PENGARUH PERBEDAAN SUMBER FLY ASH TERHADAP
KARAKTERISTIK MEKANIK HIGH VOLUME FLY ASH
CONCRETE
NASKAH PUBLIKASI
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat S1 TeknikSipil
diajukanoleh :
SITI KHOLISHOH
NIM :D 100 100 062
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
PENGARUH PERBEDAAN SUMBER
FLY ASHTERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK
HIGH VOLUME FLYASH CONCRETESiti Kholishoh (D100 100 062)1) 1)
Jurusan Teknik Sipil FT Universitas Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura Surakarta
e-mail : cholis_elipo04@yahoo.com
ABSTRACT
This research was carried out by using fly ash from power plant fly ash Jepara and coming from UD Sinar Mandiri Mojosongo as partial cement replacement material. This study aims to determine the effect of different sources of fly ash on the mechanical characteristics of concrete with high volume fly ash mixtures. This study used a test specimen in the form of cubes, cylinders and beams. After doing research and testing results show that the fly ash from the power plant Jepara including specification of class C, while the fly ash from the UD Sinar Mandiri Mojosongo not included in the specification of the class C, M, and N. The results show the compressive strength, tensile strength and strong bending in the normal concrete are higher. While normal concrete absorbs more water than the concrete mixed with high volume of fly ash.
Keywords:concrete, fly ash, the mechanical characteristics of concrete ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan fly ash dari PLTU Jepara dan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo sebagai bahan pengganti sebagian semen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan sumber fly ash terhadap karakteristik mekanik beton dengan campuran high volume fly ash. Penelitian ini menggunakan benda uji yang berbentuk kubus, silinder dan balok . Setelah dilakukan penelitian dan pengujian hasilnya menunjukkan bahwa fly ash dari PLTU Jepara termasuk spesifikasi kelas C, sedangkan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo tidak termasuk dalam spesifikasi kelas C, F, dan N. Hasil pengujian menunjukkan kuat tekan, kuat tarik dan kuat lentur pada beton normal hasilnya lebih tinggi. Sedangkan beton normal lebih menyerap air dari pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash.
PENDAHULUAN
Beton merupakan suatu komposisi dari bahan semen, agregat halus, agregat kasar dan air. Salah satu bahan yang digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen adalah fly ash. Fly ash merupakan sisa pembakaran dari batu bara. Unsur yang terkandung dalam fly ash (abu terbang) antara lain Oksida Silika (SiO2), Oksida Alumina (Al2O3), Oksida besi (Fe2O3), dan Trioksida Sulfur (SO3). Apabila direaksikan secara kimia dengan temperature biasa maka akan membentuk senyawa yang sifatnya mengikat (Nugraha dan Antoni, 2007).
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbedaan sumber fly ash terhadap karakteristik mekanik beton dengan menggunakan campuran high volume fly ash. Dimana high volume fly ash yang dimaksud, dengan menggunakan proporsi fly ash lebih tinggi berkisar 50% sebagai pengganti sebagian semen. Karakteristik mekanik beton yang dimaksud adalah kuat tekan, kuat tarik belah, kuat lentur, berat isi beton, dan serapan air beton (Kurniawandy, dkk.2011).
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana rancangan campuran high volume fly
ash untuk pembuatan beton mutu normal? 2. Bagaimana cara untuk mengetahui karakteristik
mekanik pada beton?
3. Bagaimana perbandingan antara campuran beton normal dengan campuran yang menggunakan bahan fly ash?
Adapun batas masalah yang dibatasi dalam penelitian ini adalah :
1. Semen yang digunakan adalah semen PPC.
2. Bahan pengganti sebagian semen yang digunakan untuk campuran beton adalah fly ash
dari PLTU Jepara dan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo.
3.Pengujiannya antara lain kuat tekan, kuat tarik belah, kuat lentur, berat isi, dan serapan air beton.
LANDASAN TEORI
Bahan-Bahan Campuran Beton
Bahan-bahan yang digunakan untuk campuran beton terdiri dari semen, agregat halus, agregat kasar, air, dan bahan pengganti sebagian semen bila diperlukan. Dalam perencanaan suatu campuran bahan-bahan material harus memenuhi syarat.
Bahan campuran beton :
1.Semen Portland
Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen Portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk Kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambah lain (SNI 15-2049-2004).
2. Agregat
Mengingat bahwa agregat menempati 70-75% dari total volume beton maka kualitas agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas beton. Dengan agregat yang baik, beton dapat dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable) dan ekonomis. Agregat itu dibedakan menjadi 2
macam yaitu agregat halus dan agregat kasar (ASTM C33-86 dalam Subakti,1995)
3.Air
Air merupakan suatu pembentuk campuran beton untuk memicu suatu reaksi kimia pada semen dan untuk membasahi agregat dalam suatu campuran beton serta mempermudah dalam pekerjaan beton. Syarat umum air yang bisa digunakan untuk campuran beton antara lain : air harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton (ACI 318-89:2-2) dalam (Mulyono, 2004:53).
4.Fly Ash
Fly ash (abu terbang) adalah bagian dari sisa pembakaran batu bara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap dan industri yang berbentuk partikel halus dan bersifat pozzoland, berarti abu terbang tersebut dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar (24°C-27°C) dengan adanya media air membentuk senyawa yang sifatnya mengikat (Tjokrodimulyo, 1996) dalam (Suarnita, 2011). Menurut ASTM C 618-03 fly ash itu dibagi menjadi 3 kelas yaitu kelas C, kelas F, dan kelas N.
METODE PENELITIAN
uji yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
Tabel 1. Ukuran Penampang Benda Uji
No Pengujian Ukuran (cm) Umur (hari) menentukan proporsi suatu bahan material dalam membuat campuran beton.
Tabel 2. Proporsi Campuran Beton
No Nam berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo
Tahap-Tahap Penelitian
1. Tahap I (Persiapan)
Pada tahap ini semua bahan material dan alat-alat yang diperlukan harus dipersiapkan terlebih dahulu.
2. Tahap II (Uji Bahan Material)
Bahan untuk pembuatan campuran beton dilakukan pengujian. Bahan yang di uji antara lain agregat halus, agregat kasar dan fly ash. 3. Tahap III (Pembuatan Benda Uji)
Semua bahan yang sudah memenuhi syarat kemudian dicampur dan diaduk menjadi satu serta dilakukan pengujian slump.
4. Tahap IV (Perawatan Benda Uji)
Benda uji yang sudah dibuat kemudian dilakukan perawatan dengan cara direndam didalam air sampai dengan umur yang ditentukan.
5. Tahap V (Pengujian)
Setelah dilakukan perawatan kemudian benda uji dilakukan pengujian. Pengujian ini
meliputi kuat tekan, kuat tarik belah, kuat lentur, berat isi beton, dan serapan air beton. 6. Tahap VI (Analisis Data)
Pada tahap ini data yang diperoleh dari hasil pengujian lalu dianalisis dan dibahas.
7. Tahap VII (Kesimpulan)
Maka pada tahap inin baru bisa disimpulkan berdasarkan data yang sudah dihasilkan dan dianalisis sesuai dengan tujuan penelitian.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian yang dilakukan dilaboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta , merupakan suatu pencarian data yang mengacu pada perumusan masalah, yaitu untuk mengetahui bahan-bahan material yang digunakan sudah memenuhi syaratatau tidak, dan untuk mengetahui pengaruh penambahan high volume fly ash.
Hasil Pengujian Agregat
Pengujian agregat meliputi kandungan zat organic, kandungan lumpur, berat jenis, serapan air, dan gradasi.
Tabel 3. Hasil Pengujian Agregat
Jenis
Gambar 1. Grafik hubungan antara ukuran ayakan
dengan presentase lolos komulatif
Dari gambar 1 bahwa agregat masuk pada gradasi 3.Sehingga agregat halus termasuk pasir halus (Mulyono, 2004).
Gambar 2. Grafik hubungan antara ukuran ayakan dengan presentase lolos komulatif
Dari gambar 2 agregat kasar masuk pada batas gradasi agregat untuk besar butir maksimum 20 mm (Mulyono, 2004).
Hasil Pengujian Fly Ash
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kandungan unsur kimia yang terdapat di dalam fly ash baik yang berasal fly ash dari PLTU Jepara maupun fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo.
Tabel 4. Senyawa Kimia pada Fly Ash
Senyawa Kelas
Tabel 5. Hasil Pengujian Fly Ash
No Parameter Kode Benda Uji Satuan
(sumber : hasil penelitian)
Dari kadar (SiO2+Fe2O3+Al2O3) didapat
benda uji A (fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo) sebesar 44.4538% dan benda uji B (Fly ash dari PLTU Jepara) sebesar 51.745% sehingga benda uji A tidak termasuk kelas C dan
Hasil Pengujian Slump
Masing-masing campuran adukan beton dilakukan pengujian slump. Nilai slump diperlukan untuk mengetahui tingkat kinerja beton dari campuran beton.
Tabel 6. Hasil Pengujian Slump
No Nama Nilai Slump Satuan
1 K1 5 cm
2 K2 5.5 cm
3 K3 3 cm
(Sumber : hasil penelitian) Keterangan :
K1 = Beton normal
K2 = Beton yang dicampur dengan fly ash dari PLTU
K3 = Beton yang dicampur dengan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo. Beton yang dicampur dengan high volume fly ash dari PLTU Jepara, nilai slump yaitu 5.5 cm sedangkan beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo, nilai slump yaitu 3 cm. Sehingga dengan penurunannya sedikit maka beton segar masih terlihat kental sehingga dapat mempengaruhi kekuatan beton.
Batas Atas Gradasi 3 Persentase Lolos
Hasil Karakteristik Mekanik Beton
1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Tabel 7. Analisis Kuat Tekan Beton
(sumber : hasil penelitian)
Berdasarkan rata-rata kuat tekan dan benda uji maka dapat digambarkan grafik sebagai berikut :
Gambar 3. Grafik hubungan rata-rata kuat tekan beton dengan umur beton
Dari gambar 3 maka dapat dilihat bahwa semakin bertambahnya umur beton maka kekuatan beton semakin bertambah. Tetapi pada penelitian ini beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari PLTU Jepara kekuatan beton yang berumur 28 hari mengalami penurunan. Kemungkinan disebabkan terlalu kentalnya beton segar dan nilai slump yang rendah serta bisa
mengakibatkan keropos pada benda uji sehingga mempengaruhi penurunan kekuatan beton. Beton yang dicampur dengan high volume fly ash pada beton, kekuatan beton yang dihasilkan juga menurun (Kurniawandy, dkk. 2011).
Bila dibandingkan nilai kekuatan beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari PLTU jepara dan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo nilai kekuatannya lebih tinggi fly ash dari PLTU jepara. Jadi fly ash dari PLTU lebih baik digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam campuran beton dari pada fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo.
2. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Tabel 8. Analisis Kuat Tarik Belah
Kode Umur
(sumber : hasil penelitian)
Berdasarkan rata-rata kuat tarik belah beton dan benda uji pada beton normal dan beton yang dicampur dengan high volume fly ash maka di dapatkan gambar diagram rata-rata kuat tarik belah beton sebagai berikut:
mempengaruhi penurunan kuat tarik belah beton (Kurniawandy, dkk. 2011). Bila dibandingkan fly ash dari PLTU Jepara itu lebih baik dari pada fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo.
3. Hasil Pengujian Kuat Lentur Tabel 9. Analisis Kuat Lentur
Kode Umur
(sumber : hasil penelitian)
Berdasarkan rata-rata kuat lentur beton maka di dapatkan gambar sebagai berikut:
Gambar 5. Diagram hasil rata-rata kuat lentur beton Dari pengujian kuat lentur beton pada umur 56 hari dapat diketahui pola retak beton yang diakibatkan momen dan lendutan yang terjadi.
Dari gambar 5 terlihat bahwa beton normal hasil rata-rata kuat lentur beton lebih tinggi dari pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash (Dewangga,dkk.2013). Fly ash yang berasal dari Sragen nilai kuat lentur beton hampir mendekati fly ash dari PLTU Jepara. Jika di bandingkan dengan beton normal, fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo nilai kuat lentur beton sepertiga dari beton normal.
4.Hasil Pengujian Berat Isi Beton Tabel 10. Analisis Berat Isi Beton
Kode Berat Cetakan
(sumber : hasil penelitian)
Dari tabel 10 dapat digambar diagram rata-rata berat isi beton sebagai berikut :
Gambar 6. Diagram hasil rata-rata berat isi beton Dari gambar diatas berat isi beton pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash. Pada penelitian ini didapat berat isi beton yang tertinggi fly ash dari PLTU Jepara, sedangkan pada penelitian yang lain berat isi beton normal hasilnya lebih tinggi dari pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash (Suwarnita, 2011), (Sebayang, 2010), (Armeyn, 2014). Hal ini kemungkin ini disebabkan kurangnya pemadatan pada saat pembuatan benda uji.
5. Hasil Pengujian Serapan Air Beton Tabel 11. Analisis Serapan Air Beton
Gambar 7. Diagram hasil rata-rata serapan air beton Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa beton normal pada pengujian serapan air beton hasilnya lebih tinggi yaitu 9.448 %. Sedangkan beton yang dicampur dengan high volume fly ash dari PLTU hasilnya 8.745%. Dan beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo hasilnya 8.786%. Maka beton normal lebih menyerap air dari pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash (Andoyo, 2006).
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut :
1. Beton normal mempunyai kekuatan lebih tinggi dibandingkan dengan beton high volume fly ash. 2. Nilai kuat tekan antara beton normal dengan beton yang dicampur dengan high volume fly ash hasilnya lebih tinggi beton normal dan beton yang dicampur dengan high volume fly ash hasilnya rendah.
3. Presentase kuat tarik belah beton yang berumur 56 hari, beton yang dicampur dengan high volume fly ash dari PLTU Jepara mengalami penurunan 36 % dari beton normal. Sedangkan beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo presentase penurunannya 41 % dari beton normal.
4. Kuat lentur pada umur 56 hari beton normal hasilnya lebih tinggi. Beton yang dicampur dengan high volume fly ash dari PLTU Jepara presentase penurunan kuat lenturya berkisar 31% dari beton normal. Beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo hasil pengujian kuat lentur mengalami penurunan 38% dari beton normal.
5. Pada pengujian serapan air beton, beton normal lebih banyak menyerap air dibandingkan dengan beton yang dicampur dengan high volume fly ash. Beton yang dicampur dengan high volume fly ash dari PLTU Jepara lebih sedikit menyerap air dari pada beton yang dicampur dengan high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo.
6. Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo tidak masuk dalam spesifikasi kelas C, kelas F dan kelas N.
Hal-hal yang perlu disarankan dari penelitian ini dan untuk penelitian selanjutnya dengan memanfaatkan fly ash antara lain :
1. Dalam pembuatan campuran beton slump harus diperhatikan.
2. Pada saat pembuatan beton sebaiknya menggunakan semen portland tipe 1.
3. Untuk penelitian high volume fly ash selanjutnya dengan menggunakan fas rendah serta ditambah dengan superplastisizer.
DAFTAR PUSTAKA
ACI 363R-92. 1992. State of the Art Report on High Strength Concrete.
America Concrete Institute. ACI 318-89 Building Code Requirements for Reinforce Concrete. Part II. Material Concrete Quality. FifthAdition. Skokie. Illinois. PCA.1990.
Armeyn 2014. Kuat Tekan Beton Dengan Fly Ash Ex. PLTU SIJANTANG SAWAHLUNTO. Jurnal Momentum, 16 (2).
ASTM. 1995. Concrete and Agregat. Annual Book of ASTM Standart, 4(2). Philadelphia: ASTM, 1995.
ASTM C 469-94-02. Standart Test Method for
Static Modulus of Elasticity and Poissons’s
Ratio of Concrete in Compression.
ASTM C 642-97. Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete.
Helmuth, R. 1987. Fly ash in cement and concrete. Skokie, III.: Portland Cement Association. http://normanray.files.wordpress.com/2010/10/kuli
ah-5a-admixtures.pdf
Istianto, Muson M. 2010. Kajian Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton dengan Bahan tambah Metakolin dan Serat. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universits Sebelas Maret Surakarta. Kaur, Inderpreet. 2005. Mechanical Properties of
High Volume Fly Ash (HVFA) concrete Subjected to Elevated Temperatur up to
120˚C. Departemen of Civil Institute of
Engineering & Technology (Deemed University) Patiala.
Kohubu, M. 1969. Fly ash and fly ash cement. In Proceedings, Fifth international
symposium on the chemistry of cement (1968). Part IV, 75-105. Tokyo: Cement Association of Japan.
Kurniawandy, A., Djauhari, Z., Napitu, E. T., 2011. Pengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Beton Mutu Tinggi. Jurnal Teknologi, 11 (1), 55-99.
Mehta, P. Kumar. 2004. High Performance High Volume Fly Ash Concrete for Sustainable Development. International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology. University of California, Berkeley, USA.
Mulyono,Tri. 2004. Teknologi Beton. (2nd ed). Yogyakarta : Andi.
Nawy, Edward G. 1990. Reinforce Concrete a Fundamental Approach. Terjemahan. (1st ed). Bandung : PT. Erisco.
Nugraha, Paul & Antoni. 2007. Teknologi beton. Yogyakarta : Andi.
Pitroda, J., Umrigar, F. S., Vidyanagar, V., dkk. 2013. Evaluation of Sorptivity and Water Absorpsion of Concrete with Partial Replacement of Cement by thermal Industry waste (Fly Ash). International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), 2 (7). pemanfaatan Abu Ampas Tebu sebagai Substitusi Parsial Semen dalam Campuran Beton Ditinjau terhadap Kuat Tarik Lentur dan Modulus Elastisitas. Jurnal Sipil Statik, 9 (2), 82-89.
Sebayang, Surya. 2010. Pengaruh Kadar Abu Terbang Sebagai Pengganti Sejumlah Semen Pada Beton Alir Mutu Tinggi. Jurnal Rekayasa, 14 (1).
SK SNI T15-1991-03. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum. SNI 1970:2008. Cara Uji Berat Jenis dan
Penyerapan Air Agregat Halus. Badan Standardisasi Nasional (BSN).
SNI 03-1972-1990. Metode Pengujian Slump Beton. Departemen Pekerjaan Umum.
SNI 03-1974-1990. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Badan Standarisasi Nasional (BSN). SNI 03-2491-2002. Metode Pengujian Kuat Tarik
Belah Beton. Badan Standarisasi Nasional (BSN).
SNI 03-2493-1991. Metode Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium. Pusjatan-Balitbang
Pekerjaan Umum.
SNI 03-2816-1992. Metode Pengujian Kotoran Organik dalam Pasir untuk Campuran Mortar atau Beton. Pusjatan-Balitbang Pekerjaan Umum.
SNI 03-2834-2000. Tata cara pembuatan rencana
campuran beton normal. Badan
Standardisasi Nasional (BSN).
SNI 03-4154-1996. Metode Pengujian Kuat Lentur Beton dengan Balok Uji Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung. Badan Standarisasi Nasional (BSN).
