandungan fly ash sebanyak 50 % terhadap berat total campuran semen di tambah dengan fly-ash.
2. Mempunyai jumlah kandungan air yang sangat rendah, kira-kira 130 kg/m3 . 3. Perbandingan air terhadap berat total semen dan fly ash yang kurang dari 0.35
4. Menggunakan tambahan bahan campuran kimiawi dari Napthalene, jenis superplastisizer. 5. Adukan cair campuran beton menunjukan kemudahan untuk diolah, dipompa dan diselesaikan.
tidak ada bleeding superplastisizer mudah di olah w/ctotal =0.3 Gambar 2, beton HVFA
Jika dibandingkan dengan beton semen-portland, beton HVFA mempunyai sifat karakteristik spesifik sbb: 1. Cenderung mempunyai kuat tekan yang lebih rendah pada umur 3-7 hari, akan tetapi akan
mencapai kuat tekan 28 dan 56 hari yang relatip sama serta masih terus dalam proses kenaikan kuat tekan tersebut sampai umur 1 tahun.
2. Selama proses pengerasan beton, cenderung lebih kurang terjadinya retak-retak akibat penyusutan atau kenaikan temperatur.
3. Mempunyai temperature awal beton yang relatip rendah < 32o
C, temperatur-awal beton semen-portland di Indonesia umumnya > 38o C. Pada banyak proyek selama proses pengecoran beton masif dengan volume yang relatip besar seperti halnya pengecoran pile cap atau pondasi rakit dari sebuah bangunan bertingkat tinggi, perencana mensyaratkan penggunan air-es untuk menurunkan temperatur awal yang diakibatkan kenaikan temperatur berlebihan akibat proses hidrasi beton dengan kandungan semen lebih dari 350 kg/m3.
4. Dengan perencanaan serta pemilihihan bahan utama untuk campuran adukan beton yang tepat akan dihasilkan beton HVFA yang lebih ekonomis.
5. Beton HVFA umumnya akan menghasilkan permukaan beton yang relatip lebih baik karena hampir tidak terjadi rongga udara yang ditinggalkan air selama proses pengerasan.
6. Target utama dari penggunaan beton HVFA ini minimal memberikan sumbangsih atau kontribusi dari industri konstruksi terhadap keberlangsungan eko-sistim bumi yang kita huni ini.
Gambar 2 dan 3, di ambil dari hasil beberapa percobaan trial-mix yang dilakukan oleh penulis memenuhi uji-coba pembuatan HVFA pada beberapa proyek di Bandung dan Yogyakarta.
temperatur awal rendah beton biasa permukaan beton HVFA Gambar 3, karakteristik tipikal beton HVFA
Untuk keperluan pembuatan jalan yang relatip hanya membutuhkan beton mutu rendah
f
c1=
20
â
25
MPa, pengalaman membuktikan bahwa meskipun dengan slump hampir mendekati nol, adukan beton HVFA ini masih dapat diolah dengan baik. Perlu di catat penggunaan beton HFVA untuk pembuatan jalan beton sudah banyak dilakukan di India, dan untuk beton struktur bangunan bertingkat juga sudah pernah dilakukan di USA.PENUTUP
1. Penggunaan beton HVFA perlu secara intensif disosialisasikan kepada para praktisi dan pengguna khususnya dunia industri konstruksi di Indonesia.
2. Terdapat optimisasi dan pengurangan biaya beton yang cukup berarti, khususnya pada pembuatan jalan beton.
3. Perlu mendapat perhatian serius bahwa dengan menggunakan beton HVFA berarti kita ikut berpartispasi membentuk komunitas yang bersama-sama melestrasikan kelangsungan hajat hidup orang banyak.
DAFTAR PUSTAKA
Damtoft, J.S. (2007), âThe Sustainable Cement Production of the Futureâ; Proc. Intâl Conf. on Sustainability of Cement and Concrete Industry, Lilehammer, Norway, September.
Malhotra, V.M., and Mehta, P.K. (2008), âHigh Performance High Volume Fly Ash Concrete for Building Sustainable and Durable Structures,â Supplementary Cementing Materials for Sustainable Development Inc., Ottawa, Canada, 3rd Edition, 142 pp.
King, B. (2005), âMaking Better Concrete, Guidelines to Using Fly Ash for Higher Quality, Eco-Friendly Structures,â Green Building Press, San Rafael, California, 53 pp.
Tanuwidjaja, Hadi, R., (2010), âHow to Make High Performance Green Structural Concrete,â Indonesian Society of Structural Engineers Seminar, Hotel Borobudur Jakarta, 18-19th August.
Giaccio, G.M. and Malhotra, V.M. (1988), âConcrete Incorporating High-Volumes of ASTM Class F Fly Ash,â ASTM Journal of Cement, Concrete, and Aggregates, V. 10, No. 2, 1988, pp. 88-95.
