Pembuatan dan Karakterisasi Batako Ringan Berbahan Styrofoam dan Abu Vulkanik Gunung Sinabung.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Batako
Batako adalah bata beton yang digunakan sebagai bahan pasangan dinding, dibuat dengan
campuran yang berupa pasir, semen, air, dan dalam pembuatannya bisa saja ditambahkan
dengan bahan lainnya. Proses pembuatannya berbeda dengan batu bata merah, batako dalam
pengerasannya tidak melalui pembakaran. Batako ini tidak terbuat dari tanah liat seperti
umumnya bata merah,tetapi campuran bahan pembuatan batako atau bataton (bata beton) ini
seperti layaknya beton yaitu pasir, semen, air, dan kerikil.
Menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan (PUBI) 1982, Batako merupakan bata
yang dibuat dengan mencetak dan memelihara dalam suasana lembab, campuran tras, kapur
dan air dengan atau tanpa tambahan lainnya.
Pada definisi PUBI 1982 di atas, terdapat istilah tras.Tras sendiri merupakan suatu
bahan bangunan visual mirip pasir tetapi mempunyai kandungan zat yang mendekati semen,
sehingga reaksi tras dengan kapur menghasilkan suatu bahan ikat yang baik.
(Kusuma,D.2014)
Batako tergolong suatu komposit dengan matriksnya adalah perekat (semen) dan
pengisinya (filler) adalah agregat yang berupa batu-batuan kecil atau pasir.Batako
dikualifikasikan menjadi dua golongan, yaitu batako ringan dan batako normal. Batako
normal tergolong ke dalam batako yang memiliki densitas sekitar 2200-2400 kg/m3 dan
kekuatannya bergantung kepada komposisi campuran (mix design). Sedangkan batako ringan
memiliki densitas 17MPa
digunakan sebagai beton normal.
Pembagian beton ringan menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas (Wisnu
Wijanarko.2008) :
1. Beton dengan berat jenis rendah (Low Density Concrete) dengan nilai densitas240 – 800
kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,35 – 6,9 MPa.
2. Beton dengan menengah (Moderate Trenght Lighweight Concrete) dengan nilaidensitas
800 – 1440 kg/m3 dan nilai kuat tekan 6,9 – 17,3 MPa.
3. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concrete) dengan nilai densitas 1440 – 1900
kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17,3 MPa.
2.3.3 Perancangan campuran beton
Perancangan yang dimaksud adalah menentukan perbandingan campuran bahan untuk
mendapatkan beton dengan sifat yang diperlukan dan paling murah.Sifat-sifat yang diminta
tergantung pada penggunaan beton.Sifat-sifat yang diatur oleh perbandingan campuran
adalah kekutan, ketahanan kedap air, dan kemampuan pengerjaan.Ada dua jalan dalam
menghitung perbandingan campuran yang diperlukan.Pertama lakukan perbandingan
campuran dengan perbandingan air, semen, atau hokum Lyse, kemudian campuran
diuji.Kedua, buat campuran beton secara empiris mempergunakan tabel campuran atau
Universitas Sumatera Utara
perkiraan rongga cacat dalam agregat. Teori perbandingan air-semen menetukan kekuatan
beton kalau persyaratannya dipenuhi yaitu :
1. kualitas dan cara pengujian semen adalah sama,
2. Kekuatan agregat lebih tinggi daripada pasta
3. Beton sangat mampat
4. Beton dapat diolah dan plastis
Makin kecil perbandingan air-semen makin tinggi kekuatan beton. Hukum Lyse
menunjukkan bahwa satuan volume air untuk memberikan adukan sama adalah tetap bagi
beton dengan agregat tertentu.
2.3.4 Sifat-sifat beton
Disamping semen, agregat kasar dan halus, dan air, bahan-bahan lain yang dikenal sebagai
campuran (admixture) dapat ditambahkan kepada campuran beton segerasebelum atau ketika
sedang mencampur.Campuran dapat dipakai untu merobah sifat beton agar dapat berfungsi
dengan baik atau lebih ekonomis.
Pengolahan yang mudah merupakan sifat yang perlu bagi beton yang belum
mengeras.Sifat yang paling penting dari beton adalah sifat mekanik.Kekuatan tekan beton
dapat diukur dan diamati pada spesimen berumur 1, 4 dan 13 minggu. Kekuatan tekan beton
dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti perbandingan air-semen, sifat semen, jenis agregat
temperature kur, dan seterusnya. Dengan perbandingan air-semen yang kecil dapat diperoleh
beton yang memiliki kekuatan tinggi( Surdia, Tata. 2005).
2.4 Agregat
Pembagian agregat sangat sangat menolong dan memperbaiki keawetan serta stabilitas
volume dari beton ringan.Kararkteristik fisik dalam agregat dalam beberapa hal komposisi
kimianya dapat mempengaruhi sifat-sifat batako ringan dalam keadaan plastis maupun dalam
keadaan mengeras dengan hasil-hasil yang berbeda. Berikut ini jenis-jenis agregat :
1. Agregat Biasa
Jenis ini dapat digunakan untuk tujuan umum dan menghasilkan beton dengan massa jenis
yang berkisar antara 2,3 gr/cm3-2,5 gr/cm3. Agregat jenis ini seperti pasir dan kerikil yang
dapat diperoleh dengan cara ekstraksi dari batuan alluvial dan glacial.
2. Agregat Berat
Jenis ini dapat digunakan secara efektif dan ekonomis untuk jenis beton yang mampu
menahan radiasi, sehingga dapat memberikan perlindungan terhadap sinar-X, gamma, dan
Universitas Sumatera Utara
neutron. Evektivitas beton berat dengan massa jenis antara 4 gr/cm 3-5 gr/cm3 bergantung
pada jenis agregatnya.
3. Agregat Ringan
Jenis ini digunakan untuk menghasilkan beton ringan dalam sebuah bangunan yang
beratnya sendiri sangat menentukan.Agregat ringan digunakan dalam bermacam-macam
produk batako berkisar antara bahan isolasi sampai pada beton bertulang atau batako
ringan pra-tekan. Batako ringan dengan menggunakan agregat ringan mempunyai sifat
tahan api yang baik. Agregat ini mempunyai pori yang sangat banyak, sehingga daya
serapnya jauh lebih besar daripada daya serap agregat lainnya.Oleh karena itu
penakarannya secara volumetrik. Massa jenis agregat ringan berkisar antara 0,35 gr/cm 3 –
0,85 gr/cm3. Dalam penelitian ini menggunakan dua agregat yaitu abu vulkanik yang
kandungannya sama dengan pasir putih dan Serat Batang Pisang (SBP).
(Simbolon,
Tiurma.2009)
2.5 Debu vulkanik
Gunung api banyak tersebar di seluruh permukaan bumi. Penyebarannya mulai dari New
Zealand, Italia, Amerika, Hawai, Jepang dan Filipina serta Indonesia.Munir (1996b)
menyatakan Indonesia tergolong negara yang mempunyai indeks erupsi terbesar diantara
beberapa negara vulkan lainnya. Indonesia menduduki tempat pertama dengan tingkat erupsi
sebanyak 99% dan diikuti oleh Solomon 95%, Guenia baru 90%, Italia 41%, Islandia 39%,
Negara Pasifik 3% dan Dataran Rendah Viktoria memiliki tingkat erupsi yang paling kecil
sebesar 1%. Tingginya tingkat erupsi tersebut menyatakan bahwa Indonesia memiliki banyak
gunung api yang aktif. Artinya, masih dapat meletus dan mengeluarkan material-material
yang ada di dalamnya. Keberadaan gunung api ini masih dianggap sebagai ancaman bagi
masyarakat sekitar. Korban jiwa, harta benda dan ternak menjadi hancur akibat letusan
gunung api. Akan tetapi, manfaat yang diberikan setelah pasca letusan juga sangat besar
pengaruhnya terhadap tanah. Seperti halnya, letusan Gunung Talang di Padang pada tahun
2005 lalu berpengaruh nyata terhadap peningkatan kesuburan tanah setelah 5 tahun. (Fiantis,
2006).
Debu vulkanik terdiri dari partikel-partikel batuan vulkanik terfragmentasi.Hal ini
terbentuk selama ledakan gunung berapi, dari longsoran panas batuan yang mengalir
menuruni sisi gunung berapi, atau dari merah-panas cair lava semprot.Debu bervariasi dalam
penampilan tergantung pada jenis gunung berapi dan bentuk letusan.Dengan demikian, dapat
Universitas Sumatera Utara
berkisar dalam warna grit dari debu terang hingga hitam dan dapat bervariasi dalam ukuran
dari yang seperti grit menjadi sehalus bedak.Debu menghalangi sinar matahari, mengurangi
visibilitas.
Debu yang keluar dari gunung yang meletus bisa merusakkan bangunan rumah warga
di sekitarnya.Debu memiliki ciri – ciri seperti bergerigi kecil potongan batuan, mineral dan
kaca vulkanik ukuran pasir dan lumpur (kurang dari 2 mm (1/12 inchi) di diameter) meletus
oleh gunung berapi disebut debu vulkanik.Debu yang dikeluarkan oleh gunung meletus ini
biasanya mengandung.mineral kwarsa, kristobalit atau tridimit. Mineral ini adalah kristal
silika bebas yang diketahui dapat menyebabkan silicosis (kerusakan saluran nafas kecil di
paru sehingga terjadi gangguan pertukaran gas di alveolus paru).
Dalam beberapa penelitian mengenai debu vulkanik yang telah dilakukan, salah
satunya menjadi sampel adalah debu vulkanik Gunung Sinabung yang beberapa waktu lalu
memuntahkan lava nya yang terdiri dari material-material bebatuan, pasir, maupun abu yang
dapat merusak tanaman penduduk sekitar dan kesehatan manusia, telah didapat bahwa dalam
kandungan gunung Sinabung mengandung Anorthite (Al 2CaO8Si2) dengan fraksi massa
89,2% Quatz dan Cristobalite , masing-masingnya 2,63 dan 5,65 % serta alunite
(Al3H12K0.875O14.125S2) sebesar 2,52 %
Tabel 2.1 Komposisi dalam Abu Vulknik Sinabung Berdasarkan Fraksi Massa
No.
Nama
Senyawa
Fraksi
Fasa (Phase)
Acuan
Massa
(wt %)
1.
Anorthite
Al2CaO8Si2
ICDD-96-100-0035
89.20 %
2
Quartz
SiO2
ICDD-96-901-2602
2.63 %
3.
Cristobalite
SiO2
ICDD-96-900-9687
5.65 %
4.
Alunite
Al3H12K0.875O14.125S2
ICDD-96-901-2351
2.52 %
(Ronald, Naibaho. 2014).
Dari hasil itu didapatlah bahwa Senyawa abu vulkanik mengandung Silika Oksida dan
Alumunium Oksida yang terdapat dalam anorthite yang cukup besar, sehingga dapat juga
berguna sebagai pozzolan untuk bahan bangunan dan pengganti pasir yang mungkin dapat
disimpan untuk keperluan lanjutan.
Universitas Sumatera Utara
2.6 Batako Styrofoam
Bahan batako Styrofoam ringan dibuat dari air, semen, pasir dan Styrofoam atau expanded
polystyrene dikenal sebagai gabus putih yang biasa digunakan untuk membungkus barangbarang elektronik. Polystyrene sendiri dihasilkan dari styrene (C 6H5CH9CH2), yang
mempunyai gugus phenyl yang tersusun secara tidak teratur sepanjang garis karbon dari
molekul.Penggabungan acak benzena mencegah molekul membentuk garis yang sangat lurus
sebagai hasilnya polyester mempunyai bentuk yang tidak tetap, transparan dan dalam
berbagai bentuk plastik.
Penggunaan styrofoam dalam batako ringan dapat dianggap sebagai udara yang
terjebakl. Namun keuntungan mengguanaka styrofoam dibandingkan dengan menggunakan
rongga udara dalam beton berongga adalah styrofoam mempunyai kekuatan tarik. Dengan
demikina selain akan mebuat batako menjadi lebih ringan, dapat juga bekerja sabagai serat
yang meningkatkan kemampuan kekuatan dan khususnya daktilitas batako ringan. Kerapatan
beton atau berat jenis beton ringan dengan campuran styrofoam dapat diatur dengan
mengontrol jumlah campuran styrofoam dalam batako ringan. Semakin banyak styrofoam
yang digunakan dalam batako maka dihasilkan batako ringan dengan berat jenis yang lebih
kecil. Dan kuat tekan batako ringan yang diperoleh tentunya akan lebih rendah dan hal
tersebut tentunya akan lebih rendah dan hal tersebut harus disesuaikan dengan kegunaannya
seperti untuk struktur, struktu4r ringan atau hanya untuk dinding pemisah yang secara umum
disebut non struktural.(Satyarno,2004)
Secara umum dibandingkan dengan bahan dinding yang biasa dipakai yaitu batu bata.Batako
Styrofoam ringan mempunyai berbagai keunggulan dan keuntungan sebagai berikut.
1. Lebih mudah dalam pengangkutan dan pemasangan.
2. Karena berat batak yang ringan, proses pemasangan dinding akan lebih cepat
sehingga dapat dilakukan efisiensi waktu pengerjaan.
3. Selain proses pemasangan yang cepat batako ringan juga dapat menghemat biaya
struktur pemikul beban seperti pondasi, kolom serta balok.
4. Sangat sesuai perumahan diderah tanah lunak, daerah rawan gempa dan bangunan
tinggi.
5. Sifatnya yang lebih daktail karena styrofoam adalah bahan yang compresibble dan
mempunyai kuat tarik.
6. Bahan styrofaom mempunyai sifat isolasi dan akustik yang baik
2.7 Semen Portland
Karena batako terbuat dari agregat yang diikat bersama pasta semen yang mengeras maka
kualitas seman sangat mempengaruhi kualitas batako, yang bila semakin tebal tentu semakin
kuat.Namun jika terlalu tebal juga tidak menjamin letakan yang baik. (Paul Nugraha,2007)
Semen Portland adalah material yang mengandung paling tidak 75% kalsium silikat
(3CaO.SiO2 dan 2CaO.SiO2), sisanya tidak kurang dari 5% berupa Al silikat, Al feri, dan
Universitas Sumatera Utara
MgO(Hanenara, 2005; Taylor, 2009). Ratio mole antara CaO terhadap SiO 2 tidak kurang dari
2. Pada tabel 2.2, ditunjukkan komposisi kimia komponen yang ada didalam semen Portland.
Tabel 2.2 komposisi Utama semen Portland
Nama Kimia
Rumus Kimia
Singkatan
% berat
Tricalcium Silicate
3CaO.SiO2
C3S
50
Dicalcium Silikate
2CaO.SiO2
C2S
25
Tricalcium Aluminate
2CaO.AlO3
C2A
12
4CaO.AL2O3.Fe2O3
C4AF
8
CaSO4.H2O
CSH2
3,5
Tricalcium Aluminoferrite
Gypsum
Sumber : Paul Nugraha, Antoni, 2007
Semen adalah bahan anorganik yang mengeras pada pencampuran dengan air aku
larutan garam.Contoh khas adalah semen Portland.Untuk menghasilkan semen Portland,
bahan berkapur dan lempung dibakar sampai meleleh sebagian untuk membentuk klinker
yang kemudian dihancurkan, digerus dan ditambah dengan gips dalam jumlah yang sesuai.
Ada banyak jenis semen Portland dan mempunyai sifat yang berbeda beda, diperlihatkan
pada tabel 2.3 sebagai berikut :
Tabel 2.3 Jenis Semen Portland Utama
Semen(Tipe)
Sifat-sifat
Penggunaan Utama
Semen penggunaan umum MgO,SO3hilang
pada
(tipe)
pembakaran.
Kehalusan,
pergesetan, dan kekuatan
secara berturut-turut juga
ditentukan. Secara umum
mempunyai sifat umum dari
semen
Semen pengeras pada panas Ditentukan
untuk
sedang (Tipe II)
mempunyai C3S kurang dari
Digunakan
secara
luas
sebagai semen umum untuk
teknik sipil dan kontruksi
arsitektur.
Secara
umum
digunakan
untuk beton massif yang
5% dan C3A kurang dari 8%. besar. Pekerjaan dasar untuk
Kalor hidrasi 70 kal/g atau bendungan, jembatan besar,
kurang dari (7 hari) dan 80 bangunan-bangunan besar
kal/g atau kurang dari ( 28
hari) pada kondisi sedang.
Peningkatan dari kekuatan
jangka
panjang
yang
Universitas Sumatera Utara
diinginkan.
Semen berkekuatan tinggi Mengandung C3S maksimum Menggantikan
semen
(Tipe III)
dan gypsum secukupnya penggunaan umum untuk
untuk pengendalian pansetan. pekerja yang mendesak.
Kekuatan awal (1 hari, 3 Cocok
untuk
pekerjaan
hari)
diintensifkan, dimusim
dingin,
Untuk
ditentukan untuk mempunyai kontruksi
dingin,
untuk
kekuatan diatas 40 kg/cm2 kontruksi
bangunan,
selama penekanan 1 hari dan pekerjaan pembuatan jalan,
diatas 90 kg/cm2 selama dan produk semen.
penekanan 3 hari
Semen panas rendah (Tipe Kalor hidrasi 10 kal/g dari Secara umum digunakan
IV)
pada semen pengeras pada untuk beton massif yang
panas sedang, ditentukan besar. Pekerjaan dasar untuk
dibawah 60 kal/g (7 hari) dan bendungan, jembatan besar,
dibawah 70 kal/g (28 hari) bangunan-bangunan besar.
(ASTM). Memberikan kalor
hidrasi minimum seperti
semen
untuk
pekerjaan
bendungan
Semen tahan sulfat (Tipe V)
Ditentu
kan
untuk Dipakai untuk pekerjaan
mempunyai C3S dibawah beton didalam tanah yang
50% dan C3S dibawah 5% mengandung banyak sulfat
(ASTM). Diusahakan agar dan berhubungan dengan air
kadar C3S minimum untuk tanah. Pelapisan dari saluran
memperbesar
ketahanan air dalam terowongan dan
terhadap sulfat
lain lain.
C3S : Larutan padat dari Ca3SiO5C3A : Larutan padat dari Ca3Al2O6
2.8 Karakteristik Bahan
Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian.
Adapun karakteristik beton yang telah diuji antara lain : pengujian sifat fisis dan pengujian
mekanik.
2.8.1Pengujian Sifat Fisis
2.8.1.1 Densitas
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi densitas
(massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula setiap volumenya. Densitas rata-rata
setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang
memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih randah dari pada benda yang
bermassa sama yang memiliki densitas yang lebih rendah.
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengukuran densitas batako menggunakan metode Archimedes mengacu pada
standard ASTM C 134-95 dan dihitung dengan persamaan berikut :
ρpc
.................................................................................(2.1)
=
Dengan :
ρpc= densitas (gr/cm3)
Ms = massa sample kering (gr)
V = Volume Sampel
2.8.1.2 Daya Serap Air
Besar kecilnya penyerapan air pada sampel sangat dipengaruhi oleh pori-pori atau rongga.
Semakin banyak pori-pori yang terkandung dalam sampel maka akan semakin besar pula
penyerapan airnya sehingga ketahanannya akan berkurang.Pengukuran daya serap air
merupakan persentase perbandingan antara selisih massa basah dengan massa kering. Daya
serap air dirumuskan sebagai berikut :
Daya Serap Air (DSA) =
.............................................. (2.2)
Dengan :
DSA = Daya Serap Air (%)
mk
= massa kering (gr)
mb
= massa basah (gr)
2.8.2Pengujian Sifat Mekanis
2.8.2.1 Kuat Impak
Pengujian kuat impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahananbahan
terhadap beban kejut.Dasar pengujian impak adalah penyerapanenergy potensial dari
pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu danmenumbuk benda uji
sehingga benda uji mengalami deformasi.
Secara umum metode pengujian impak nini dilakukan dengan dua metode yaitu
metode charpy dan metode Izord. Metode Charpy adalah pengujian tumbuk dengan
meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal / mendatar, dan arah
pembebanan berlawanan dengan arah takikan, sedangkan metode izord adalah pengujian
tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi dan arah
Universitas Sumatera Utara
pembebanan searah dengan arah takikan. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan
energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu da
menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalani deformasi.
Harga impak akan menjadi besar dengan meningkatnya absorbsi kadar air dan menjadi kecil
karena pengeringan.
Gambar 2.2 Ilustrasi alat uji impak
Besarnya kuat impak dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
=
..................................................................................................... (2.3)
Dengan :
= Kekuatan Impak (J/m2)
= Energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)
A
= Luas Penampang lintang sampel (m2)
2.8.2.2 Kuat Patah (Bending Strength)
Pengukuran kuat patah (bending strength) dapat dihitung denganmenggunakan persamaan berikut
:
Universitas Sumatera Utara
=
........................................................................................... (2.4)
Dengan :
s
f
= Kuat Patah (N/cm2)
P
= Beban maksimum yang diberikan (kgf)
L
= Jarak kedua titik tumpu (cm)
b, h
= Lebar dan tinggi benda uji (cm).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Batako
Batako adalah bata beton yang digunakan sebagai bahan pasangan dinding, dibuat dengan
campuran yang berupa pasir, semen, air, dan dalam pembuatannya bisa saja ditambahkan
dengan bahan lainnya. Proses pembuatannya berbeda dengan batu bata merah, batako dalam
pengerasannya tidak melalui pembakaran. Batako ini tidak terbuat dari tanah liat seperti
umumnya bata merah,tetapi campuran bahan pembuatan batako atau bataton (bata beton) ini
seperti layaknya beton yaitu pasir, semen, air, dan kerikil.
Menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan (PUBI) 1982, Batako merupakan bata
yang dibuat dengan mencetak dan memelihara dalam suasana lembab, campuran tras, kapur
dan air dengan atau tanpa tambahan lainnya.
Pada definisi PUBI 1982 di atas, terdapat istilah tras.Tras sendiri merupakan suatu
bahan bangunan visual mirip pasir tetapi mempunyai kandungan zat yang mendekati semen,
sehingga reaksi tras dengan kapur menghasilkan suatu bahan ikat yang baik.
(Kusuma,D.2014)
Batako tergolong suatu komposit dengan matriksnya adalah perekat (semen) dan
pengisinya (filler) adalah agregat yang berupa batu-batuan kecil atau pasir.Batako
dikualifikasikan menjadi dua golongan, yaitu batako ringan dan batako normal. Batako
normal tergolong ke dalam batako yang memiliki densitas sekitar 2200-2400 kg/m3 dan
kekuatannya bergantung kepada komposisi campuran (mix design). Sedangkan batako ringan
memiliki densitas 17MPa
digunakan sebagai beton normal.
Pembagian beton ringan menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas (Wisnu
Wijanarko.2008) :
1. Beton dengan berat jenis rendah (Low Density Concrete) dengan nilai densitas240 – 800
kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,35 – 6,9 MPa.
2. Beton dengan menengah (Moderate Trenght Lighweight Concrete) dengan nilaidensitas
800 – 1440 kg/m3 dan nilai kuat tekan 6,9 – 17,3 MPa.
3. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concrete) dengan nilai densitas 1440 – 1900
kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17,3 MPa.
2.3.3 Perancangan campuran beton
Perancangan yang dimaksud adalah menentukan perbandingan campuran bahan untuk
mendapatkan beton dengan sifat yang diperlukan dan paling murah.Sifat-sifat yang diminta
tergantung pada penggunaan beton.Sifat-sifat yang diatur oleh perbandingan campuran
adalah kekutan, ketahanan kedap air, dan kemampuan pengerjaan.Ada dua jalan dalam
menghitung perbandingan campuran yang diperlukan.Pertama lakukan perbandingan
campuran dengan perbandingan air, semen, atau hokum Lyse, kemudian campuran
diuji.Kedua, buat campuran beton secara empiris mempergunakan tabel campuran atau
Universitas Sumatera Utara
perkiraan rongga cacat dalam agregat. Teori perbandingan air-semen menetukan kekuatan
beton kalau persyaratannya dipenuhi yaitu :
1. kualitas dan cara pengujian semen adalah sama,
2. Kekuatan agregat lebih tinggi daripada pasta
3. Beton sangat mampat
4. Beton dapat diolah dan plastis
Makin kecil perbandingan air-semen makin tinggi kekuatan beton. Hukum Lyse
menunjukkan bahwa satuan volume air untuk memberikan adukan sama adalah tetap bagi
beton dengan agregat tertentu.
2.3.4 Sifat-sifat beton
Disamping semen, agregat kasar dan halus, dan air, bahan-bahan lain yang dikenal sebagai
campuran (admixture) dapat ditambahkan kepada campuran beton segerasebelum atau ketika
sedang mencampur.Campuran dapat dipakai untu merobah sifat beton agar dapat berfungsi
dengan baik atau lebih ekonomis.
Pengolahan yang mudah merupakan sifat yang perlu bagi beton yang belum
mengeras.Sifat yang paling penting dari beton adalah sifat mekanik.Kekuatan tekan beton
dapat diukur dan diamati pada spesimen berumur 1, 4 dan 13 minggu. Kekuatan tekan beton
dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti perbandingan air-semen, sifat semen, jenis agregat
temperature kur, dan seterusnya. Dengan perbandingan air-semen yang kecil dapat diperoleh
beton yang memiliki kekuatan tinggi( Surdia, Tata. 2005).
2.4 Agregat
Pembagian agregat sangat sangat menolong dan memperbaiki keawetan serta stabilitas
volume dari beton ringan.Kararkteristik fisik dalam agregat dalam beberapa hal komposisi
kimianya dapat mempengaruhi sifat-sifat batako ringan dalam keadaan plastis maupun dalam
keadaan mengeras dengan hasil-hasil yang berbeda. Berikut ini jenis-jenis agregat :
1. Agregat Biasa
Jenis ini dapat digunakan untuk tujuan umum dan menghasilkan beton dengan massa jenis
yang berkisar antara 2,3 gr/cm3-2,5 gr/cm3. Agregat jenis ini seperti pasir dan kerikil yang
dapat diperoleh dengan cara ekstraksi dari batuan alluvial dan glacial.
2. Agregat Berat
Jenis ini dapat digunakan secara efektif dan ekonomis untuk jenis beton yang mampu
menahan radiasi, sehingga dapat memberikan perlindungan terhadap sinar-X, gamma, dan
Universitas Sumatera Utara
neutron. Evektivitas beton berat dengan massa jenis antara 4 gr/cm 3-5 gr/cm3 bergantung
pada jenis agregatnya.
3. Agregat Ringan
Jenis ini digunakan untuk menghasilkan beton ringan dalam sebuah bangunan yang
beratnya sendiri sangat menentukan.Agregat ringan digunakan dalam bermacam-macam
produk batako berkisar antara bahan isolasi sampai pada beton bertulang atau batako
ringan pra-tekan. Batako ringan dengan menggunakan agregat ringan mempunyai sifat
tahan api yang baik. Agregat ini mempunyai pori yang sangat banyak, sehingga daya
serapnya jauh lebih besar daripada daya serap agregat lainnya.Oleh karena itu
penakarannya secara volumetrik. Massa jenis agregat ringan berkisar antara 0,35 gr/cm 3 –
0,85 gr/cm3. Dalam penelitian ini menggunakan dua agregat yaitu abu vulkanik yang
kandungannya sama dengan pasir putih dan Serat Batang Pisang (SBP).
(Simbolon,
Tiurma.2009)
2.5 Debu vulkanik
Gunung api banyak tersebar di seluruh permukaan bumi. Penyebarannya mulai dari New
Zealand, Italia, Amerika, Hawai, Jepang dan Filipina serta Indonesia.Munir (1996b)
menyatakan Indonesia tergolong negara yang mempunyai indeks erupsi terbesar diantara
beberapa negara vulkan lainnya. Indonesia menduduki tempat pertama dengan tingkat erupsi
sebanyak 99% dan diikuti oleh Solomon 95%, Guenia baru 90%, Italia 41%, Islandia 39%,
Negara Pasifik 3% dan Dataran Rendah Viktoria memiliki tingkat erupsi yang paling kecil
sebesar 1%. Tingginya tingkat erupsi tersebut menyatakan bahwa Indonesia memiliki banyak
gunung api yang aktif. Artinya, masih dapat meletus dan mengeluarkan material-material
yang ada di dalamnya. Keberadaan gunung api ini masih dianggap sebagai ancaman bagi
masyarakat sekitar. Korban jiwa, harta benda dan ternak menjadi hancur akibat letusan
gunung api. Akan tetapi, manfaat yang diberikan setelah pasca letusan juga sangat besar
pengaruhnya terhadap tanah. Seperti halnya, letusan Gunung Talang di Padang pada tahun
2005 lalu berpengaruh nyata terhadap peningkatan kesuburan tanah setelah 5 tahun. (Fiantis,
2006).
Debu vulkanik terdiri dari partikel-partikel batuan vulkanik terfragmentasi.Hal ini
terbentuk selama ledakan gunung berapi, dari longsoran panas batuan yang mengalir
menuruni sisi gunung berapi, atau dari merah-panas cair lava semprot.Debu bervariasi dalam
penampilan tergantung pada jenis gunung berapi dan bentuk letusan.Dengan demikian, dapat
Universitas Sumatera Utara
berkisar dalam warna grit dari debu terang hingga hitam dan dapat bervariasi dalam ukuran
dari yang seperti grit menjadi sehalus bedak.Debu menghalangi sinar matahari, mengurangi
visibilitas.
Debu yang keluar dari gunung yang meletus bisa merusakkan bangunan rumah warga
di sekitarnya.Debu memiliki ciri – ciri seperti bergerigi kecil potongan batuan, mineral dan
kaca vulkanik ukuran pasir dan lumpur (kurang dari 2 mm (1/12 inchi) di diameter) meletus
oleh gunung berapi disebut debu vulkanik.Debu yang dikeluarkan oleh gunung meletus ini
biasanya mengandung.mineral kwarsa, kristobalit atau tridimit. Mineral ini adalah kristal
silika bebas yang diketahui dapat menyebabkan silicosis (kerusakan saluran nafas kecil di
paru sehingga terjadi gangguan pertukaran gas di alveolus paru).
Dalam beberapa penelitian mengenai debu vulkanik yang telah dilakukan, salah
satunya menjadi sampel adalah debu vulkanik Gunung Sinabung yang beberapa waktu lalu
memuntahkan lava nya yang terdiri dari material-material bebatuan, pasir, maupun abu yang
dapat merusak tanaman penduduk sekitar dan kesehatan manusia, telah didapat bahwa dalam
kandungan gunung Sinabung mengandung Anorthite (Al 2CaO8Si2) dengan fraksi massa
89,2% Quatz dan Cristobalite , masing-masingnya 2,63 dan 5,65 % serta alunite
(Al3H12K0.875O14.125S2) sebesar 2,52 %
Tabel 2.1 Komposisi dalam Abu Vulknik Sinabung Berdasarkan Fraksi Massa
No.
Nama
Senyawa
Fraksi
Fasa (Phase)
Acuan
Massa
(wt %)
1.
Anorthite
Al2CaO8Si2
ICDD-96-100-0035
89.20 %
2
Quartz
SiO2
ICDD-96-901-2602
2.63 %
3.
Cristobalite
SiO2
ICDD-96-900-9687
5.65 %
4.
Alunite
Al3H12K0.875O14.125S2
ICDD-96-901-2351
2.52 %
(Ronald, Naibaho. 2014).
Dari hasil itu didapatlah bahwa Senyawa abu vulkanik mengandung Silika Oksida dan
Alumunium Oksida yang terdapat dalam anorthite yang cukup besar, sehingga dapat juga
berguna sebagai pozzolan untuk bahan bangunan dan pengganti pasir yang mungkin dapat
disimpan untuk keperluan lanjutan.
Universitas Sumatera Utara
2.6 Batako Styrofoam
Bahan batako Styrofoam ringan dibuat dari air, semen, pasir dan Styrofoam atau expanded
polystyrene dikenal sebagai gabus putih yang biasa digunakan untuk membungkus barangbarang elektronik. Polystyrene sendiri dihasilkan dari styrene (C 6H5CH9CH2), yang
mempunyai gugus phenyl yang tersusun secara tidak teratur sepanjang garis karbon dari
molekul.Penggabungan acak benzena mencegah molekul membentuk garis yang sangat lurus
sebagai hasilnya polyester mempunyai bentuk yang tidak tetap, transparan dan dalam
berbagai bentuk plastik.
Penggunaan styrofoam dalam batako ringan dapat dianggap sebagai udara yang
terjebakl. Namun keuntungan mengguanaka styrofoam dibandingkan dengan menggunakan
rongga udara dalam beton berongga adalah styrofoam mempunyai kekuatan tarik. Dengan
demikina selain akan mebuat batako menjadi lebih ringan, dapat juga bekerja sabagai serat
yang meningkatkan kemampuan kekuatan dan khususnya daktilitas batako ringan. Kerapatan
beton atau berat jenis beton ringan dengan campuran styrofoam dapat diatur dengan
mengontrol jumlah campuran styrofoam dalam batako ringan. Semakin banyak styrofoam
yang digunakan dalam batako maka dihasilkan batako ringan dengan berat jenis yang lebih
kecil. Dan kuat tekan batako ringan yang diperoleh tentunya akan lebih rendah dan hal
tersebut tentunya akan lebih rendah dan hal tersebut harus disesuaikan dengan kegunaannya
seperti untuk struktur, struktu4r ringan atau hanya untuk dinding pemisah yang secara umum
disebut non struktural.(Satyarno,2004)
Secara umum dibandingkan dengan bahan dinding yang biasa dipakai yaitu batu bata.Batako
Styrofoam ringan mempunyai berbagai keunggulan dan keuntungan sebagai berikut.
1. Lebih mudah dalam pengangkutan dan pemasangan.
2. Karena berat batak yang ringan, proses pemasangan dinding akan lebih cepat
sehingga dapat dilakukan efisiensi waktu pengerjaan.
3. Selain proses pemasangan yang cepat batako ringan juga dapat menghemat biaya
struktur pemikul beban seperti pondasi, kolom serta balok.
4. Sangat sesuai perumahan diderah tanah lunak, daerah rawan gempa dan bangunan
tinggi.
5. Sifatnya yang lebih daktail karena styrofoam adalah bahan yang compresibble dan
mempunyai kuat tarik.
6. Bahan styrofaom mempunyai sifat isolasi dan akustik yang baik
2.7 Semen Portland
Karena batako terbuat dari agregat yang diikat bersama pasta semen yang mengeras maka
kualitas seman sangat mempengaruhi kualitas batako, yang bila semakin tebal tentu semakin
kuat.Namun jika terlalu tebal juga tidak menjamin letakan yang baik. (Paul Nugraha,2007)
Semen Portland adalah material yang mengandung paling tidak 75% kalsium silikat
(3CaO.SiO2 dan 2CaO.SiO2), sisanya tidak kurang dari 5% berupa Al silikat, Al feri, dan
Universitas Sumatera Utara
MgO(Hanenara, 2005; Taylor, 2009). Ratio mole antara CaO terhadap SiO 2 tidak kurang dari
2. Pada tabel 2.2, ditunjukkan komposisi kimia komponen yang ada didalam semen Portland.
Tabel 2.2 komposisi Utama semen Portland
Nama Kimia
Rumus Kimia
Singkatan
% berat
Tricalcium Silicate
3CaO.SiO2
C3S
50
Dicalcium Silikate
2CaO.SiO2
C2S
25
Tricalcium Aluminate
2CaO.AlO3
C2A
12
4CaO.AL2O3.Fe2O3
C4AF
8
CaSO4.H2O
CSH2
3,5
Tricalcium Aluminoferrite
Gypsum
Sumber : Paul Nugraha, Antoni, 2007
Semen adalah bahan anorganik yang mengeras pada pencampuran dengan air aku
larutan garam.Contoh khas adalah semen Portland.Untuk menghasilkan semen Portland,
bahan berkapur dan lempung dibakar sampai meleleh sebagian untuk membentuk klinker
yang kemudian dihancurkan, digerus dan ditambah dengan gips dalam jumlah yang sesuai.
Ada banyak jenis semen Portland dan mempunyai sifat yang berbeda beda, diperlihatkan
pada tabel 2.3 sebagai berikut :
Tabel 2.3 Jenis Semen Portland Utama
Semen(Tipe)
Sifat-sifat
Penggunaan Utama
Semen penggunaan umum MgO,SO3hilang
pada
(tipe)
pembakaran.
Kehalusan,
pergesetan, dan kekuatan
secara berturut-turut juga
ditentukan. Secara umum
mempunyai sifat umum dari
semen
Semen pengeras pada panas Ditentukan
untuk
sedang (Tipe II)
mempunyai C3S kurang dari
Digunakan
secara
luas
sebagai semen umum untuk
teknik sipil dan kontruksi
arsitektur.
Secara
umum
digunakan
untuk beton massif yang
5% dan C3A kurang dari 8%. besar. Pekerjaan dasar untuk
Kalor hidrasi 70 kal/g atau bendungan, jembatan besar,
kurang dari (7 hari) dan 80 bangunan-bangunan besar
kal/g atau kurang dari ( 28
hari) pada kondisi sedang.
Peningkatan dari kekuatan
jangka
panjang
yang
Universitas Sumatera Utara
diinginkan.
Semen berkekuatan tinggi Mengandung C3S maksimum Menggantikan
semen
(Tipe III)
dan gypsum secukupnya penggunaan umum untuk
untuk pengendalian pansetan. pekerja yang mendesak.
Kekuatan awal (1 hari, 3 Cocok
untuk
pekerjaan
hari)
diintensifkan, dimusim
dingin,
Untuk
ditentukan untuk mempunyai kontruksi
dingin,
untuk
kekuatan diatas 40 kg/cm2 kontruksi
bangunan,
selama penekanan 1 hari dan pekerjaan pembuatan jalan,
diatas 90 kg/cm2 selama dan produk semen.
penekanan 3 hari
Semen panas rendah (Tipe Kalor hidrasi 10 kal/g dari Secara umum digunakan
IV)
pada semen pengeras pada untuk beton massif yang
panas sedang, ditentukan besar. Pekerjaan dasar untuk
dibawah 60 kal/g (7 hari) dan bendungan, jembatan besar,
dibawah 70 kal/g (28 hari) bangunan-bangunan besar.
(ASTM). Memberikan kalor
hidrasi minimum seperti
semen
untuk
pekerjaan
bendungan
Semen tahan sulfat (Tipe V)
Ditentu
kan
untuk Dipakai untuk pekerjaan
mempunyai C3S dibawah beton didalam tanah yang
50% dan C3S dibawah 5% mengandung banyak sulfat
(ASTM). Diusahakan agar dan berhubungan dengan air
kadar C3S minimum untuk tanah. Pelapisan dari saluran
memperbesar
ketahanan air dalam terowongan dan
terhadap sulfat
lain lain.
C3S : Larutan padat dari Ca3SiO5C3A : Larutan padat dari Ca3Al2O6
2.8 Karakteristik Bahan
Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian.
Adapun karakteristik beton yang telah diuji antara lain : pengujian sifat fisis dan pengujian
mekanik.
2.8.1Pengujian Sifat Fisis
2.8.1.1 Densitas
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi densitas
(massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula setiap volumenya. Densitas rata-rata
setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang
memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih randah dari pada benda yang
bermassa sama yang memiliki densitas yang lebih rendah.
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengukuran densitas batako menggunakan metode Archimedes mengacu pada
standard ASTM C 134-95 dan dihitung dengan persamaan berikut :
ρpc
.................................................................................(2.1)
=
Dengan :
ρpc= densitas (gr/cm3)
Ms = massa sample kering (gr)
V = Volume Sampel
2.8.1.2 Daya Serap Air
Besar kecilnya penyerapan air pada sampel sangat dipengaruhi oleh pori-pori atau rongga.
Semakin banyak pori-pori yang terkandung dalam sampel maka akan semakin besar pula
penyerapan airnya sehingga ketahanannya akan berkurang.Pengukuran daya serap air
merupakan persentase perbandingan antara selisih massa basah dengan massa kering. Daya
serap air dirumuskan sebagai berikut :
Daya Serap Air (DSA) =
.............................................. (2.2)
Dengan :
DSA = Daya Serap Air (%)
mk
= massa kering (gr)
mb
= massa basah (gr)
2.8.2Pengujian Sifat Mekanis
2.8.2.1 Kuat Impak
Pengujian kuat impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahananbahan
terhadap beban kejut.Dasar pengujian impak adalah penyerapanenergy potensial dari
pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu danmenumbuk benda uji
sehingga benda uji mengalami deformasi.
Secara umum metode pengujian impak nini dilakukan dengan dua metode yaitu
metode charpy dan metode Izord. Metode Charpy adalah pengujian tumbuk dengan
meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal / mendatar, dan arah
pembebanan berlawanan dengan arah takikan, sedangkan metode izord adalah pengujian
tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi dan arah
Universitas Sumatera Utara
pembebanan searah dengan arah takikan. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan
energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu da
menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalani deformasi.
Harga impak akan menjadi besar dengan meningkatnya absorbsi kadar air dan menjadi kecil
karena pengeringan.
Gambar 2.2 Ilustrasi alat uji impak
Besarnya kuat impak dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
=
..................................................................................................... (2.3)
Dengan :
= Kekuatan Impak (J/m2)
= Energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)
A
= Luas Penampang lintang sampel (m2)
2.8.2.2 Kuat Patah (Bending Strength)
Pengukuran kuat patah (bending strength) dapat dihitung denganmenggunakan persamaan berikut
:
Universitas Sumatera Utara
=
........................................................................................... (2.4)
Dengan :
s
f
= Kuat Patah (N/cm2)
P
= Beban maksimum yang diberikan (kgf)
L
= Jarak kedua titik tumpu (cm)
b, h
= Lebar dan tinggi benda uji (cm).
Universitas Sumatera Utara