Pengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Beton Mutu ...

TeknobiologiJISATJurnal Ilmiah Sains TerapanLembaga Penelitian Universitas RiauJurnal Teknobiologi, II(1) 2011: 55 – 59ISSN : 2087 – 5428Pengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Beton MutuTinggiAlex Kurniawandy, Zulfikar Djauhari, Elpin Tua NapituJurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas RiauKampus Binawidya Km. 12,5 Simpang Baru, Pekanbaru 28293AbstractThe hight strength concrete has known and use in many construction in Indonesia.This is proven with many contruction such as high rise building and long spanbridge that use it. Right now many research about hight strenght concrete combinewith fly ash. PT. RAPP as one of pulp and paper industries in Riau provience usecoal as energy resources. The waste material from burning process produce flay ashthat can be used. In this research, fine and coarse aggregate was take local sourcethat easy find in Pekanbaru market. The basis material for the establishment ofconcrete mixed with fly ash with various compositions and also assisted with thesuperplasticizer to increase workabilty. Variation content of fly ash used 0%, 15%,20%, 25%, and 30% by weight of cement. The type of specimens was a cylinderwith size 150 mm x 300 mm. The compressive strength is 40 MPa were tested at 28days with a curing process. The test results showed that the highest compressivestrength contained in concrete mixtures with fly ash usage 20% at 41.03 MPa. Thehighest value of splitting tensile strength is 3.18 MPa with 20% fly ash content.Value modulus of Elasticity was 4.27 x 10 4 MPa. The results of this study indicatethe use of fly ash in concrete mixtures optimal in 20%. These were indicated withincrease compressive strength, tensile strength, and modulus of elasticity, while theuse of fly ash above 20% would be decline.Key words: Compressive strenght, Fly ash, Hight strength concrete, ModulusElasticity Splitting tensile strenght1. PendahuluanBeton mutu tinggi telah dikenal dan digunakan dalamdunia konstruksi di Indonesia sejak lama. Hal ini terbuktidengan didirikannya konstruksi bangunan bertingkat tinggidan jembatan bentang panjang dengan menggunakan betonmutu tinggi.Secara umum, beton mutu tinggi dibentuk dari bindermaterial (berupa material yang mempunyai sifatmengikat). Kualitas beton tergantung pada bahan-bahanpenyusunnya dan kualitas campurannya. Peningkatankualitas campuran beton akan menghasilkan beton mututinggi. Kualitas yang baik pada campuran beton denganbahan tambah (admixture), bertujuan untuk mengubah satuatau lebih sifat-sifat bahan penyusun beton dalam keadaansegar maupun setelah keras. Salah satu bahan tambahanyang penting adalah abu terbang (fly ash).Saat ini di Provinsi Riau abu terbang adalah produksampingan dari industri pengolahan kertas PT. RAPP yangmenggunakan batu bara sebagai bahan bakar untukpembangkit tenaga listrik, berupa butiran halus ringan,bundar, serta bersifat pozzolanik. Penambahan abu terbang(fly ash) pada campuran beton bersifat pozzolan, sehinggabisa menjadi bahan tambah mineral yang baik untuk beton.Pozzolan adalah bahan yang mengandung silika danaluminium yang bereaksi secara kimia dengan kalsiumhidroksida pada temperatur biasa membentuk senyawabersifat cementitious (bersifat mengikat).Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untukmengetahui perilaku komposisi campuran yangmenggunakan bahan tambah abu terbang agar diperolehsuatu informasi tentang kualitas campuran yang optimumserta dapat diketahui karakteristik mekanik beton bilamenggunakan fly ash yang berasal dari PT. RAPP tersebut.Karakteristik mekanik beton yang dimaksud adalahmodulus elastis, susut, kuat tekan dan kuat tarik belahbeton mutu tinggi yang dihasilkan dari variasi campuranfly ash berdasarkan berat total semen.Berdasarkan uraian latar belakang di atas, makarumusan masalah penelitian ini adalah untuk mengetahuiperilaku variasi komposisi campuran yang menggunakanbahan tambah abu terbang (0%, 15%, 20%, 25%, 30%),

Alex KurniawandyPengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Betonterhadap karakteristik mekanik beton yang bermutu tinggidengan menggunakan fly ash yang berasal dari PT. RAPP.Tujuan penelitian adalah melakukan kajiandengan variasi komposisi campuran abu terbang terhadapkarakteristik mekanik beton mutu tinggi dengan parametertinjauan adalah modulus elastis, nilai susut, kuat tekan dankuat tarik belah. Melakukan kajian visualisasi antara betonyang mengandung fly ash dan beton normal denganmenggunakan Scanning Electronic Microscope (SEM).Manfaat penelitian ini diharapkan dapat dijadikanacuan dalam melaksanakan pembuatan beton mutu tinggidengan menggunakan material lokal yang terdapat dipasaran Pekanbaru dengan menggunakan Abu terbangyang berasal dari PT. RAPP.Adapun batasan masalah yang dibatasi pada penelitianini adalah:1. Agregat halus yang digunakan berasal dari DanauBingkuang Kabupaten Kampar Propinsi Riau2. Agregat kasar batu pecah yang digunakan berasal dariMerak yang dipasarkan di Rumbai, Pekanbaru3. Bahan tambah yang digunakan adalah abu terbangyang diperoleh dari PT. RAPP Kerinci, KabupatenPelalawan.4. Semen yang digunakan adalah semen Portland tipe Iyakni semen Padang.2. Bahan dan MetodeBahan yang digunakan adalah agregat halus yangberasal dari Danau Bingkuang Kabupaten Kampar danagregat kasar berasal dari Merak yang dipasarkan diRumbai. Semen yang digunakan adalah semen Portlandtipe I yaitu Semen Padang dan air yang digunakan adalahair setempat. Penelitian dilakukan di LaboratoriumTeknologi Bahan Fakultas Teknik Universitas Riau. Padasemen tidak dilakukan pengujian karena semen yangdigunakan telah memenuhi standar uji sesuai denganstandard ASTM C-150 untuk semen Portland biasa(Ordinary Portland Cement).Peralatan yang digunakan adalah peralatan untuk ujisifat – sifat fisik agregat kasar dan agregat halus sertamesin uji tekan. Cetakan benda uji yang digunakan dalampenelitian ini adalah silinder diameter 15 cm dan tinggi 30cm.Pembuatan benda uji beton pada penelitian inidirencanakan sebanyak 40 benda uji untuk semua jenispengujian. Pembuatan benda uji ini dilaksanakan diLaboratorium Teknologi Bahan Fakultas Teknik UNRI.Selanjutnya banyaknya benda uji dapat dilihat pada tabelberikut. Pada Tabel 1 dibawah ini dapat dilihat rincianjumlah sample yang dibuat, dimana 15 benda uji untuk ujiakuat tekan pada umur 28 hari kemudian 10 benda uji untukdilakukan uji tarik, 10 benda uji untuk uji ModulusElastisitas serta 5 benda uji untuk uji nilai susut.Variasi(%)Tabel 2. Rincian benda ujiJenis Pengujian BahanKuatKuatModulusTarikTekanElastisBelahSusutUmur 28 hariUmur30 hari0 3 2 2 115 3 2 2 120 3 2 2 125 3 2 2 130 3 2 2 1Jumlah 15 10 10 5Total40 Sampel(Sumber: Penelitian)Penelitian ini berbentuk faktorial 4x4 dalam rancanganacak lengkap dengan tiga kali ulangan. Faktor pertamaadalah berbagai varietas kedelai terdiri dari 4 taraf yaitu:varietas Wilis, Orba, Kipas Putih, dan Anjasmoro. Faktorkedua adalah berbagai dosis pupuk NPK Organik terdiridari 4 taraf, yaitu: tanpa pemberian NPK organik, , 0 kg,250 kg, 500 kg, dan 750 kg per ha). Hasil pengamatandianalisis ragam (Uji F) dan uji lanjutan Beda Nyata Jujur(BNJ) pada taraf nyata 5%.3. Hasil dan PembahasanPenelitian ini merupakan uji laboratorium yangdilaksanakan di Laboratorium Teknologi Bahan FakultasTeknik Universitas Riau. Seluruh tahap pekerjaan yangdirencanakan pada penelitian ini telah dilaksanakan sesuaidengan prosedur, dimulai dari tahap persiapan bahan danmaterial, tahap pemeriksaan/pengujian karakteristikmaterial/bahan beton, perhitungan campuran beton,pembuatan benda uji, sampai dengan pengujian sifat-sifatmekanik beton serta analisa terhadap Scanning ElectronicMicroscope (SEM) pada campuran beton.Hasil penelitian yang berupa data-data kasar,selanjutnya di analisis untuk mengetahui pengaruh bahantambah dengan menggunakan abu terbang (fly ash) tipe Fyang diperoleh dari PT. RAPP Kerinci, KabupatenPelalawan dan bahan tambah Superplasticizer (Sika NN)terhadap sifat-sifat mekanik beton yang bermutu tinggi.3.1. Nilai Slump (Workability)Kemudahan pengerjaan dapat dilihat dari nilai slump,yang identik dengan tingkat keplastisan dari campuranbeton segar. Semakin plastis beton, semakin mudahpengerjaannya.Hasil pengerjaan sampel beton yang dilakukan denganmenggunakan faktor air semen (fas) yang tetap sesuaidengan mix design, diperoleh nilai slump yang beragamdengan interval antara 40-50 mm. Nilai slump yangberagam dari setiap variasi beton disebabkan olehperbedaan kandungan abu terbang. Hasil pengujian nilaislump pada dapat dilihat pada tabel 3 menunjukkan bahwanilai slump menurun seiring bertambahnya persentase abuterbang dalam campuran beton.NoTabel 3. Nilai Slump Pada Tiap VariasiSlump (mm)VariasiUji 1 Uji 2 Rerata1 0% 50 50 50.056

Teknobiologi Vol. II No.1 : 55 – 59ISSN: 2087 - 54282 15% 45 50 47.53 20% 40 50 45.04 25% 40 45 42.55 30% 40 40 40.0(Sumber: Penelitian)3.2. Kuat Tekan BetonPengujian kuat tekan beton dilakukan untukmemperoleh nilai kuat tekan beton dengan adanyaperbedaan variasi penggunaan abu terbang sebagai bahantambah dari berat semen. Pengujian kuat tekan betondilakukan pada benda uji umur 28. Pada tabel 4 dibawahini dapat dilihat hasil pungujian kuat tekan dengan variasikandungan abu terbang yang di gunakan.Tabel 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan BetonVariasi Fly AshKuat TekanLuas Tampang(mm 2 Rata-Rata)(MPa)0% 17671,45 32.2015% 17671,45 34.8020% 17671,45 41.0325% 17671,45 29.6030% 17671,45 24.50(Sumber: Penelitian)Dari tabel 4 di atas dapat dilihat bahwa kuat tekanbeton yang tertinggi terdapat pada komposisi campurandengan variasi fly ash 20% yaitu sebesar 41.03 MPa, kuattekan beton menurun pada komposisi campuran fly ashdengan variasi 25% , 30% yaitu sebesar 29.6 MPa dan 24.5MPa. Hasil penelitian ini menunjukakan bahwa kenaikankuat tekan optimal yang didapat adalah pada komposisicampuran dengan variasi fly ash sebesar 20% jikadibandingkan dengan komposisi campuran variasi fly ashlainnya.Pengaruh fly ash sebagai bahan tambah pada campuranbeton mengakibatkan terjadinya reaksi pengikatan kapurbebas yang dihasilkan dalam proses hidrasi semen olehsilika yang terkandung dalam fly ash. Selain itu, butiran flyash yang jauh lebih kecil membuat beton lebih padatkarena rongga antara butiran agregat diisi oleh fly ashsehingga dapat memperkecil pori-pori yang ada danmemanfaatkan sifat pozzolan dari fly ash untukmemperbaiki mutu beton. Penggunaan fly ashmemperliahatkan dua pengaruh dalam campuran betonyaitu sebagai agregat halus dan sebagai pozzolan.Pada grafik 1 dibawah ini dapat kita lihat hubungankuat tekan beton dengan peresentase pemakaian fly ash.Dari graik 1 ini dapat dilihat bahwa optimum pemakaianfly ash terjadi pada penggunaan fly ash sebanyak 20%.Kuat tekan beton (MPa)45403530252015105032.2Gambar 1. Hubungan kuat tekan beton dengan persentasepemakaian fly ash terhadap berat semen3.3. Modulus Elastisitas BetonNilai modulus elastisitas beton dihitung berdasarkanASTM C 469 menggunakan kurva hubungan teganganregangan.Pada tabel 5 di bawah ini dapat terlihat nilaimodulus elastis yang berbeda-beda menurut variasi daricampuran beton tersebut. Pada penelitian ini nilai kuattekan beton maksimum umur 28 hari terdapat padakomposisi campuran dengan variasi fly ash 20% yaitusebesar 41.31 MPa dengan nilai modulus elastisitasmaksimum yaitu sebesar 4.2747 x 10 4 MPaTabel 5. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas(Sumber: Hasil Penelitian)Kuat Tekan Pada Umur 28 Hari34.841.033.4. Susut BetonAgregat beton, khususnya agregat kasar menahan susutpasta semen. Pasta semen lebih mempengaruhi susutkering mortar dibandingkan beton. Agregat kasar yangkeras dan kaku lebih sulit menyusut dibandingkan agregatyang lunak. Faktor yang mempengaruhi susut keringadalah jumlah air per satuan volume beton. Susut keringdapat diminimalkan dengan cara mengatur jumlah airsedemikian rupa sehingga kandungannya minimal.Bebagai cara untuk mencapai hal tersebut yakni antaralain: memperbesar kandungan agregat kasar (karena akanmeminimalkan pasta semen), meminimalkan nilai slump,atau menggunakan metode pengecoran yang tidakmembutuhkan banyak air.Gambar 2. dibawah ini menyajikan pengaruhpenggunaan fly ash pada campuran beton terhadap nilaisusut kering yang terjadi selama 30 hari. Hasil peneliatianmengindikasikan bahwa beton yang menggunakan fly ashmemiliki nilai susut kering yang lebih besar dibandingkandengan beton normal.29.60 15 20 25 30variasi fly ash (%)24.557

Alex KurniawandyPengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Beton18001600Susut (x10-6)140012001000800600fly ash 0%fly ash 15%fly ash 20%fly ash 25%fly ash 30%ACI 20940020000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Waktu (Hari)Gambar 2. Perbandingan pengaruh persentase kandunganfly ash pada campuran betonPerbandingan nilai susut kering beton pada umur 30hari antara beton dengan variasi fly ash (15%, 20%, 25%,30%) dan beton normal sangat besar, hasil ini tidak sesuaidengan fungsi pemanfaatan fly ash sebagai bahan tambahpada campuran. Pemanfaatan fly ash sebagai bahan tambahdalam campuran beton dapat mengurangi susut(shrinkage). Perbandingan nilai susut yang sangat besar inidiakibatkan waktu pengamatan yang dilakukan cukupsingkat (30 hari), karena dalam kurun waktu tersebut betonyang diberi bahan tambah fly ash masih mengalamipeningkatan nilai susut yang tidak stabil.3.5. Scanning Electronic Microscope (SEM)Pengujian Scanning Electronic Microscope (SEM)dilakukan untuk mengetahui visualisasi yang terjadi antaramaterial pembentuk beton. Pada Gambar 3 dibawah inimerupakan gambar hasil SEM yang menunjukkan ikatanantara fly ash dengan pasta semen.Gambar 3.a. Hasil Scanning Electronic Microscopeikatan antara fly ash dengan pasta semen.(Hasil pengujian)Gambar 3.b. Hasil Scanning Electronic Microscopeikatan antara fly ash dengan agregat.(Hasil pengujian)4. Kesimpulan dan SaranBerdasarkan hasil pengujian yang dilakukan terhadapperilaku beton mutu tinggi dengan bahan tambah fly ash,maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:1. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kuat tekanmaksimal didapat pada komposisi campuran padavariasi fly ash dengan persentase 20% dari beratsemen yaitu sebesar 41,03 Mpa, sedangkan pemakaianfly ash sebesar 15%, 25% dan 30% akan menyebabkanpenurunan kuat tekan.2. Hasil pengujian Modulus Elastisitas betonmenunjukkan bahwa pada komposisi pemakaian 20%fly ash didapat nilai MOE sebesar 4,2747 x 10 4 MPa.3. Peningkatan kuat tarik beton berbanding lurus dengankuat tekan, sehingga kuat tarik maksimum juga terjadipada kandungan fly ash 20 %.4. Hasil pengujian nilai susut pada penelitian inimemperlihatkan nilai susut yang lebih besar biladibandingkan dengan beton normal dalam jangkawaktu pengamatan 30 hari.5. Hasil pengujian SEM memperlihatkan bahwa ronggapada benda uji dengan menggunakan campuran fly ashlebih kecil dibandingkan dengan beton biasa tanpa flyash.Saran – saran tentang penelitian ini dapat diperhatikandalam menganalisa adalah sebagai berikut:1. Slump rencana dalam disain campuran beton dapatdiperkecil lagi.2. Jangka waktu pengamatan dalam pengujian nilaisusut diperpanjang lagi, supaya mendapatkan hasilyang lebih baik lagi.Dalam menganalisa visual dengan menggunakan SEMdapat dilakukan kajian lebih dalam lagi mengenai reaksikimia dan spektrum reaksi kimia yang didapat dari hasilSEM.58

Teknobiologi Vol. II No.1 : 55 – 59ISSN: 2087 - 5428Daftar PustakaAmerican Concrete Institute (ACI) 211.4R-93. 1998.Guide for Selecting Proportions for High-StrengthConcrete with Portland Cement and Fly Ash.Journal ACI Committee 211.American Concrete Institute (ACI) 209R-92. 1997. Predictionof Creep, Shrinkage, and Temperature Effectsin Concrete Structures. Journal ACI Committee209.Hernando, Fandhi. 2009. Perencanaan Campuran BetonMutu Tinggi Dengan Penambahan SuperplasticizerDan Pengaruh Penggantian Sebagian SemenDengan Fly Ash. Skripsi Jurusan Teknik Sipil FTUniversitas Islam Indonesia. Yogyakarta.Mazloom, M. dan Brooks. J.J. 2004. Effect Of SilicaFume On Mechanical Properties Of High-Strength Concrete. Journal of Cement & ConcreteComposites 26 : 347–357.Mulyono, T. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta : PenerbitAndi.Murdock, L. J., dan Brook, K. M. 1991, Bahan Dan PraktekBeton. Erlangga, Jakarta.Neville, A.M &, Brooks, J.J. 1991. Concrete Technology.New York : Longman.Nugraha, P., Antoni. 2007. Teknologi Beton. Surabaya.C.V Andi Offset.Samekto, W. dan Rahmadiyanto, C. 2001. TeknologiBeton, Kanisius, Yogyakarta.Subakti, A. 1994. Teknologi Beton Dalam Praktek,Laboratorium Jurusan Teknik Sipil ITS,Surabaya.Tjokrodimuljo, K. 1995. Teknologi Beton, Jurusan TeknikSipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta.59