PENGARUH PENGGUNAAN TAILING PT. FREEPORT TIMIKA-PAPUA TERHADAP PERILAKU BETON KEDAP AIR
Oleh
Wika Matana Nion
Dosen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Cenderawasih Jl. Kampwolker Kampus Uncen Waena Jayapura – Papua
Email :
INTISARI
Deposit pasir sisa tambang (Tailing) yang melimpah keberadaannya memberikan dampak pada ekosistem dengan berbeloknya aliran Sungai Aikwa bersatu dengan Sungai Minajerwi. Bencana juga sering terjadi, misalnya longsoran di DanauWanagonakibatpembuanganlimbah yang sangatbanyak, yang menelan korban jiwa. Walaupun secara umum material limbah tersebut layak dipakai sebagai bahan konstruksi pembangunan infrastruktur. Penelitian mengenai sifat-sifat pozzolanicTailing saat ini belum ada.
Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan pasir sisa tambang (Tailing) PT. FreeportTimika-Papua sebagai bahan pengganti sebagian semen, dianggap seperti pozzolan, digiling dan diayak dengan ayakan No. 200.Penelitian dilakukan dengan menguji sampel berupa kubus ukuran 150x150x150 mm untuk mengetahui sifat permeabilitas beton dengan jumlah sampel 144 buah dan selinder diameter 150 mm dengan tinggi 300 mm untuk mengetahui kuat tekan dan modulus elastisitas dengan jumlah sampel72 buah. Pengujian dilakukan pada umur 7, 28 dan 91hari. Variasi penggunaan Tailing lolos ayakan No. 200 sebagai bahan pengganti sebagian semen adalah 0%, 10%, 15% dan 20%.
Pada penelitian ini diperoleh kedalaman rembesan pada faktor w/(c+T) = 0,45 mengalami kenaikan sebesar 2,78%, 11,11% dan 83,33% pada umur 7 hari, 4,40%, 10,99% dan 91,21% pada umur 28 hari dan 2,5%, 57,5% dan 112,5% pada umur 91 hari untuk masing-masing kadar Tailing 10%, 15% dan 20%. Pada faktor w/(c+T) = 0,55 kenaikan yang terjadi sebesar 65,52%, 144,83% dan 188,79% pada umur 7 hari untuk masing-masing kadar Tailing 10%, 15% dan 20%. Namun mengalami penurunan sebesar 11,42% dan 10,86% pada umur 28 dan 91 hari untuk kadar Tailing 10%.
Kata Kunci: Tailing, Beton kedap air
1. PENDAHULUAN
Pemakaian beton pada bangunan sudah banyak digunakan pada dunia konstruksi. Namun demikian untuk bangunan yang berhubungan langsung dengan air misalnya plat atap, pilar jembatan, dermaga, dinding basement, bangunan pengairan dan lain-lain sering menimbulkan masalah yang kurang menguntungkan, misalnya rembesan/ bocoran. Hal ini dikarenakan beton memiliki pori-pori yang mungkin saling berhubungan, sehingga air dapat masuk ke dalam beton.
Kemajuan teknologi beton telah mengalami perkembangan cukup pesat, dengan penemuan bahan-bahan tambahan maupun bermacam-macam agregat alternatif.
Pemanfaatan agregat lokal dan bahan-bahan tambah ini dilakukan untuk memperbaiki kualitas beton dan juga ditinjau dari segi ekonomis lebih murah.
Pasir sisa tambang (Tailing) PT. Freeport Timika-Papua yang berasal dari proses penambangan adalah salah satu bahan lokal yang perlu jadi perhatian. Kurang lebih 250.000 ton bijih ditambang setiap harinya dan selanjutnya di proses oleh pabrik pengolahan bijih. Dari jumlah sebesar itu, sekitar 85% dari batuan bijih yang diolah akan menjadi produk sampingan dan dibuang menjadi Tailing. Jumlah buangan Tailing yang banyak itu sudah memberikan dampak pada ekosistem dengan berbeloknya aliran Sungai Aikwa bersatu dengan Sungai
Minajerwi. Jarak antara kedua sungai itu kurang lebih lima kilometer dan daerah yang terkena dampak Tailing mencapai luas kurang lebih 30.000 kilometer persegi (Dougall J, 1995)
Gambar 1. Produksi Tailing (ton/hari) (LAPI ITB, 2006)
Dengan perkembangan teknologi dan juga usaha yang dilakukan untuk menghemat biaya dan energi produksi serta mengatasi permasalahan lingkungan, dewasa ini telah diproduksi semen portland pozzolan yang merupakan campuran dari klinker semen dengan bahan yang mempunyai sifat pozzolan. Pozzolan yang digunakan dapat bersumber dari alam maupun yang berasal dari limbah industri.
Adanya kapur bebas dalam beton (Ca(OH)2) yang merupakan hasil sampingan dari reaksi hidrasi membuat beton berpori dan mudah ditembus air. Dengan demikian bila pozzolan dipakai sebagai bahan tambahan pada beton akan menjadikan beton lebih kedap terhadap air dan lebih tahan terhadap serangan kimia, karena Pozzolan dapat mengikat Ca(OH)2 dan menghasilkan kalsium silikat hidrat (C3S2H3 atau
tobermorite) (Tjokrodimuljo, 2007).
Dengan melihat komposisi unsur-unsur kimia yang terkandung dalam Tailing dapat disimpulkan bahwa Tailing tersebut dapat bersifat seperti pozzolan. Dengan demikian Tailing dapat dijadikan sebagai bahan pengganti sebagian semen yang berfungsi untuk meningkatkan kuat tekan beton dan kekedapan beton terhadap air, seperti halnya pozzolan
2. METODE PENELITIAN 2. 1. Bahan, Benda Uji dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Agregat dari Sungai Krasak, Semen Gresik (50 kg), Air dari laboratorium bahan bangunan UGM dan bahan pengganti sebagian semen digunakan Pasir Sisa Tambang (Tailing) PT. Freeport Timika-Papua yang dihaluskan dan diayak dengan ayakan No. 200. Dalam penelitian ini dibuat dua jenis benda uji yaitu berupa selinder beton dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm untuk pengujian kuat tekan dan modulus elastisits beton dan kubus dengan panjang sisi 150 mm untuk pengujian serapan air dan kedalaman rembesan air pada beton.
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Ayakan dan mesin getarnya, Jangka sorong, Timbangan, Riffle boxes tipe EL 23-335 (Spliter), Piknometer, Bejana baja, Gelas ukur, Kerucut konic, Oven pengering agregat, Mesin los angeles, Mesin aduk beton, Cetok dan talam, Cetakan benda uji, Alat pemadat, Kerucut abrams, Stop watch, Bak air, Satu set alat uji kekedapan beton, Kompresor, Mesin uji kuat tekan,
2. 2. Pelaksanaan Penelitian
Tahap Persiapan, Pemeriksaan Bahan, Tahap Perancangan Adukan, Tahap Pengadukan, Pencetakan dan Perawatan, Tahap Pengujian. Adapun tahapan penelitian ini seperti terlihat pada gambar 2.
Tahun P rod u k si (T on )
Mulai Persiapan Pengambilan data Pemeriksaan Bahan Perancangan Campuran Pengadukan, Pembuatan Benda Uji dan Perawatan
Analisa Data
Selesai Pembahasan
Gambar 2. Bagan alir penelitian
3. HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN
3. 1. Gradasi Agregat Campuran
Dari analisa perancangan adukan beton diperoleh komposisi agregat campuran yaitu agregat halus 32% dan agregat kasar 68%, dengan modulus halus butir 5,086.
Gambar 3. Grafik agregat campuran untuk ukuran maks. 20 mm dengan proporsi 32%
pasir dan 68% batu pecah.
3. 2. Kandungan Minimum Butir Halus Hasil perhitungan kandungan butir halus dapat dilihat pada Tabel 1. Kandungan butir halus lolos ayakan 0,3 dapat memenuhi syarat SNI 03-2914-1990 yaitu minimum 450 kg/m3 beton.
Tabel 1. Kandungan butir halus lolos saringan 0,3mm/m3 beton Kadar Tailing Berat agregat Persen agregat lolos 0,3 mm Berat agregat lolos 0,3 mm Berat semen Berat tailing Berat kandungan butir halus (%) (kg) (%) (kg) (kg) (kg) (kg) 0 0,45 1758,10 8,52 149,77 422,00 0,00 571,77 10 0,45 1758,10 8,52 149,77 379,80 42,20 571,77 15 0,45 1758,10 8,52 149,77 358,70 63,30 571,77 20 0,45 1758,10 8,52 149,77 337,60 84,40 571,77 0 0,55 1772,55 8,52 151,00 372,55 0,00 523,55 10 0,55 1772,55 8,52 151,00 335,29 37,25 523,55 15 0,55 1772,55 8,52 151,00 316,66 55,88 523,55 20 0,55 1772,55 8,52 151,00 298,04 74,51 523,55 Faktor w/(c + T)
3. 3. Tailing PT. Freeport Timika-Papua Tailing sebelum digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen dihaluskan terlebih dahulu dan diayak dengan ayakan No. 200, hal ini dilakukan untuk membuat Tailing lebih reaktif. Berat jenis kering adalah 2,784. Berat jenis jenuh kering muka (SSD) adalah 2,820, penyerapan air sebesar 0,81%. Berat jenis Tailing lebih besar jika dibanding berat jenis fly ash yang besarnya 2,15-2,45 dan Silica fume besarnya 2,2. Berat satuan Tailing adalah sebesar 1,072 gr/cm3, nilai ini lebih besar dari berat satuan fly ash
100 45 30 23 16 9 2 0 100 55 35 28 21 14 3 0 100 65 42 35 28 21 5 0 100 75 48 42 34 27 12 2 100 69 41 33 23 14 9 3 0 20 40 60 80 100 20 10 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 L o lo s A y a k a n ( % ) Lubang Ayakan (mm) Kurva 1 Kurva 2 Kurva 3 Kurva 4
yang nilainya 0,6-0,9 gr/cm3 (Gambhir, 2004). Penelitian komposisi kimia Tailing menggunakan metode AAS (Atomic
absorption spectrofotometer). Jumlah silika,
alumina dan ferro oksida sebesar 90,2 %. Dalam penelitian ini diperoleh fraksi terlarut dalam air sebesar 1,57 %. Menurut SNI 06-6867-2002, syarat-syarat fisik pozzolan fraksi terlarut dalam air maksimum 10%.
Tabel 2. Komposisi kimia Tailing dan pozzolan lainnya
Tailing Fly Ash RHA Silica Fume
1 Al2O3 5,02 10-30 - 0,5-3 2 CaO 0,49 1-7 - 0,1-0,5 3 Fe2O3 23,69 4-10 - 0,2-0,8 4 MgO 0,74 0,2-5 - 0,5-1,5 5 Na2O 1,13 6 K2O 1,98 7 SiO2 61,49 30-60 90 90-96 8 Glass 54,06 60-90 85-90 85-98 No. 0,4-2,6 Komposisi Kimia 0,6-1,7 2,0-2,5 Parame te r
Dari Tabel 2 memperlihatkan unsur yang bersifat amorphous (glass), paling rendah pada Tailing. Hal ini akan mengakibatkan reaktifitas Tailing akan lebih rendah dibanding fly ash, RHA (abu sekam padi) dan silica fume.
3. 4. Perkiraan Kebutuhan Bahan Tiap 1 m3 beton
Dari perancangan adukan beton diperoleh proporsi masing-masing bahan penyusun beton seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Perkiraan kebutuhan bahan tiap 1 m3beton.
Faktor Kadar Perkiraan
w/(c+T) tailing berat beton Agregat Agregat
% kg/m3 halus kasar A 0,45 0 2.370,00 189,90 422,00 0 562,59 1.195,51 B 0,45 10 2.370,00 189,90 379,80 42,20 562,59 1.195,51 C 0,45 15 2.370,00 189,90 358,70 63,30 562,59 1.195,51 D 0,45 20 2.370,00 189,90 337,60 84,40 562,59 1.195,51 E 0,55 0 2.350,00 204,90 372,55 0 567,22 1.205,34 F 0,55 10 2.350,00 204,90 335,29 37,25 567,22 1.205,34 G 0,55 15 2.350,00 204,90 316,66 55,88 567,22 1.205,34 H 0,55 20 2.350,00 204,90 298,04 74,51 567,22 1.205,34 Kode
Berat bahan untuk 1 m3
beton (kg) Air Semen Tailing
3. 5. Slump Adukan Beton
Hasil pengujian slump menunjukkan adanya penurunan nilai slump jika ada penggantian sebagian semen oleh Tailing. Ini menandakan kelecakan semakin menurun.
Berbeda dengan penggunaan fly ash yang dapat meningkatkan kelecakan. Ini dipengaruhi oleh bentuk butir Tailing dan fly ash yang berbedah, dimana bentuk butir fly ash seperti bola (spherical) sedangkan butir Tailing berbentuk tak beraturan (irregular).
Gambar 4. Slump adukan beton
3. 6. Resapan Air pada Beton
Pengujian resapan air pada beton dilakukan untuk mengetahui persentase berat air yang mampu diserap beton yang direndam selama 10 menit dan 24 jam.
6 8 10 12 14 16 0 5 10 15 20 Sl u m p ( cm ) Kadar Tailing (%) Slump Faktor w/(c+T) = 0,55 50μm 5μm
Gambar 6. Bentuk butir fly ash (Nugraha dan Antoni, 2007) Gambar 5. Bentuk butir Tailing
Gambar 15. Resapan air 10 menit, faktor w/(c+T) = 0,45
Gambar 16. Resapan air 24 jam, faktor w/(c+T) = 0,45
Gambar 17. Resapan air 10 menit, faktor w/(c+T) = 0,55
Gambar 18. Resapan air 24 jam, faktor w/(c+T) = 0,55
Dari hasil pengujian didapatkan bahwa resapan 10 menit untuk semua sampel pada faktor w/(c+T) = 0,45 masih memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990. Pada faktor w/(c+T) = 0,55, terjadi peningkatan kekedapan beton pada semua jenis sampel. Pada uji resapan 10 menit semua sampel memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990, namun pada uji perendaman 24 jam semua sampel tidak memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990 pada umur 28 hari tetapi pada umur 91 hari ketentuan tersebut sudah terpenuhi, dimana terjadi peningkatan kekedapan beton yang cukup besar.
3. 7. Rembesan Air pada Beton
Gambar 19. Kedalaman rembesan, faktor w/(c+T) = 0,45
Gambar 20 memperlihatkan kedalaman rembesan lebih kecil 11,42% pada kadar 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 14 28 42 56 70 84 98 R esap an A ir ( % )
Waktu Uji (hari) Kadar Tailing 0 % Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Resapan 10 menit (SNI)
0 2 4 6 8 10 0 14 28 42 56 70 84 98 R esap an ai r ( % )
Waktu Uji (hari) Kadar Tailing 0 % Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Resapan 24 jam (SNI)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 14 28 42 56 70 84 98 R es ap an A ir ( % )
Waktu Uji (hari) Kadar Tailing 0 % Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Resapan 10 menit (SNI)
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 14 28 42 56 70 84 98 R esap an ( % )
Waktu Uji (hari) Kadar Tailing 0 % Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Resapan 24 jam (SNI)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 0 14 28 42 56 70 84 98 K ed al am an R em b es an (cm )
Waktu Uji (hari) Kadar Tailing 0% Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Agresif Kuat (SNI) Agresif Sedang (SNI)
tailing 10%, dibanding kadar tailing 0% pada umur 28 hari. Hal tersebut terjadi juga pada umur 91 hari, lebih kecil 10,86%. Adanya kapur bebas dalam beton membuat beton berpori dan mudah ditembus air. Dengan adanya pozzolan yang dapat bereaksi dengan kapur bebas menghasilkan kalsium silikat hidrat yang padat dan kuat, menjadikan beton menjadi lebih kedap air.
Gambar 20. Kedalaman rembesan, faktor w/(c+T) = 0,55
3. 8. Modulus Elastisitas Beton
Gambar 21 memperlihatkan persamaan modulus elastisitas untuk kadar Tailing 0% E = 4122 √ + 1286, dan setrusnya pada kadar Tailing 10%, 15% dan 20% diperoleh persamaan modulus elastisitas berturut-turut E = 5117 √ –3940, E = 3348 √ + 6407 dan E = 3088 √ + 6738. Dari persamaan-persamaan di atas terlihat ada hubungan antara kadar tailing dengan modulus elastisitas. Modulus elastisitas yang paling besar terdapat pada beton dengan kadar tailing 10% dan turun pada kadar Tailing 15% dan 20%.
Gambar 21. Hubungan √f'c dan Modulus Elastisitas, kadar Tailing 0%
Gambar 22. Hubungan √f'c dan Modulus Elastisitas, kadar Tailing 10%
3. 9. Kajian Ekonomi
Kajian ekonomi ditinjau pada kabupaten Merauke, dimana harga semen sebesar Rp. 2.500,- per kilogram. Harga dasar tailing sebesar Rp. 320.000,- per meterkubik. Proses produksi diperkirakan sebesar 50% dari harga tailing, diperoleh harga Tailing lolos No. 200 lebih murah Rp. 1.826,93 per kilogram atau 73,08 %.
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 14 28 42 56 70 84 98 K ed al aman R emb esan (cm)
Waktu Uji (hari)
Kadar Tailing 0 % Kadar Tailing 10 % Kadar Tailing 15 % Kadar Tailing 20 % Agresif Kuat (SNI) Agresif Sedang (SNI)
y = 4700x + 6E-10 y = 4122.9x + 1286.8 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 M o d u lu s E la s tis it a s B e to n ( M P a ) √f'c SNI 03-2847-2002 Kadar Tailing 0 % Linear (SNI 03-2847-2002) Linear (Kadar Tailing 0 %)
y = 4700x y = 5117.3x - 3940 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 4 5 6 7 8 M o d u lu s El asti si tas B eto n (M Pa ) √f'c SNI 03-2847-2002 Kadar Tailing 10 % Linear (SNI 03-2847-2002) Linear (Kadar Tailing 10 %)
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4. 1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Sifat fisik dan kimia tailing dari penelitian ini diperoleh :
Berat jenis adalah 2,784. Berat jenis jenuh kering muka (SSD) adalah 2,820, sedang penyerapan air sebesar 0,81%. Tailing lolos ayakan N0. 200 memiliki fraksi terlarut dalam air sebesar 1,57%. Ini memenuhi syarat SNI 06-6867-2002. Persen silika yang bersifat amorphous dalam tailing sebesar 54,06 %.
2. Dari hasil penelitian diperoleh berat jenis beton antara 2,3653 sampai 2,4031 itu berarti masuk dalam kategori beton normal (2,2 – 2,5). 3. Resapan 10 menit untuk semua
sampel pada faktor w/(c+T) = 0,45 berada antara 1,61 sampai 2,18 pada umur 28 hari. Ini memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990. Namun pada perendaman 24 jam, untuk beton dengan kadar tailing 20% sebesar 8,37 (tidak memenuhi syarat SNI 03-2914-1990).
4. Pada faktor w/(c+T) = 0,55, persentase berat air yang mampu diserap pada perendaman 10 menit berada antara 1,50% sampai 1,71%, memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990, namun pada uji perendaman 24 jam semua sampel tidak memenuhi ketentuan SNI 03-2914-1990, nilainya antara 8,98% sampai 9,97% pada umur 28 hari. Pada umur 91 hari ketentuan tersebut sudah terpenuhi, dimana terjadi peningkatan kekedapan beton yang cukup besar. 5. Pada faktor w/(c+T) = 0,55,
kedalaman rembesan beton dengan kadar tailing 10% lebih kecil 11,42% dari kedalaman rembesan pada beton dengan kadar tailing 0% pada umur 28 hari. Hal tersebut juga terjadi pada umur 91 hari, lebih kecil 10,86%. 6. Persamaan Modulus Elasitisitas untuk
masing-masing variasi kadar Tailing
berturut-turut diperoleh : untuk kadar Tailing 0%, 10%, 15% dan 20% adalah E = 4122 √ + 1286, E = 5117 √ – 3940, E = 3348 √ + 6407 dan E = 3088 √ + 6738. 7. Jika digunakan sebagai bahan
pengganti semen sebagian, harganya lebih murah Rp. 1.826,93 per kilogram atau 73,08 %.
4. 2. Saran
1. Penggunaan Tailing lolos ayakan No. 200 sebagai bahan pengganti semen disarankan untuk beton yang perawatannya relatif lebih lama, dengan menggantikan semen maksimal 10%.
2. Penggunaan Tailing lolos ayakan No. 200 sangat cocok pada beton massa. Dimana pada beton massa lebih mengutamakan kontrol terhadap panas hidrasi.
3. Tailing dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan Semen Portland Pozzolan (PPC), karena memiliki sifat pozzolanic.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional, 2002, Spesifikasi Abu Terbang dan Pozzolan lainnya untuk digunakan dengan Kapur (SNI 06-6867-2002), Dougall J, 1995, Tailing Tidak Berbahaya,
apakabar@access.digex.net, Fri Dec
08 1995 - 06:34:00 EST, Diakses tanggal 4 Februari 2008.
DPU Yayasan LPMB, 1990, Spesifikasi Beton Bertulang Kedap Air (SNI 03-2914-1990), Bandung
DPU Yayasan LPMB, 1990, Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal (SNI 03-2834-1993), Bandung.
Gambhir M. L., 2004, Concrete Technology, Rayat Institute of Engineering and Information
Technology Railmajra, McGraw-Hill, New Delhi.
ISBN, 2007, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, (SNI 03-2847-2002), Bandung.
Lembaga Afiliasi Penelitian dan Industri (LAPI) ITB, 2006, Pemanfaatan Tailing sebagai Bahan Beton dan Prospek Tailing sebagai Bahan Baku Semen dan Kaca, Presentase power point.
Mulyono T., MT., 2005, Teknologi Beton, Penerbit ANDI, Yogyakarta
Newman J., 2003, Advanced Concrete Technology Constituent Material, Department Civil Engineering, London.
Nugraha P. dan Antoni, 2007, Teknologi Beton dari material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi, LPPM Universitas Kristen Petra, Penerbit Andi, Yogyakarta.
Tjokrodimulyo K., 2007, Teknologi Beton, Biro Penerbit KMTS FT UGM, Yogyakarta
Triwulan dan Marwan, 1995, Reaktifitas Fly Ash (Abu Terbang Ex Batubara) serta Pengaruhnya pada Perekat Beton, Jurnal Teknologi dan Rekayasa Sipil “Torsi”
