4. HASIL DAN ANALISA
Pada penelitian mengenai pengaruh substitusi parsial semen dengan cangkang telur ayam dan fly ash terhadap karakteristik mortar beton, didapatkan hasil dari beberapa pengujian berupa compression strength, setting time, flow table danwater absorption. Semua hasil dari penelitian tersebut disajikan dalam bentuk grafik dan tabel. Pada penelitian ini terdapat 2 variabel control yaitu mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%). Pada penelitian ini juga dilakukan percobaan dengan menggunakan cangkang telur ayam yang dipanaskan suhu 105ºC, namun hasil kuat tekan mortar beton semakin menurun seiring bertambahnya kadar cangkang telur ayam. Hasil kuat tekan dari percobaan tersebut disajikan dengan sample umur 28 hari dan dapat dilihat pada lampiran 1.
4.1 Hasil dan Analisa Pengujian Compression Strength / Kuat Tekan Pengujian kuat tekan dalam penelitian ini menggunakan benda uji berupa kubus berukuran 5 x 5 x 5 cm3. Penelitian ini mengacu pada ASTM C109.
Pengujian kuat tekan ini dilakukan pada mortar berumur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari.
Pada setiap tabel hasil pengujian juga akan ditampilkan Δmc 1 (persentase peningkatan mortar beton terhadap mortar beton control 1) dan Δmc 2 (persentase peningkatan mortar beton terhadap mortar beton control 2). Hasil pengujian kuat tekan rata – rata dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata – Rata 7 Hari
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly Ash
Kuat Tekan Rata - Rata 7 Hari (MPa)
Δmc 1 Δmc 2
1 0% 0% 37.2 - -
2 0% 10% 34.67 -6.8 % -
3 5% 10% 39.33 5.73 % 13.44 %
4 10% 10% 37.87 1.8 % 9.23 %
5 15% 10% 36.93 -0.73 % 6.52 %
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata – Rata 14 Hari
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly Ash
Kuat Tekan Rata - Rata 14 Hari (MPa)
Δmc 1 Δmc 2
1 0% 0% 43.6 - -
2 0% 10% 40.8 -6.42 % -
3 5% 10% 50 14.68 % 22.55 %
4 10% 10% 45.2 3.67 % 10.78 %
5 15% 10% 42.67 -2.13 % 4.58 %
6 20% 10% 37.73 -13.46 % -3.07 %
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata – Rata 28 Hari
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly Ash
Kuat Tekan Rata - Rata 28 Hari (MPa)
Δmc 1 Δmc 2
1 0% 0% 52.53 - -
2 0% 10% 53.47 1.79 % -
3 5% 10% 58.67 11.69 % 9.73 %
4 10% 10% 54.93 4.57 % 2.73 %
5 15% 10% 48 -8.62 % -10.23 %
6 20% 10% 44.4 -15.48 % -16.96 %
Dari Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 telah ditunjukkan hasil pengujian kuat tekan rata – rata dari mortar beton yang telah dilakukan pada 7 hari, 14 hari dan 28 hari. Dari 3 tabel tersebut dibuat grafik perbandingan kuat tekan rata - rata antara mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%), mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) dan mortar beton dengan campuran cangkang telur ayam dan fly ash. Masing-masing grafik dari hasil kuat tekan rata - rata mortar beton dapat dilihat pada Gambar 4.1 sampai Gambar 4.3.
Gambar 4.1 Grafik Kuat Tekan Rata - Rata Mortar Beton Umur 7 Hari
Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Rata - Rata Mortar Beton Umur 14 Hari
FA T FA T
Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Rata - Rata Mortar Beton Umur 28 Hari
Dari hasil pengujian kuat tekan mortar beton yang telah ditunjukkan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 dapat dibuat grafik lengkap kuat tekan antara mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%), mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) dan mortar beton dengan campuran cangkang telur dan fly ash pada masing-masing umur.
Grafik lengkap hasil kuat tekan rata – rata mortar beton dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik Lengkap Kuat Tekan Rata - Rata Mortar Beton
T FA
Pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3 dan Gambar 4.4, dapat diketahui bahwa mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) memiliki kekuatan tekan yang lebih rendah daripada mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dikarenakan dengan hanya memberi fly ash dapat mengakibatkan kadar bahan pozzolanik menjadi lebih tinggi sehingga memperlambat panas hidrasi. Tetapi pada umur 28 hari, kuat tekan mortar beton tersebut menunjukkan hasil kuat tekan yang lebih tinggi karena reaksi antara senyawa kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dengan senyawa silika yang ada pada fly ash berlangsung lambat sehingga ikatan kalsium silikat hidrat (C-S-H) terbentuk pada umur tua. Untuk mortar beton dengan kadar cangkang telur ayam 5% dan fly ash 10%, dan dengan kadar cangkang telur ayam 10% dan fly ash 10% memiliki kuat tekan yang lebih tinggi daripada mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%). Hal itu disebabkan adanya proses pengikatan yang baik dan tepat antara kalsium oksida (CaO) dan silikat (SiO2) menjadi ikatan kalsium silikat hidrat (C-S-H) yang berperan penting dalam proses peningkatan kuat tekan dalam campuran mortar beton. Sedangkan mortar beton dengan kandungan cangkang telur ayam 20% dan fly ash 10% memiliki kuat tekan yang lebih rendah daripada mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) dikarenakan kadar cangkang telur ayam yang tinggi dapat menyebabkan kandungan kalsium oksida (CaO) meningkat sehingga pada proses panas hidrasi, zat kalsium oksida yang berlebih akan bereaksi dengan air dan hanya terbentuk menjadi zat kalsium hidroksida (Ca(OH)2). Zat kalsium hidroksida yang berlebih tidak bereaksi dengan silikat (SiO2) sehingga ikatan kalsium silikat hidrat (C-S-H) yang berperan dalam proses perkembangan kuat tekan mortar beton tidak terbentuk sempurna.
Dari Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 juga telah ditampilkan persentase peningkatan kekuatan tekan mortar beton terhadap mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%). Persentase peningkatan tersebut akan ditampilkan dalam suatu grafik pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6
Gambar 4.5 Grafik Peningkatan terhadap Mortar Beton Control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%)
Gambar 4.6 Grafik Peningkatan terhadap Mortar Beton Control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%)
Pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 menunjukkan bahwa penggunaan cangkang telur ayam dan fly ash dengan kadar cangkang telur ayam 5% dan fly ash 10% mengalami peningkatan kekuatan tekan yang lebih besar. Jika dibandingkan dengan mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) , mortar beton dengan kandungan cangkang telur ayam 5% dan fly ash 10%
mengalami peningkatan sebesar 5.73% pada umur 7 hari, 14.68% pada umur 14 hari dan 11.69% pada umur 28 hari. Selain itu, jika dibandingkan dengan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%), mortar beton dengan kandungan cangkang telur ayam 5% dan fly ash 10% mengalami peningkatan sebesar 13.44% pada umur 7 hari, 22.55% pada umur 14 hari dan 9.73% pada umur 28 hari. Pada Gambar 4.7 ditampilkan benda uji mortar beton setelah diuji tekan.
Gambar 4.7 Mortar Beton Setelah Diuji Tekan
Hasil kuat tekan yang diambil hanya dari sample mortar beton yang memiliki mekanisme keruntuhan seperti pada Gambar 4.7 karena menunjukkan tekanan dari mesin tekan kepada mortar beton terjadi secara merata. Pada Gambar 4.8 ditampilkan benda uji yang berumur lebih daro 30 hari. Terlihat bahwa mortar beton pada umur tersebut tidak mengalami retak.
4.2 Hasil dan Analisa Pengujian Setting Time
Pada pengujian ini dilakukan test mengenai waktu pengikatan semen / setting time di mana meninjau initial setting time dan final setting time dari tiap mix design. Penelitian ini mengacu pada ASTM C403M. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan cangkang telur ayam dan fly ash terhadap waktu pengikatan / setting time dari pasta. Hasil dari pengujian setting time disajikan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Setting Time
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly Ash
Initial Setting Time (mins)
Final Setting Time (mins)
1 0% 0% 155 285
2 0% 10% 162 287
3 5% 10% 139 275
4 10% 10% 128 253
5 15% 10% 118 233
6 20% 10% 109 226
Dari Tabel 4.4 dibuat grafik yang menunjukkan hasil pengujian setting time dari setiap mortar beton yang dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Grafik Hasil Setting Time FA T
Pada Gambar 4.9 ditampilkan grafik hasil pengujian setting time pasta pada penelitian yang telah dilakukan. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa pasta control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) memiliki durasi initial setting time dan final setting time yang lebih lama bila dibandingkan dengan pasta control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dikarenakan kandungan silikat (SiO2) meningkat akibat dari pemberian fly ash, sehingga proses panas hidrasi berjalan lebih lambat. Dari Gambar 4.9 dapat diketahui bahwa mortar beton kandungan cangkang telur ayam 20% dan fly ash 10% memiliki durasi initial setting time dan final setting time yang paling cepat. Hal ini dapat terjadi dikarenakan dengan semakin banyak cangkang telur ayam yang diberikan, maka kandungan kalsium oksida (CaO) akan menjadi semakin banyak. Seperti yang telah diketahui bahwa sifat kalsium oksida yang bersifat accelerator dalam proses panas hidrasi semen dapat mengurangi durasi dari setting time pasta itu sendiri, sehingga pasta menjadi lebih cepat mengeras bila dibandingkan dengan pasta control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan pasta control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%).
Dari Gambar 4.9 juga dapat diketahui bahwa durasi initial setting time dan final setting time dari tiap mix design masih sesuai dengan standar ASTM. Standar tersebut menetapkan durasi minimal initial setting time yaitu 60 menit dan durasi maksimal final setting time yaitu 6 - 7 jam.
Berikut ini [pada Gambar 4.10 akan ditampilkan contoh pengujian setting time dari sample pasta yang menggunakan alat vicat needle.
4.3 Hasil dan Analisa Pengujian Flow Table
Pengujian flow table dilakukan untuk menentukan konsistensi dan mengetahui workability dari mortar beton. Pengujian ini mengacu pada ASTM C1437. Hasil pengujian flow table ditampilkan pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Flow Table
Dari Tabel 4.5 akan dibuat grafik yang menunjukkan hubungan antara kadar cangkang telur ayam serta fly ash dengan % flow dari setiap mortar beton yang dapat dilihat pada Gambar 4.11.
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly ash
Sample
Lebar Diameter (mm)
% Flow
Rata Rata
% Flow Do Da Db Dc Dd
1 0% 0%
1 100 170 168 169 172 69.75
69.25 2 100 165 171 167 171 68.5
3 100 171 165 168 174 69.5
2 0% 10%
1 100 168 172 167 175 70.5
72.67 2 100 173 175 177 169 73.5
3 100 178 172 176 170 74
3 5% 10%
1 100 164 165 165 168 65.5
64.92 2 100 167 159 166 167 64.75
3 100 158 168 167 165 64.5
4 10% 10%
1 100 163 159 161 162 61.25
61.67 2 100 160 166 158 163 61.75
3 100 164 157 162 165 62
5 15% 10%
1 100 157 160 155 161 58.25
58.75 2 100 155 159 163 165 60.5
3 100 153 155 160 162 57.5
6 20% 10%
1 100 155 147 156 152 52.5
51.5 2 100 148 154 150 155 51.75
3 100 156 145 155 145 50.25
69.25 72.67
64.92
61.67
58.75
51.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0% 0% 5% 10% 15% 20%
0% 10% 10% 10% 10% 10%
%FLOW
PERSENTASE
Flow Table
FA T
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Kadar Cangkang Telur Ayam serta Fly Ash dengan % Flow
Pada Gambar 4.11 menunjukkan bahwa semakin banyak kadar cangkang telur ayam dan fly ash maka workability/kelecakan cenderung semakin menurun.
Namun, dapat dilihat dari mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0%
dan fly ash 0%) ke mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan adanya fly ash yang memiliki butiran yang berukuran kecil dan halus (10-15 mikron) dan memiliki partikel yang sebagian besar berbentuk bola sehingga dapat menghasilkan workability yang lebih baik. Selanjutnya, jika dilihat pada mortar beton dengan kadar cangkang telur 5%
dan fly ash 10% dan seterusnya, persentase flow menjadi semakin rendah bila dibandingkan dengan mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%). Hal ini dapat terjadi karena bertambahnya kadar cangkang telur yang dapat menyebabkan adonan mortar beton menjadi semakin padat. Selain itu, ukuran bubuk cangkang telur ayam yang lebih besar akan membuat gesekan antar butiran
T : TELUR FA : FLY ASH
Berikut ini akan ditampilkan contoh pengujian flow table pada adonan 4mortar beton saat sebelum diketuk dan saat sesudah diketuk yang dapat dilihat pada Gambar 4.12 dan Gambar 4.13.
Gambar 4.12 Pengujian Flow Table saat Sebelum Diketuk
Gambar 4.13 Pengujian Flow Table saat Sesudah Diketuk
% Flow
Lebar Cetakan Lebar Diagonal
4.4 Hasil dan Analisa Pengujian Water Absorption
Pengujian ini dilakukan sesuai dengan standar ASTM C140. Water absorption didapatkan dari perbandingan antara berat benda uji saat keadaaan saturation dengan berat benda uji kubus 5x5x5 cm3 saat keadaaan kering. Data dari water absorption setiap mix design dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Water Absorption
Mix No
Kadar Cangkang
Telur
Kadar Fly Ash
Sample
Berat Saturation
Ws (gram)
Berat Kering
Wd (gram)
Absorption Rata-Rata Absorbtion
1 0% 0%
1 287.141 265.246 8.25%
8.29%
2 285.717 264.127 8.17%
3 288.693 266.215 8.44%
2 0% 10%
1 296.439 274.927 7.82%
7.84%
2 297.541 275.394 8.04%
3 293.001 272.15 7.66%
3 5% 10%
1 294.953 270.656 8.98%
8.99%
2 293.671 269.204 9.09%
3 295.405 271.273 8.90%
4 10% 10%
1 286.117 259.019 10.46%
10.30%
2 282.231 256.08 10.21%
3 284.33 257.94 10.23%
5 15% 10%
1 280.166 253.7 10.43%
10.46%
2 283.963 257.105 10.45%
3 283.267 256.32 10.51%
6 20% 10%
1 280.823 253.124 10.94%
11.05%
2 286.601 257.98 11.09%
3 285.446 256.91 11.11%
Dari Tabel 4.6 akan dibuat grafik hubungan antara kadar cangkang telur ayam serta fly ash dengan % absorption dari setiap mortar beton yang dapat dilihat pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Grafik Hubungan antara Kadar Cangkang Telur Ayam serta Fly Ash dengan % absorption
Berikut ini juga ditampilkan nilai density dari tiap mortar beton yang dapat dilihat pada Gambar 4.15.
Gambar 4.15 Grafik Density Mortar Beton
8.29 7.84
8.99
10.30 10.46 11.05
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
0% 0% 5% 10% 15% 20%
0% 10% 10% 10% 10% 10%
% ABSORPTION
PERSENTASE
Water Absorption
FA T
T : TELUR FA : FLY ASH
Dari Gambar 4.14 dapat diketahui bahwa pada mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) memiliki % absorption yang paling rendah bila dibandingkan dengan mortar beton lainnya. Hal ini disebabkan karena butiran fly ash lebih halus daripada semen sehingga mampu mengisi pori – pori yang lebih kecil. Ukuran butiran fly ash yaitu sekitar 10-15 mikron sedangkan ukuran butiran semen yaitu 30-40 mikron. Dengan demikian, penggunaan fly ash dapat meningkatkan density dari mortar beton. Nilai density yang meningkat pada mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%) telah ditunjukkan pada Gambar 4.15. Density yang meningkat tersebut akan membuat permeability mortar beton akan berkurang sehingga dapat mencegah penyerapan air yang berlebih. Sedangkan pada mortar beton yang memiliki kadar cangkang telur ayam mulai dari 5% hingga 20% dan kadar fly ash 10% menghasilkan nilai
% absorption yang semakin besar bila dibandingkan dengan mortar beton control 1 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 0%) dan mortar beton control 2 (kadar cangkang telur ayam 0% dan fly ash 10%). Hal ini membuktikan bahwa semakin banyak kadar cangkang telur ayam yang dicampurkan ke dalam mortar beton, maka penyerapan air akan meningkat. Penyerapan air yang meningkat ini disebabkan karena butiran bubuk cangkang telur ayam memiliki ukuran yang lebih besar daripada semen yaitu sekitar 75 mikron sehingga menyebabkan adanya pori – pori kecil yang tidak terisi. Pori – pori yang tidak terisi tersebut akan menyebabkan density mortar beton akan menurun sehingga penyerapan air yang terjadi akan lebih banyak. Density mortar beton yang menurun seiring bertambahnya kadar cangkang telur ayam dapat dilihat pada Gambar 4.15.
