PENGARUH AKIBAT ADANYA BAHAN SUBSTITUSI ABU
CANGKANG TELUR SEBAGAI TAMBAHAN SEMEN DAN
KERAK BOILER SEBAGAI SUBSTITUSI PASIR
Michael1, Nursyamsi2, Emilia Kadreni3, dan Torang Sitorus4
1Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl, Perpustakaan Kampus USU Medan 20155 INDONESIA E-mail: michaeldai.md@gmail.com
2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl, Perpustakaan Kampus USU Medan 20155 INDONESIA E-mail: njnursyamsi@gmail.com
3Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl, Perpustakaan Kampus USU Medan 20155 INDONESIA E-mail: emiliakadreni@gmail.com
4Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl, Perpustakaan Kampus USU Medan 20155 INDONESIA E-mail: torangs02@gmail.com
Abstrak
Beton biasanya digunakan dalam berbagai bidang seperti pada bidang konstruksi, drainase, jalan raya. Untuk penggunaannya yang cukup luas, penggunaan material pembuatan beton akan semakin cepat berkurang. Oleh karena itu digunakan material lain sebagai substitusi ataupun pengganti yang lebih ekonomis. Material yang digunakan abu kerak boiler (AKB) sebagai bahan substitusi pasir dan abu cangkang telur (ACT) sebagai bahan tambahan pada semen. Variasi pencampuran material AKB (10%, 15%, dan 25%) dan ACT (5% dan 7.5%). Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan jumlah benda uji sebanyak 42 buah. Jumlah benda uji untuk pengujian kuat tekan dan pengujian kuat tarik belah masing-masing 3 buah. Pengujian kuat tekan, kuat tarik belah, dan absorbsi dilakukan pada umur 28 hari. Hasil pengujian kuat tekan mengalami penurunan dan hasil pengujian kuat tarik belah mengalami kenaikan, sehingga pada penelitian selanjutnya diperlukan variasi yang lebih spesifik.
Kata kunci: semen, pasir, beton
ABSTRACT
Concrete is usually used in various fields such as in the fields of construction, drainage, highway. To use a fairly extensive, use of materials concrete production will be quickly reduced. Therefore, another material used as a substitute or replacement for the more economical. The material used is ash crust boiler (ACB) as a substitute material of sand and ash egg shell (ACT) as an additive in cement. Variations material mixing AKB (10%, 15% and 25%) and ACT (5% and 7.5%). The test object used cylindrical specimen number as many as 42 pieces. Number of test specimens for testing compressive strength and tensile strength testing respective sides 3 pieces. Testing compressive strength, split tensile strength, and absorption conducted at 28 days. The test results decreased compressive strength and tensile strength test results sides increases, so further research is needed on a more specific variations.
1. Pendahuluan
Kata beton sering kita jumpai dalam kehidupan sehari – hari. Dalam kegiatan pembuatan jalan, dalam kegiatan konstruksi, dan dalam kegiatan pertanian ataupun perairan hampir semuanya ada yang menyinggung kata beton. Penggunaan beton pasti ada kaitannya dengan penggunaan semen, air, kerikil dan pasir ataupun menggunakan bahan tambahan lainnya untuk mencapai beberapa tujuan yang diinginkan. Oleh sebab itu dalam penelitian ini, penggunaan limbah diutamakan untuk mengurangi masalah global warming dan penumpukan limbah dari pabrik kelapa sawit yang berlebihan.
Limbah cangkang telur sudah banyak digunakan pada pembuatan pupuk, pembasmi hama, pemutih pakaian, dan penggunaanya masih banyak pada indrustri lainnya. Penggunaan limbah dalam penelitian ini disebabkan karena jumlah limbah cangkang telur ini cukup besar meskipun pada industry lain sudah digunakan.
Pada pabrik kelapa sawit, proses penyulingan minyak membutuhkan suhu yang sangat tinggi pada tungku pembakarnya (boiler). Bahan bakar pada boiler menggunakan limbah sawit itu sendiri seperti tandan, fiber, dan cangkang kelapa sawit. Proporsi bahan bakar boiler dalam penelitian ini menggunakan cangkang yang lebih banyak dari fibernya. Sisa pembakaran menghasilkan fly ash dan bottom ash. Bottom ash pada umumnya hanya ditebarkan dijalan-jalan pabrik untuk lintasan truk.
2. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium bahan rekayasa, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penggunaan bahan-bahan pembuat beton menggunakan semen tipe-1 diproduksi PT. Semen Padang, agregat halus diperoleh dari Binjai, batu pecah (Split), air bersih dari PDAM, dan limbah cangkang telur serta limbah kerak boiler. Bahan-bahan tersebut dianalisa sesuai dengan standar yang berlaku di Indonesia yaitu sesuai ASTM dan SNI. Mutu beton yang direncanakan f’c 20 MPa, factor air semen ditetapkan 0.4, menggunakan benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15cm dan tinggi 30cm. Variasi campuran AKB (0%, 10%, 15%, dan 25%) dan ACT ( 0%, 5%, dan 7.5%). Dari hasil perencanaan Mix Design diperoleh:
a. Variasi I (Beton Normal)
Semen : air : pasir : kerikil = 1 : 0,40 : 1,12 : 2,60 b. Variasi II (tambahan 5% CT & 10% AKB)
Semen : air : pasir : kerikil : CT : AKB = 1 : 0,42 : 1,08 : 2,68 : 0,05 : 0,12 c. Variasi III (Tambahan 5% CT & 15% AKB)
Semen : air : pasir : kerikil : CT : AKB = 1 : 0,42 : 1,02 : 2,67 : 0,05 : 0,18 d. Variasi IV (Tambahan 5% CT & 25% AKB)
Semen : air : pasir : kerikil : CT : AKB = 1 : 0,42 : 0,92 : 2,61 : 0,05 : 0,31 e. Variasi V (Tambahan 7,5% CT & 10% AKB)
Semen : air : pasir : kerikil : CT : AKB = 1 : 0,43 : 1,11 : 2,75 : 0,08 : 0,12 f. Variasi VI (Tambahan 7,5% CT & 15% AKB)
Semen : air : pasir : kerikil : CT : AKB = 1 : 0,43 : 1,05 : 2,74 : 0,08 : 0,19 g. Variasi VII (Tambahan 7,5% CT & 25% AKB)
Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk pembuatan beton sampai tahap pengujian benda uji yaitu:
Gambar 1. Diagram Alir Metodologi Penelitian
Mulai
Perumusan Masalah
Persiapan Alat dan Bahan Pembersihan Cangkang Kelapa Sawit
Semen Batu Pecah
Agregat Cangkang Kelapa Sawit
Pasir Air
Pemeriksaan Bahan
Mix Design Perencanaan Tulangan Balok
Pembuatan Benda Uji Silinder
Perawatan Pengujian Slump
Pengujian Kuat Tekan dan Absorbsi
Pembuatan Benda Uji Balok
Perawatan
Pengujian Kuat Lentur dan Pengamatan Pola Retak
Analisis Data
Kesimpulan
3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Waktu Ikat Semen
Tabel 1. Hasil Penelitian Waktu Ikat Semen
Gambar 2. Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat Semen dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Telur 5% dan 7.5% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4
Pada tabel dan grafik diatas, dapat diketahui dengan semakin besar penambahan abu cangkang telur maka proses pengikatan akan semakin cepat berhenti. Maka workabilitas beton akan semakin kecil, proses penyerapan air yang semakin cepat akan membuat beton pecah-pecah. No Waktu Penelitian (menit) Penurunan (cm) Cangkang Telur 5% Cangkang Telur 7.5% 1 30 4.3 4 2 45 4.3 4 3 60 4.3 3.8 4 75 4.3 3.2 5 90 4.3 2.7 6 105 4 2.1 7 120 4 1.3 8 135 4 0.7 9 150 3.5 0 10 165 3.1 -11 180 2.4 -12 195 1.4 -13 210 0.3 -14 225 0 -30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 ACT 5% 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4 4 4 3.7 3.1 2.4 1.4 0.3 0 ACT 7.5% 4 4 3.8 3.2 2.7 2.1 1.3 0.7 0 0 1 2 3 4 5
3.2 Nilai Slump
Tabel 2. Nilai Slump Test
Nilai slump mempengaruhi workabilitas beton, dari tabel diatas dengan adanya campuran abu kerak boiler dan abu cangkang telur membuat workabilitas menurun. Workabilitas yang paling rendah pada abu cangkang telur 7.5% dan abu kerak boiler 25%.
3.3 Absorbsi Beton
Tabel 3. Nilai Absorbsi beton
No Variasi Campuran Nilai Slump
(cm) 1. CT 0% & AKB 0% 15 2. CT 5% & AKB 10% 14 3. CT 5% & AKB 15% 13 4. CT 5% & AKB 25% 13 5. CT 7.5% & AKB 10% 12 6. CT 7.5% & AKB 15% 11 7. CT 7.5% & AKB 25% 10 Variasi Umur (hari) Absorbsi Air (%) CT 0% & AKB 0% 28 0.286889151 CT 5% & AKB 10% 28 1.654268558 CT 5% & AKB 15% 28 1.590719421 CT 5% & AKB 25% 28 0.83167171 CT 7.5% & AKB 10% 28 1.816046134 CT 7.5% & AKB 15% 28 1.561153142 CT 7.5% & AKB 25% 28 0.940453544
Gambar 3. Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Telur 5% dan 7.5% dengan Campuran Abu Kerak Boiler 10%, 15%, dan 25% Terhadap Absorbsi Beton Absorbsi beton akan bertambah semakin besar. Nilai absorbsi terbesar pada abu cangkang telur 7.5% dan abu kerak boiler 10%. Dari grafik dapat disimpulkan semakin besar pertambahan kerak boiler semakin kecil absrobsi beton yang terjadi.
3.4 Kuat Tekan
Tabel 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton
Variasi Umur (hari) Kuat Tekan (Mpa) CT 0% & AKB 0% 28 21.21255 CT 5% & AKB 10% 28 18.1741 CT 5% & AKB 15% 28 18.23071479 CT 5% & AKB 25% 28 20.08021 CT 7.5% & AKB 10% 28 19.47629 CT 7.5% & AKB 15% 28 19.47629 CT 7.5% & AKB 25% 28 19.58953
normal AKB 10% AKB 15% AKB 25% ACT 5% 0.2868891511.6542685581.590719421 0.83167171 ACT 7.5% 0.2868891511.8160461341.5611531420.940453544 0 0.51 1.52 Absorbsi Beton
Gambar 4. Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Telur 5% dan 7.5% dengan Campuran Abu Kerak Boiler 10%, 15%, dan 25% Terhadap Kuat Tekan Beton
Akibat adanya tambahan abu cangkang telur dan abu kerak boiler membuat kuat tekan beton menurun. Namun bila dibandingkan antara abu cangkang telur variasi 5% dengan variasi 7.5%, maka nilai kuat tekan beton akan semakin naik seiring bertambahnya abu kerak boiler. Nilai kuat tekan beton terbesar pada abu cangkang telur 5% dan abu kerak boiler 25%.
3.5 Kuat Tarik Belah
Tabel 5. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah
Variasi Umur (hari) Kuat Tarik (Mpa) CT 0% & AKB 0% 28 8.62 CT 5% & AKB 10% 28 8.03 CT 5% & AKB 15% 28 8.71 CT 5% & AKB 25% 28 8.80 CT 7.5% & AKB 10% 28 7.88 CT 7.5% & AKB 15% 28 7.97 CT 7.5% & AKB 25% 28 9.30
normal AKB 10% AKB 15% AKB 25% ACT 5% 21.2125501318.1740976618.23071479 20.0802076 ACT 7.5% 21.2125501319.4762915819.4762915819.58952583 16 17 18 19 20 21 22
Gambar 5. Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Telur 5% dan 7.5% dengan Campuran Abu Kerak Boiler 10%, 15%, dan 25% Terhadap Kuat Tarik Beton Nilai kuat tarik belah tertinggi pada campuran abu cangkang telur 7.5% dan abu kerak boiler 25%. Pada grafik dapat diliat bahwa seiring penambahan kerak boiler maka kuat tarik belah akan semakin meningkat.
4. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Uji kuat tekan beton pada umur 28 hari menghasilkan kuat tekan yang menurun dengan berbagai variasi jika dibandingkan dengan benda uji normal. Jika dibandingkan 2 jenis variasi campuran (ACT dan AKB) maka kuat tekan semakin meningkat, yang maksimal pada variasi 5% (ACT) dan 25% (AKB).
2. Uji kuat tarik belah menggunakan beton silinder dengan umur 28 hari. Hasil kuat tarik belah juga meningkat bila dibagi dalam 2 jenis variasi campuran. Namun bila beton variasi campuran dibandingkan dengan beton normal, nilai kuat tarik belah memiliki nilai tertinggi pada variasi abu kerak boiler 7.5% dan abu kerak boiler 25%.
3. Nilai absorbsi tertinggi terdapat pada ACT 7.5% dan AKB 10%. Nilai waktu ikat semen semakin menurun seiring bertambahnya ACT dan nilai slump test beton menurun sejalan dengan bertambahnya ACT dan AKB.
Berdasarkan kesimpulan diatas maka diajukan beberapa saran berikut:
1. Dengan variasi yang lebih spesifik, diperlukan perencanaan mix design lebih lanjut supaya didapat nilai kuat tekan yang maksimal.
2. Pengeringan cangkang telur menggunakan pemanas elektrik ataupun oven, bila hanya mengandalkan panas sinar matahari tidak bisa maksimal apalagi pada saat musim hujan. 5. Daftar Pustaka
1. Antoni dan Paul Nugraha. 2007. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi Publishing.
2. ASTM Standards, 2004, ASTM C 150 150 – 04 Standards Specification For Portland Cement, ASTM International, West Conshohocken, PA.
normal AKB 10% AKB 15% AKB 25% ACT 5% 8.622222222 8.02962963 8.711111111 8.8 ACT 7.5% 8.622222222 7.881481481 7.97037037 9.303703704 7 7.58 8.59 9.5
3. Davis, H, E, dkk. 1982. The Testing of Engineering Materials, Auckland: Mc Graw Hill Inc.
4. DPU, 1990, SK SNI T – 15 – 1990 – 03 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal, Yayasan LPMB, Bandung.
5. Fauzi, Y. , 2012. Kelapa Sawit. Edisi Revisi. Penebar Swadanya. Jakarta
6. Gambhir, M.L., 1986, Concrete Technology. Tata Mc Grow Hill Publising Company Limited. New Delhi.
7. Jackson, N. 1977. Civil Engineering Material Third Edition. England: Great Britain, Unwin Brothers.
8. Mietha. 2008. Kandungan Gizi Telur.http://mietha.wordpress.com.
9. Mindess , S., Young , J. F. dan Darwin, D. 2003. Concrete. Sidney : Prentice Hall 10. Mulyono, Tri, Ir. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi Publishing.
11. Mulyono, Tri. 2003, Teknologi Beton, Penerbit ANDI Yogyakarta. 12. Nasution.1997.kebutuhan tubuh.Gramedia: jakarta
13. Nawy, Edward G. (1998). “Beton Bertulang (Suatu Pendekatan Dasar)”. Bandung : Refika Aditama.
14. Neville dan Brooks, 1987, Bahan Dan Praktek Beton, penerbit Erlangga, Jakarta.
15. Pardamean M. 2014. Mengelola Kebun dan Pabrik Kelapa Sawit Secara Profesional. Penebar Swadaya. Jakarta.
16. Rajput, R.K. 2000. Engineering Materials. New Delhi, India: S. Chand & Company Ltd New Delhi, India.
17. Sastrosayono, S., 2003. Budidaya Kelapa Sawit. Agromedia Pustaka, Jakarta 18. Schaafsma.2000.makanan dan minuman.Gramedia: jakarta
19. Sipil Fakultas Teknik UGM, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta.
20. Siregar, Pordinan.2008. Pemanfaatan Abu Kerak Boiler Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Campuran Semen Pada Beton, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 21. Sunarko. 2009. Budi Daya Dan Pengelolaan Kebun Kelapa sawit dengan system
Kemitraan. Cetakan Pertama.Jakarta: Agromedia Pustaka.
22. Tjokrodimuljo, K., 1992, Bahan Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
23. Tjokrodimuljo, K., 1996, Teknologi Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
24. Tjokrodimuljo, Kardiyono. 2007. Teknologi Beton. Biro Penerbit Jurusan Teknik
25. Winarno, F.G. dan S. Koswara. 2002., Telur : Komposisi, Penanganan dan Pengolahannya, M-Brio Press, Bogor.
