Pemanfaatan Abu Terbang Untuk Mengurangi Limbah Terbuang Pltu dengan Teknologi High Volume Fly Ash (Hvfa) Concrete

LAPORAN TAHUN I

PENELITIAN HIBAH BERSAING

PEMANFAATAN ABU TERBANG UNTUK

MENGURANGI LIMBAH TERBUANG PLTU DENGAN

TEKNOLOGI

HIGH VOLUME

FLY ASH

(

HVFA

)

CONCRETE

Tahun ke-1 dari rencana 3 tahun

Tim Peneliti

Ketua

: Mochamad Solikin (0617127201)

Anggota

: Budi Setiawan (0622056901)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

November, 2014

Dibiayai oleh Koordinasi Perguruan Tinggi Wilayah VI, Kementarian Pendidikan dan Kebudayaan RI, sesuai dengan surat perjanjian pelaksanaan Hibah Penelitian nomor:

iii | P a g e

Daftar Isi

HALAMAN PENGEHAHAN ... ii

Daftar Isi ... iii

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

Ringkasan ... viii

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan masalah ... 3

1.3. Tujuan penelitian ... 3

1.4. Manfaat khusus penelitian. ... 3

1.5. Keutamaan penelitian ... 4

1.6. Luaran penelitian. ... 4

II. TINJAUAN PUHTAKA ... 5

2.1. Pustaka yang relevan ... 5

2.2. Htudi pendahuluan ... 7

2.3. Fly ash/ abu terbang ... 8

2.4. Beton ... 10

2.5. Peta jalan penelitian (road map research) ... 12

III. TUJUAN DAM MANFAAT PENELITIAN ... 14

3.1. Tujuan penelitian ... 14

3.2. Manfaat khusus penelitian. ... 14

IV. METODE PENELITIAN ... 15

4.1. Pendahuluan ... 15

4.2. Uraian penelitian tahun pertama ... 16

4.3. Lokasi penelitian ... 18

4.4. Bahan penelitian ... 18

9. Air kapur ... 22

4.5. Peralatan penelitian ... 22

4.6. Pengujian agregat yang digunakan dalam penelitian ... 28

3.6.1. Pengujian Agregat Halus ... 28

3.6.2. Pengujian Agregat kasar ... 32

4.7. Pembuatan dan perawatan beton ... 34

iv | P a g e

4.9. Ringkasan standar penelitian ... 43

V. HAHIL PENELITIAN ... 44

4.1. Hasil analisa material ... 44

4.1.1. Hasil analisa semen portland ... 44

4.1.2. Hasil analisa fly ash... 44

4.1.3. Hasil analisa agregat halus ... 45

4.1.4. Hasil analisa agregat kasar ... 47

4.2. Hasil rancangan campuran beton ... 49

4.3. Hasil pengujian sifat mekanik beton ... 50

4.3.1. Pengujian Kuat tekan beton ... 50

4.3.2. Pengujian Kuat tarik belah beton ... 53

4.3.3. Pengujian Kuat lentur beton ... 55

4.4. Hasil pengujian durabilitas beton ... 57

4.4.1. Pengujian berat volume beton ... 57

4.4.2. Pengujian serapan air beton ... 58

4.4.3. Pengujian perendaman beton dengan air garam ... 60

4.4.4. Pengujian perendaman beton dengan larutan asam sulfat ... 61

VI. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA ... 64

6.1 Data hasil penelitian tahun pertama ... 64

6.2 Rencana penelitian tahun kedua ... 64

VII. KEHIMPULAN DAN HARAN ... 65

7.1. Kesimpulan ... 65

7.2. Haran ... 66

DAFTAR PUHTAKA ... 68

Lampiran Peratalatan/prasarana yang diperlukan dalam penelitian ... 70

Lampiran Husunan Organisasi Tim Peneliti/Pelaksana dan Pembagian Tugas ... 71

LAMPIRAN RANCANGAN CAMPURAN BETON ... 72

HAHIL PENGUJIAN FLY ASH ... 82

Lampiran publikasi Jurnal Internasional ... 93

v | P a g e

DAFTAR TABEL

Tabel II-1 Senyawa Kimia pada Fly ash ... 8

Tabel II-2 Kelebihan dan kekurangan beton ... 10

Tabel IV-1 Matrix benda uji penelitian tahun pertama ... 17

Tabel IV-2 Persen Butir Lewat Ayakan (%) untuk Agregat dengan Butir Maksimum 20 mm ... 32

Tabel IV-3 Gradasi agregat kasar (SNI 03-2834-2000) ... 33

Tabel IV-4. Nilai faktor k ... 34

Tabel IV-5 Nilai deviasi standar (S) (Wuryati, 2001) ... 34

Tabel IV-6 Penetapan nilai slump adukan beton ... 35

Tabel IV-7 Perkiraan kadar air bebas yang dibutuhkan untuk beberapa tingkat kemudahan pengerjaan beton ... 36

Tabel IV-8 Standart Penelitian ... 43

Tabel V-1 Hasil analisa fly ash ... 44

Tabel V-2 Hasil Pengujian Agregat Halus ... 45

Tabel V-3 Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus ... 46

Tabel V-4 Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 47

Tabel V-5 Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar ... 48

Tabel V-6 Rancangan campuran beton ... 50

Tabel V-7 Analisis Perhitungan Kuat Tekan Beton Normal ... 50

Tabel V-8 Analisis Perhitungan Kuat Tekan Beton yang Dicampur dengan Fly ash dari PLTU Jepara ... 50

Tabel V-9 Analisis Perhitungan Kuat Tekan Beton yang Dicampur dengan Fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo ... 51

Tabel V-10 Analisis Perhitungan Kuat Tarik Belah Beton ... 53

Tabel V-11 Analisis Pengujian Kuat lentur Beton ... 55

Tabel V-12 Analisis Berat Isi Beton ... 57

Tabel V-13 Analisis Serapan Air Beton ... 58

vi | P a g e

DAFTAR GAMBAR

Gambar II-1 Perbedaan bentuk partikel fly ash dan slag ... 6

Gambar II-2 peta jalan penelitian... 13

Gambar IV-1Rencana tahapan penelitian ... 15

Gambar IV-2 Urutan kegiatan penelitian tahun I ... 16

Gambar IV-3 Semen Portland jenis PPC merk Semen Gresik ... 18

Gambar IV-4 Pasir untuk penelitian ... 19

Gambar IV-5 Kerikil ... 20

Gambar IV-6 Fly ash ... 21

Gambar IV-7 Asam Sulfat ... 21

Gambar IV-8 Garam ... 21

Gambar IV-9 Begisting/ cetakan beton ... 22

Gambar IV-10 Gelas ukur dalam penelitian ... 23

Gambar IV-11 Timbangan ... 23

Gambar IV-12 Ayakan ... 24

Gambar IV-13 Mesin penggetar ... 24

Gambar IV-14 Kerucut Abram’s... 25

Gambar IV-15 Oven ... 25

Gambar IV-16 Desicator ... 26

Gambar IV-17 Molen pengaduk beton ... 26

Gambar IV-18 Bak perendaman ... 27

Gambar IV-19 Hydraulic testing machine ... 27

Gambar IV-20 Cetok ... 28

Gambar IV-21 Gelas ukur ... 28

Gambar IV-22 Grafik untuk menentukan factor air semen ... 35

Gambar IV-23 Grafik untuk menentukan prosentase agregat halus (Wuryati, 2001)... 37

Gambar IV-24 Pencetakan benda uji ... 38

Gambar IV-25 Perawatan benda uji ... 38

Gambar IV-26 Uji kuat tekan pada kubus ... 40

Gambar IV-27 Uji kuat tarik pada silinder ... 40

Gambar IV-28 Uji kuat lentur pada balok ... 41

Gambar IV-29 Uji serapan air beton ... 43

Gambar V-1 Grafik hubungan antara ukuran ayakan dan presentase lolos komulatif ... 46

Gambar V-2 Ayakan dan pasir... 47

Gambar V-3 Ayakan dan pasir... 48

Gambar V-4 Grafik hubungan antara ukuran ayakan dan presentase lolos komulatif ... 49

Gambar V-5 Pengujian kuat tekan beton ... 52

Gambar V-6 Grafik hubungan rata-rata kuat tekan beton dengan umur beton ... 52

Gambar V-7 Diagram hasil rata-rata kuat tarik belah beton ... 54

Gambar V-8 Grafik hasil rata-rata kuat lentur beton ... 56

Gambar V-9 Pengujian kuat lentur beton ... 56

Gambar V-10 Diagram hasil rata-rata berat isi beton ... 58

vii | P a g e

Gambar V-12 Hubungan antara kuat tekan rata-rata dengan variasi bahan tambah fly ash pada

perendaman air garam ... 61 Gambar V-13 Hasil pengujian kuat tekan rata-rata beton pada perendaman air sulfat. ... 62 Gambar V-14 Hubungan antara kuat tekan rata-rata dengan variasi bahan tambah fly ash pada

viii | P a g e

Ringkasan

Penelitian tentang Peningkatan Pemakaian Abu Terbang untuk Mengurangi Limbah Terbuang PLTU dalam Pembuatan High volume Fly ash (HVFA) Concrete memiliki tujuan jangka panjang yaitu mengurangi permasalahan limbah batu bara dan mengurangi pencemaran emisi gas rumah kaca dengan menurunkan pemakaian semen dalam pembuatan beton. Selain itu penelitian ini akan bermanfaat meningkatkan durabilitas beton karena sifat abu terbang yang telah terbukti meningkatkan durabilitas beton.

Upaya peningkatan pemakaian abu terbang menggunakan teknologi High volume Fly ash (HVFA) Concrete dimana 50% bahan pengikat/ semen digantikan oleh abu terbang sehingga secara signifikan meningkatkan pemakaian abu terbang. Keunggulan HVFA concrete adalah, dalam pembuatan beton menggunakan cara yang identik dengan beton normal. Berdasarkan literatur HFVA concrete telah banyak dipakai dalam konstruksi bangunan dengan menggunakan abu terbang kelas F. Pada kenyataannya abu terbang yang ada di Indonesia sebagian besar adalah abu terbang kelas C. Oleh karenanya penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat mekanik HVFA concrete dengan memanfaatkan fly ash kelas C dan material lokal dalam produksinya.

Hasil penelitian menunjukkan, sifat mekanik High volume Fly ash Concrete lebih rendah dibandingkan sifat mekanik beton normal berdasarkan hasil pengujian kuat tekan, pengujian kuat tarik belah dan pengujian kuat lentur. Namun pemakaian high volume fly ash concrete menguntungkan dalam hal durabilitasnya berdasarkan pengujian serapan air, pengujian perendaman dalam larutan garam dan pengujian perendaman dalam larutan sulfat. Dengan demikian pemakaian fly ash kelas C dalam pembuatan HVFA concrete perlu perbaikan kandungan silika dalam fly ash dan perbaikan dalam rancangan campuran betonnya.

Keywords: fly ash, high volume fly ash concrete, kuat tekan,kuat tarik, kuat lentur, durabilitas, larutan sulfat.

1 | P a g e

I.

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Abu batu bara adalah produk sampingan terutama dari pembangkit listrik tenaga uap (PLTU)

bertenaga batu baramerupakan partikel yang sangat halus dengan diameter antara 1 – 150

mikron meter dan berbentuk butiran bulat (Siddique, 2004 ). Abu bata bara meskipun

merupakan produk sampingan namun memiliki kandungan silica (SiO2) yang tinggi sehingga

dapat dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan pengganti sebagian atau seluruhnya terhadap

bahan pengikat dalam pembuatan beton yaitu semen.

Penggantian sebagian semen dalam jumlah yang signifikan dapat dilakukan dengan

menggunakan teknologi HVFA concrete. HVFA adalah beton dimana setidaknya 50% jumlah

semen sebagai bahan pengikat digantikan fly ash baik berupa kelas F fly ash maupun kelas C

fly ash (Malhotra and Mehta, 2005). Abu terbang kelas F adalah abu terbang yang memiliki

total kandungan silika (SiO2), alumina (Al2O3), dan feri oksida (Fe2O3) lebih dari 70%,

Sedangkan abu terbang kelas C memiliki kandungan ketiga material antara 50% - 70%.

Meskipun penggantian semen mencapai 50%, namun beton yang memiliki tetap

memiliki kekuatan yang memenuhi persyaratan sebagai bahan konstruksi. Bahkan sifat

durabilitas HVFA concrete meningkat apabila dibandingkan beton normal, beton yang

menggunakan hanya semen sebagai bahan pengikat (Bilodeau and Malhotra, 2000).

Teknologi ini pertama kali diperkenalkan oleh peneliti dari canmet, dan telah dibuktikan

dengan dibangunnya beberapa bangunan yang memanfaatkan HVFA concrete namun

didominasi oleh abu terbang kelas F.

Pemanfaatan teknologi HVFA concrete akan menguntungkan dipandang dari sudut

lingkungan karena akan menurunkan emisi gas CO2 yang dihasilkan dari pemakaian semen

2 | P a g e

konstruksi memberikan kontribusi sekitar 7% produksi CO2, gas penyebab utama efek rumah

kaca dan pemanasan global (Malhotra, 1999). Sehingga pemakaian abu terbang akan

menguntungkan disebabkan oleh peningkatan pemakaian limbah PLTU, penurunan

pemakaian semen dan meningkatnya sifat propertis beton yang dihasilkan.

Pemakaian fly ash di dalam beton memiliki kekurangan yaitu, beton memerlukan

waktu yang lama dalam proses hidrasinya, sehingga sangat penting menjaga lingkungan

beton tersebut agar reaksi pozzolan dapat berlangsung dengan sempurna. Beton yang

mengandung abu terbang lebih sensitif terhadap perawatan beton yang kurang baik

dibandingkan beton normal. Sensitifitas perawatan beton meningkat dengan meningkatnya

kandungan abu terbang di dalam beton (Ramezanianpur and Malhotra, 1995).

Dari kajian pustaka diperoleh, ada beberapa upaya yang dapat dilakukan untuk

mengatasi permasalahan lambatnya kuat perkembangan kuat tekan beton untuk high volume

fly ash concrete yaitu dengan pemakaian air kapur atau perawatan beton dengan pemanasan

(Elsageer et al., 2009, Solikin et al., 2011).

Indonesia adalah negara penting dalam produksi batu bara dunia, karena merupakan

pengekspor tebesar batu bara untuk keperluan pembangkit listrik (Wulandari, 2013). Di

Indonesia abu batu bara (abu terbang) yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga batu

bara (PLTU) semakin meningkat setiap tahun. Hal ini disebabkan meningkatnya produksi

listrik di Indonesia dan konversi pembangkit listrik berbahan minyak dan gas menjadi

berbahan bakar batu bara. Pada tahun 2000 produksi abu terbang mencapai 250.000 Ton

pertahun dan meningkat sebelas kali lipat pada tahun 2009 (Sufriady, 2010). Jenis abu

terbang di Indonesia 85% nya adalah low rank fly ash (lignite dan sub bituminous), dimana

jenis abu terbang ini akan menghasilkan abu terbang kelas C (Sule and Matasak, 2012,

3 | P a g e

Melihat potensi besar yang belum dimanfaatkan secara optimal dan manfaat nyata

yang bisa diperoleh dengan pemanfaatan abu terbang ini, maka proposal penelitian ini dibuat

untuk meninjau aspek perbaikan properties abu terbang kelas C agar optimal sebagai bahan

HVFAconcrete dengan teknik utama yaitu melengkapi bahan mineral yang diperlukan dalam

proses hidrasinya.

1.2. Perumusan masalah

Dari latar belakang yang disampaikan dapat dibuat perumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Seberapa jauh perbedaan sifat properties abu terbang kelas C yang tersedia di pasar Indonesia?

2. Bagaimana pengaruh pemakaian air kapur terhadap sifat properties HVFAconcrete? 3. Bagaimana pengaruh pemakaian air kapur terhadap sifat durabilitas HVFAconcrete?

1.3. Tujuan penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian tentang adalah yang terbagi menjadi 3 tahun penelitian, sedangkan tujuan penelitian pada tahun pertama adalah:

Memperoleh kesimpulan sifat properties beton yang dihasilkan dengan melihat pengaruh sumber fly ash yang tersedia sebagai material High volumefly ashconcrete untuk pembuatan beton mutu normal.

1.4. Manfaat khusus penelitian.

Selain tercapainya tujuan penelitian, terdapat pula manfaat khusus yang akan dicapai setelah dilakukannya penelitian yaitu:

1. Meningkatnya studi pemanfaatan fly ash dalam jumlah yang signifikan untuk pembuatan beton.

2. Memberikan informasi tentang potensi pemanfaatan limbah abu terbang yang masih sedikit termanfaatkan.

3. Mengurangi permasalahan limbah batu bara.

4. Memperbaiki kualitas lingkungan dengan mengurangi secara signifikan pemakaian semen dalam pembuatan beton.

4 | P a g e

1.5. Keutamaan penelitian

Penelitian difokuskan pada penelitian fly ash kelas C, karena fly ash kelas C merupakan bagian terbesar dari fly ash yang ada di Indonesia. Sehingga pemanfaatan abu terbang dalam jumlah yang signifikan akan mengurasi permasalahan limbah pembakaran batu bara dan juga mengurangi pemakaian semen sebagai bahan pengikat beton.

Penelitian ini akan membahas metode pemanfaatan abu terbang dalam jumlah yang signifikan khususnya untu kelas C dengan memperbaiki sifat properties abu terbang maupun memperbaiki proses hidrasi bahan pengikat sehingga dihasilkan beton dengan sifat mekanis yang sebanding dengan beton normal dan memiliki sifat durabilitas yang lebih baik.

1.6. Luaran penelitian.

Luaran yang akan diperoleh setelah selesainya penelitian pada tahun I adalah:

Pada tahun I penelitian akan difokuskan mempelajari sifat abu terbang kelas C dan mencari alternatif bahan yang sesuai untuk memperbaiki sifat abu terbang agar sesuai dipakai sebagai bahan High volume fly ashconcrete. HVFAconcrete yang dihasilkan ditujukan memiliki kekuatan (strength) yang sebanding dengan beton dengan kuat tekan normal. Luaran tahun pertama akan diseminasi dalam bentuk seminar nasional dan dipublikasikan dalam jurnal nasional.

5 | P a g e

II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pustaka yang relevan

Semen yang ditemukan oleh Joseph Aspadin pada tahun 1824 adalah bahan pengikat komposit beton yang merupakan bahan utama dalam industri konstruksi (Oficemen, 2011). Data menunjukkan peningkatan yang tajam pemakaian semen dalam kurun waktu 4 dasawarsa terakhir hingga mencapai 21 milyar ton pertahun dewasa ini (Mehta, 1986, Mehta, 2004, Mehta and Meryman, 2009).

Peningkatan jumlah pemakaian semen yang sangat besar menunjukkan bahwa beton merupakan bahan utama konstruksi bangunan. Disamping keuntungan yang diperoleh terdapat kerugian yang ditimbulkan akibat pemakaian beton sebagai bahan konstruksi ditinjau dari sisi lingkungan. Kerugian yang ditimbulkan adalah, dengan peningkatan jumlah pemakaian beton, jumlah emisi gas CO2 ke atmosfer juga meningkat (Flower and Sanjayan,

2007). Hal ini disebabkan setiap satu ton semen yang dipakai untuk membuat beton akan memproduksi sebanyak 0,99 ton gas karbon dioxide (CO2) (Humphreys and Mahasenan,

2002). Peningkatan emisi gas CO2 keatmosfer meningkatkan masalah efek rumah kaca dan

menjadi penyebab peningkatan pemanasan global. Menurut Malhotra (1999), pemakaian semen dalam industri konstruksi secara global menyumbang 7% dari jumlah emisi gas CO2

yang disebabkan oleh aktivitas manusia.

Untuk mengurangi efek buruk terhadap lingkungan dari pemakaian semen, maka upaya penggantian semen sebagai bahan pengikat beton baik seluruhnya maupun sebagian perlu didukung. Bahan pengganti semen yang saat ini sering digunakan adalah silica fume, copper slag dan fly ash (abu terbang), dimana abu terbang merupakan bahan pengganti yang paling luas dipakai saat ini (Kosmatka et al., 2003). Fly ash adalah produk sampingan terutama dari pembangkit listrik tenaga batubara merupakan partikel yang sangat halus dengan diameter antara 1 – 150 mikron meter dan berbentuk butiran bulat (Siddique, 2004 ).

6 | P a g e

Fly ash _Slag

Gambar II-1 Perbedaan bentuk partikel fly ash dan slag

Salah satu teknologi pemanfaatan abu terbang yang mengurangi secara signifikan pemakaian semen dalam pembuatan beton dan menggunakan cara produksi yang identik dengan pembuatan beton normal adalah high volume fly ash concrete (HVFA). HVFA adalah beton dimana setidaknya 50% jumlah semen sebagai bahan pengikat digantikan fly ash baik berupa kelas F fly ash maupun kelas C fly ash (Malhotra and Mehta, 2005). Meskipun pemakaian fly ash akan menurunkan kekuatan awal beton, namun dengan masih berlangsungnya reaksi pozzolanic maka kekuatan beton beton akan meningkat dalam jangka waktu yang lama (Bilodeau and Malhotra, 2000, Nawy, 1996).

Pemanfaatan abu terbang yang memiliki kandungan silika (SiO2) yang tinggi

memberikan kontribusi positif terhadap proses hidrasi semen, karena Silika akan mengikat Ca(OH)2 untuk membentuk C-S-H gel yang membantu meningkatkan kekuatan beton.

Seperti diketahui Ca(OH)2 adalah produk hidrasi semen yang memiliki sifat mudah larut

dalam air dan memiliki kekuatan yang rendah (Oner et al., 2005). Dalam kenyataan pemakaian teknologi HVFA concrete lebih banyak memanfaatkan abu terbang kelas F (Malhotra and Mehta, 2005). Hal ini disebabkan, abu terbang kelas F memiliki kadar silika (SiO2) yang lebih tinggi dibandingkan abu terbang kelas C (ASTM C 618-03, 2003).

Di Indonesia abu batu bara (abu terbang) yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga batu bara (PLTU) semakin meningkat setiap tahun. Hal ini disebabkan meningkatnya produksi listrik di Indonesia dan konversi pembangkit listrik berbahan minyak dan gas menjadi batu bara. Pada tahun 2000 produksi abu terbang mencapai 250.000 pertahun dan meningkat sebelas kali lipat pada tahun 2009 (Sufriady, 2010). Jenis fly ash di Indonesia 85% nya adalah low rank fly ash (lignite dan sub bituminous), dimana jenis fly ash ini akan menghasilkan abu terbang kelas C (Sule and Matasak, 2012, Suprapto, 2009).

7 | P a g e

Pemakaian fly ash di dalam beton memiliki kekurangan yaitu, beton memerlukan waktu yang lama dalam proses hidrasinya, sehingga sangat penting menjaga lingkungan beton tersebut agar reaksi pozzolan dapat berlangsung dengan sempurna. Beton yang mengandung abu terbang lebih sensitif terhadap perawatan beton yang kurang baik dibandingkan beton normal. Sensitifitas perawatan beton meningkat dengan meningkatnya kandungan abu terbang di dalam beton (Ramezanianpur and Malhotra, 1995).

2.2. Studi pendahuluan

Dalam upaya memperbaiki kelemahan pemakaian abu terbang di dalam beton apalagi dalam jumlah yang cukup besar atau high volume fly ash (HVFA) concrete, maka telah dilakukan beberapa penelitian seperti:

a. Penambahan bahan yang kaya akan kandungan silika dapat meningkatkan reaksi pozzolan abu terbang .

b. Peningkatan kehalusan abu terbang sangat membantu meningkatkan kecepatan reaksi pozzolan di dalam abu terbang (Copeland et al., 2001, Xu, 1997).

c. Penelitian tentang perawatan beton dalam jangka yang panjang akan menghasilkan kekuatan beton yang setara dengan beton normal setelh perawatan selama 91 hari (Hansen, 1990, Sivasundaram et al., 1990).

d. Perawatan dengan meningkatkan suhu lingkungan menjadi 500C dapat mempercepat perkembangan kuat tekan HVFA concrete sehingga setara dengan beton normal pada umur 28 hari (Elsageer et al., 2009).

e. Pemakaian air kapur sebagai air pencampur HVFA mortar dapat mempercepat perkembangan kuat tekan mortar dimana akan setara dengan mortar semen setelah 28 hari bahkan lebih tinggi setelah 56 hari (Solikin et al., 2011).

Ada beberapa penelitian serupa yang pernah dilakukan oleh peneliti terdahulu antara lain : 1. Alex Kurniawandy, Zulfikar Djauhari, Elpin Tua Napitu

Alex Kurniawandy, Zulfikar Djauhari, Elpin Tua Napitu (2011) dalam jurnal penelitian yang berjudul “Pengaruh Abu Terbang terhadap Karakteristik Mekanik Beton Mutu Tinggi”. Tujuan penelitian adalah melakukan kajian

dengan variasi komposisi campuran abu terbang terhadap karakteristik mekanik beton mutu tinggi dengan parameter tinjauan adalah modulus elastis, nilai susut, kuat tekan dan kuat tarik belah. Melakukan kajian visualisasi antara beton yang mengandung fly ash dan beton normal dengan menggunakan Scanning Electronic Microscope (SEM).

8 | P a g e

P. Kumar Mehta (2004) dalam jurnal yang berjudul “ High Performance High volume Fly ash Concrete for Sustainable Development”. volume tinggi fly ash sistem beton membahas isu yang keberlanjutan dan memungkinkan industri konstruksi beton untuk menjadi lebih berkelanjutan . Tinjauan singkat disajikan dari teori dan praktek dengan konstruksi campuran beton yang mengandung lebih dari 50 % fly ash oleh massa semen pada material. Mekanisme dibahas dimana penggabungan volume tinggi fly ash pada beton mengurangi kebutuhan air, meningkatkan workability, meminimalkan retak akibat susut termal dan pengeringan , dan meningkatkan daya tahan untuk Penguatan korosi, serangan sulfat, dan ekspansi alkali - silika . Untuk negara-negara seperti China dan India, teknologi ini dapat memainkan peran penting dalam memenuhi besar permintaan untuk infrastruktur secara berkelanjutan.

3. Inderpreet Kaur

Inderpreet Kaur (2005) dalam thesis yang berjudul “ Mechanical Properties of high volume Fly ash (HVFA) Concrete Subjected to Elevated Temperature up to 120°C”. Tujuan dari penelitian ini digunakan menentukan karakteristik mekanik antara lain kuat tekan, kuat tarik, kuat lentur dan modulus elastisitas yang menggunakan campuran fly ash

yang bervariasi antara 30%, 40%, dan 50% pada fly ash dengan suhu kamar yang berbeda antara 80°C, 100°C, dan 120°C.

Perbedaan penelitian yang saya lakukan dengan penelitian yang sebelumnya adalah berbeda pada pengaruh perbedaan sumber fly ash dan cara pengujian pada berat volume dan serapan air beton serta tidak memperhatikan suhu kamar pada fly ash.

2.3. Fly ash/ abu terbang

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. Pada pembakaran abu batu bara pada pembangkit listrik tenaga uap terbentuk 2 jenis abu yaitu abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Partikel yang terbawa gas buang disebut fly ash

(abu terbang) sedangkan abu yang tertinggi dan dikeluarkan dari bawah tungku disebut abu dasar. (Tjokrodimulyo, 1996) dalam (Suarnita, 2011).

Fly ash (abu terbang) dapat dibedakan menjadi 3 jenis (ASTM C618-03) sebagai berikut:

9 | P a g e

Senyawa Kimia Kelas

N F C

Oksida Silika (SiO2) + Oksida Alumina (Al2O3) +

Oksida Besi (Fe2O3), minimum %

70 70 50 Trioksida Sulfur (SO3), maksimum % 4 5 5

Kadar air, maksimum % 3 3 3

Kehilangan panas, maksimum % 10 6 6

1.Keunggulan Penggunaan Fly ash (Abu Terbang)

Penggunaan fly ash (abu terbang) dalam campuran beton memiliki berbagai keunggulan antar lain (Nugraha,Antoni, 2007:106) :

a. Pada beton segar

1) Kehalusan dan bentuk partikel fly ash (abu terbang) yang bulat dapat meningkatkan workability.

2) Mengurangi terjadinya kelecakan.

b. Pada beton keras

1) Konstribusi peningkatan kuat tekan beton pada umur setelah 52 hari. 2) Meningkatkan durabilitas beton.

3) Meningkatkan kepadatan (density) beton. 4) Mengurangi terjadinya penyusutan beton.

2.Kelemahan Penggunaan Fly ash (Abu Terbang)

Kelemahan penggunaan fly ash (abu terbang) adalah (Suarnita, 2011:5) :

a. Pemakaian abu terbang kurang baik untuk pengerjaan beton yang memerlukan waktu pengerasan dan kekuatan awal yang tinggi karena proses pengerasan dan penambahan kekuatan betonnya agak lambat yang disebabkan karena terjadi reaksi pozzoland. b. Pengendalian mutu harus sering dilakukan karena mutu fly ash (abu terbang) sangat

tergantung pada proses (suhu pembakarannya) serta jenis batu baranya.

3.Sifat-Sifat Fly ash (Abu Terbang)

Sifat-sifat abu terbang antara lain (Suarnita, 2011:3) : a. Warna

Abu terbang berwarna abu-abu, bervariasi dari abu-abu muda sampai abu-abu tua. Makin muda warnanya sifat pozzolannya makin baik. Warna hitam yang sering timbul disebabkan karena adanya karbon yang dapat mempengaruhi mutu abu terbang.

b. Komposisi

Unsur pokok abu terbang adalah silikon dioksida SiO2 (30%-60%), aluminium

10 | P a g e

(bervariasi hingga 30%). Kalsium oksida Cao (1%-7%) dan sejumlah kecil magnesium oksida MgO dan sulfur trioksida SO3.

c. Sifat Pozzolan

Sifat pozzolan adalah sifat bahan yang dalam keadaan halus dapat bereaksi dengan kapur padam aktif dan air pada suhu kamar (24°C-27°C) membentuk senyawa yang padat tidak larut dalam air.

d. Kepadatan (density)

Kepadatan abu terbang bervariasi, tergantung pada besar butir dan hilang pijarnya. Biasanya berkisar antara 2.43 gr/cc sampai 3 gr/cc. Luas permukaan spesifik rata-rata 225 m2/kg – 300 m2/kg. Ukuran butiran yang kecil kadang-kadang terselip dalam butiran yang besar yang mempunyai fraksi lebih besar dari 300 µm.

e. Hilang pijar

Hilang pijar menentukan sifat pozzolan abu terbang. Apabila hilang pijar 10% - 20% berat kadar oksida kurang sehingga daya ikatnya kurang yang berarti sifat pozzolannya kurang.

2.4. Beton

Beton adalah suatu campuran antar semen, agregat kasar, agregat halus dan air yang di campur menjadi satu dan biasanya ditambah dengan zat aditif seperti fly ash (abu terbang) yang digunakan untuk mengikat dan mengisi rongga-rongga pada agregrat kasar dan agregat halus.

II.3.1. Kelebihan dan Kekurangan Beton Tabel II-2 Kelebihan dan kekurangan beton

Kelebihan Kekurangan

• Dapat dibuat dengan mudah • Mampu memikul beban yang

berat

• Tahan terhadap temperature

yang tinggi

• Biaya pemeliharaan yang

kecil

• Bentuk yang telah dibuat sulit

diubah

• Berat

• Daya pantul suara yang besar • Tegangan tarik rendah

Sumber: (Mulyono 2004:4-5) II.3.2. Sifat-sifat beton

Menurut Subakti (1995:142) sifat-sifat beton adalah : a. Kedap air (watertight)

11 | P a g e

b. Awet (durable)

c. Tidak banyak mengalami penyusutan (shrinkage) d. Tidak retak-retak (crack)

e. Tidak timbul karang beton (honeycombing) f. Tidak menjadi lapuk (efflorescence) g. Tidak pecah-pecah (Spaling)

h. Permukaan halus tahan terhadap pengausan (abrasion)

II.3.3. Parameter-parameter yang paling memenuhi kekuatan beton

a. Kualitas semen

b. Proporsi semen terhadap campuran c. Kekuatan dan kebersihan agregat

d. Interaksi atau adhesi antara pasta semen dengan agregat e. Pencampuran yang cukup dari bahan-bahan pembentuk beton f. Penempatan yang benar, penyelesaian dan pemadatan beton g. Perawatan beton

h. Kandungan klorida tidak melebihi 015 % dalam beton yang diekspos dan 1% bagi beton yang tidak diekspos (Nawy, 1985) dalam (Mulyono,2004).

II.3.4. Kinerja beton

Ada 3 kinerja beton yang dibutuhkan dalam pembuatan beton antara lain (Mulyono, 2004:6) :

1. Harus memenuhi kriteria konstruksi adalah dapat dengan mudah dikerjakan dan dibentuk serta mempunyai nilai ekonomis.

2. Kekuatan tekan.

3. Durabilitas (keawetan).

II.3.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton

a. Semen

Menurut Mulyono (2004:19) semen merupakan bahan campuran yang secara aktif setelah berhubungan dengan dengan air. Sedangkan menurut SNI 15-2049-2004 semen portland adalah semen hidraulis 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.

12 | P a g e

Bahan utama pembentuk semen Portland adalah kapur (CaO), silika (SiO3), alumina

(Al2O3), sedikit magnesia (MgO), dan terkadang sedikit alkali. Untuk mengontrol

komposisinya, terkadang ditambahkan oksida besi (Mulyono, 2004:27). b. Agregat

Kandungan dalam suatu agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi. Komposisi agregat tersebut berkisar 60%-70% dari berat campuran beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar, agregat ini pun menjadi penting. Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Batas ukuran agregat halus dan ukuran kasar yaitu 4,8 mm (British Standard) atau 4,75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4,8 mm (4,75mm). Sedangkan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4,8 mm (4,75 mm). Agregat yang biasanya dibuat dalam suatu campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40mm (Mulyono, 2004:65). c. Air

Air diperlukan dalam pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurun kualitas beton. Air yang berlebihan dalam suatu campuran beton akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga akan mempengaruhi kekuatan beton. (Mulyono, 2004:51).

2.5. Peta jalan penelitian (road map research)

Untuk memperjelas tahapan penelitian dan target yang hendak dicapai pada setiap tahapannya, maka dibuatlah peta jalan penelitian yang memuat tahapan penelitian yang akan dilakukan selama 9 tahun.

13 | P a g e

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

High volumefly ashconcrete (HVFA concrete)

Application of HVFAconcrete Geopolymer concrete and its application Recommendation for utilization of fly ash in Indonesia

Normal strength concrete

High strength concrete

Self compacting

concrete (SCC)

Precast concrete Foamed concrete

Materials of research

- Fly ash from 3 different sources

- Three levels of strength of concrete

- Two addition materials i.e : o Lime water for class F fly ash o High silica material and lime

water for class C Fly ash

Materials for research

- Fly ash from 3 different sources

- Three levels of strength of concrete

- Additional of fibre

- Two addition materials, same as in HVFA concrete

Materials for research

- Fly ash from 3 different sources

- Two levels of strength of concrete

- Two addition materials, same as in HVFA concrete

- Fly ash from 3 different sources

- Three levels of strength of concrete

- Additional of fibre

- Two addition materials, same as in HVFA concrete

Materials of research

- Fly ash from 3 different sources

- Three levels of strength of concrete

- Two addition materials i.e :

o First alkali liquid for class F fly ash o Second alkali liquid for class C Fly ash

Included Application

Test of HVFA concrete

- Properties of fresh concrete

- Mechanical properties of the concrete

- Durability properties of the concrete

- Bonding test / structural test

- Shrinkage and creep test

- Leaching test

Test method

- Properties of fresh concrete

- Mechanical properties of the concrete

- Durability properties of the concrete

- Bonding test / structural test

- Shrinkage and creep test

- Leaching test

Test method

- Properties of fresh concrete

- Mechanical properties of the concrete

- Durability properties of the concrete

- Bonding test / structural test

- Shrinkage and creep test

- Leaching test

Gambar II-2 peta jalan penelitian

14 | P a g e

III.

TUJUAN DAM MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian tentang adalah yang terbagi menjadi 3 tahun penelitian, sedangkan tujuan penelitian pada tahun pertama adalah:

Memperoleh kesimpulan sifat properties beton yang dihasilkan dengan melihat pengaruh sumber fly ash yang tersedia sebagai material High volume fly ash concrete untuk pembuatan beton mutu normal.

3.2. Manfaat khusus penelitian.

Selain tercapainya tujuan penelitian, terdapat pula manfaat khusus yang akan dicapai setelah dilakukannya penelitian yaitu:

5. Meningkatnya studi pemanfaatan fly ash dalam jumlah yang signifikan untuk pembuatan beton.

6. Memberikan informasi tentang potensi pemanfaatan limbah abu terbang yang masih sedikit termanfaatkan.

7. Mengurangi permasalahan limbah batu bara.

8. Memperbaiki kualitas lingkungan dengan mengurangi secara signifikan pemakaian semen dalam pembuatan beton.

15 | P a g e

IV. METODE PENELITIAN

4.1. Pendahuluan

Tahapan penelitian yang dilakukan selama tiga tahun ditunjukkan dalam tahapan penelitian berikut ini:

2014 2015 2016

High volume fly ash concrete (HVFA concrete) Application of HVFA concrete Normal Strength concrete High strength concrete Self compacting concrete (SCC) Materials of research

- Fly ash class C from 3 different sources

- Three levels of strength of concrete

- Two addition materials i.e :

oHigh silica material oLime water as hydration water

Materials of research

- Fly ash class C from reliable sources

- Three levels of fly ash contents

- Two addition materials i.e :

oHigh silica material oLime water as hydration water

Materials for research

- Fly ash from reliable sources

- Three levels of fly ash contents

- Three levels of strength of concrete

- Two addition materials, same as in HVFA concrete

Test of HVFA concrete

- Chemical content of fly ash

- Properties of fresh concrete

- Mechanical properties of the concrete

Test of HVFA concrete

- Durability properties of the concrete

- Bonding test / structural test

- Shrinkage test

- Microstructure analysis

Test method

- Properties of fresh concrete

- Mechanical properties of the concrete

- Durability properties of the concrete

- Bonding test / structural test

- Shrinkage test Gambar IV-1Rencana tahapan penelitian

Tahapan penelitian yang diajukan dalam penelitian ini (Gambar 3.1) adalah rencana penelitian jangka pendek penelitian (3 tahun) yang merupakan bagian dari rencana penelitian jangka panjang sebagaimana digambarkan dalam peta jalan penelitian (Gambar 2.1). Tahapan penelitian jangka pendek terdiri dari 2 tema penelitian yaitu penelitian tentang High volume Fly ash (HVFA) Concrete dan penelitian tentang aplikasi HVFA concrete. Penelitian tentang HVFA concrete dimaksudkan untuk melakukan analisis rancangan campuran HVFA concrete untuk memproduksi beton dengan kuat tekan mutu normal pada tahun I dan memproduksi beton mutu tinggi pada tahun II. Sedangkan penelitian tentang aplikasi HVFA concrete dilaksanakan dengan memanfaatkan HVFA concrete dalam pembuatan self compacting concrete.

Secara urutan, penelitian pertama dilakukan terlebih dahulu sebagai studi awal untuk memperoleh kesimpulan sifat properties HVFA concrete. Setelah diperoleh properties dasar HVFA concrete maka dapat dilanjutkan penelitian tentang aplikasi HVFA concrete

16 | P a g e

dalam pembuatan teknologi beton yang lain yaitu self compacting concrete (SCC). Kedua penelitian dilakukan secara simultan, dalam pengertian pada 3 tahun masa penelitian, penelitian dilakukan secara menerus dan data yang diperoleh akan saling melengkapi agar diperoleh data penelitian yang lengkap sehingga dapat ditulis dalam sebuah jurnal yang bereputasi International.

4.2. Uraian penelitian tahun pertama

Gambar IV-2 Urutan kegiatan penelitian tahun I

A. Persiapan bahan penelitian

1. Fly ash yang digunakan berasal dari 3 sumber yang berbeda yaitu dari PLTU Jepara, PLTU mini, dan fly ash yang beredar di pasaran untuk memperoleh data properties fly ash yang beredar di masyarakat.

2. Untuk memperkaya kandungan silika dalam fly ash digunakan bahan silica fume dan abu sekam padi.

3. Air yang digunakan mencampur beton berupa air kapur, agar mempercepat reaksi hidrasi semen.

B. Rancangan campuran beton

1. Metode rancangan campuran yang digunakan adalah metode DOE (Departemen of Environment)

2. Mutu beton yang dipakai ada 3 buah yaitu fc’ = 15 MPa, fc’ = 25 MPa, dan fc’ = 35 MPa.

17 | P a g e

Perawatan yang digunakan adalah dengan perendaman dalam air hingga berumur 56 hari.

D. Pengujian

1. Pengujian kandungan kimia dilakukan terhadap fly ash, silica fume dan abu sekam padi.

2. Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui perkembangan kuat tekan beton (3, 7, 14, 21, 28, 56, 91 hari).

3. Pengujian splitting test, lentur beton, modulus elastisitas, berat volume dan kadar air dilakukan pada umur 28, 56 dan 91 hari.

E. Analisis

Analisis dilakukan untuk mengetahui sifat properties beton berdasarkan data-data pengujian dengan Microsoft excel. Selain itu digunakan software Minitab memperoleh faktor yang paling berpengaruh dalam hasil pengujian.

F. Kesimpulan

Dari rangkaian penelitian tahun pertama akan diperoleh kesimpulan seberapa potensi pemakaian fly ash di Indonesia untuk pembuatan high volumefly ashconcrete.

Tabel IV-1 Matrix benda uji penelitian tahun pertama

No Nama pengujian Uraian pengujian Benda uji Jumlah

benda uji 1. Uji fly ash, silica

fume dan abu sekam padi

Mencari kandungan kimia serbuk @ 1 kg

2. Slump test Pengujian workability beton segar Beton segar 3 unit 3. Kuat tekan Pengujian perkembangan kuat tekan

beton sesuai mutu dan umur

Silinder dia. 100 mm; tinggi 200 mm

105 buah

4. Kuat lentur Pengujian kekuatan lentur Balok 100 x 100 x 350 mm

27 buah 5. Tensile test Pengujian kuat tarik beton dengan uji

belah silinder

Silinder dia. 150 mm; tinggi 300 mm

27 buah

6 Modulus elastisitas

Pengujian mencari modulus elastisistas HVFA concrete

Silinder dia. 100 mm; tinggi 200 mm

45 buah

7 Berat volume dan kadar air

Pengujian berat volume dan kadar air beton yang dihasilkan

Silinder dia. 100 mm; tinggi 200 mm

18 | P a g e

4.3. Lokasi penelitian

Lokasi penelitian akan dilakukan di beberapa tempat sesuai keperluannya, yaitu:

- Pembuatan dan pengujian beton, akan dilakukan di laboratorium Teknik Sipil Fak. Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memiliki peralatan yang memadai untuk pembuatan beton dan pengujiannya.

- Pengujian kandungan kimia fly ash dilakukan di laboratorium Baristand Surabaya. - Pengujian microstructure dilakukan di Laboratorium Lemigas Jakarta

4.4. Bahan penelitian

Bahan penelitian dipilih dari bahan-bahan yang ada di sekitar Surakarta dengan alasan kemudahan mendapatkan material dan agar pembuatan benda uji sesuai kondisi lingkungan. Uraian bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Air

Air dalam penelitian ini diperlukan sebagai campuran pembuatan beton dan perawatan (curing) benda uji beton dengan cara perendaman. Air yang digunakan berasal dari Laboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Semen portland

Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen Portland jenis I merk Gresik dalam kemasan 40 kg. Secara visual menunjukan semen dalam keadaan yang baik, kemasan tertutup rapat dan butir-butir semen tidak mengalami penggumpalan, sehingga semen layak untuk digunakan.

Gambar IV-3 Semen Portland jenis PPC merk Semen Gresik

19 | P a g e

Agregat halus atau pasir adalah agregat yang memenuhi persyaratan ukuran butir yaitu lolos ayakan 4.75 mm (ASTM C33, 1982 dalam Mulyono , 2004). Agregat yang digunakan dalam penelitian ini dibeli dari took bahan bangunan setempat yang dipilih secara visual berkualitas baik. Agregat halus yang digunakan harus memenuhi persyaratan yaitu:

1) Kandungan zat organik pada agregat halus harus masuk standart warna antara no 1-3 jika tidak masuk dalam warna standart no 1-3 maka agregat halus tidak bisa digunakan dalam campuran beton.

2) Kandungan kadar lumpur dalam agregat halus maksimal 5 %.

3) Berat jenuh kering permukaan (saturated surface dry) pada agregat halus antara 2.5-2.7.

4) Penyerapan air dalam agregat halus maksimal 5 %. 5) Modulus halus butir antara 1.5-3.8.

Pasir yang digunakan sebagai bahan campuran beton yaitu dalam kondisi SSD (Saturated Surface Dry) atau jenuh kering muka, dengan tujuan pasir tidak akan menyerap air yang diperlukan dalam reaksi hidrasi semen.

Gambar IV-4 Pasir untuk penelitian 4. Agregat kasar

Agregat kasar atau kerikil yang digunakan berasal dari penggilingan batu pecah CV. Jabal Rahma, Ngijo Kulon, Tasikmadu, Karanganyar.. Pemilihan bahan yang berasal dari tempat pemecahan batu dan bukan berasal dari took dimaksudkan agar diperoleh kualitas agregat kasar yang baik. Sebagaimana pasir. batu pecah yang akan digunakan dibuat dalam kondisi SSD (Saturated Surface Dry) atau jenuh kering muka, dengan tujuan kerikil tidak akan menyerap air yang diperlukan dalam reaksi hidrasi semen. Adapun syarat-syarat agregat kasar yang harus dipenuhi dalam suatu campuran beton adalah :

20 | P a g e

1) Berat jenuh kering permukaan (saturated surface dry) pada agregat kasar antara 2.5-2.7.

2) Penyerapan air dalam agregat kasar maksimal 3 %. 3) Modulus halus butir antara 5-8.

Gambar IV-5 Kerikil

5. Fly ash

Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari 2 sumber yang berbeda, yaitu: a. Fly ash yang berasal dari PLTU, dimana diharapkan fly ash ini telah memebuhi standar sebagai mineral admixture di dalam beton. Dalam hal ini

fly ash berasala dari PLTU Jepara.

b. Fly ash yang dibeli di pasaran, pemakaian fly ash yang dibeli di pasaran dimaksudkan sebagai kontrol apakah fly ash tersebut telah memenuhi standar mutu fly ash sebagai mineral admixture dalam pembuatan beton.

Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan fly ash dari PLTU Jepara dan fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo. Perbedaan sumber Fly ash yang digunakan dimaksudkan untuk membandingkan kandungan mineral kedua jenis fly ash dan pengaruhnya terhadap sifat properties beton ketika digunakan sebagai bahan pembuatan high volumefly ashconcrete

21 | P a g e

Fly ash yang berasal UD Sinar Mandiri Mojosono Fly ash dari PLTU Jepara Gambar IV-6 Fly ash

6. Asam sulfat

Asam sulfat (H2SO4) merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat memiliki sifat yang korosif. Larutan asam sulfat digunakan untuk perendaman beton. Dengan cara menambahkan asam sulfat ke dalam air sesuai dengan konsentrasi yang direncanakan.

Gambar IV-7 Asam Sulfat 7. Garam

Garam (NaCl) digunakan sebagai larutan untuk perendaman beton. Garam yang digunakan adalah garam kristal.

Gambar IV-8 Garam

8. Begisting

Begisting untuk penelitian ini dibuat dari multiplex ketebalan 1 cm dengan diperkuat kayu sebagai rangkanya. Begisting tersebut dimaksudkan sebagai bahan pencetak kubus beton dan balok beton untuk uji lentur, Gambar begisting yang disiapkan untuk penelitian ditunjukkan pada gambar berikut ini.

22 | P a g e

Gambar IV-9 Begisting/ cetakan beton 9. Air kapur

Air kapur merupakan suatu campuran antara air dan senyawa kimia tak berwarna atau berupa bubuk putih CaO. Penggunaan air kapur pada beton bertujuan untuk meningkatkan mutu beton. Pembuatan air kapur seperti yang dilakukan Febrian Deni Bastian pada penelitian “PKM-P Pengaruh Penambahan Air Kapur dalam Campuran Beton Terhadap Kuat Tekan Beton” dengan langkah-langkah pembuatan air kapur 10% dari volume air sebagai berikut:

a. Kapur yang telah direndam ± 24 jam, disaring dengan saringan 0,355 mm. Setelah itu dibiarkan selama ± 24 jam, kapur akan mengendap dan air yang ada di atas permukaan diambil dan endapan kapurnya dibuang

b. Campurkan air kapur dengan perbandingan volume, kira-kira 7 air : 1 kapur c. Aduklah larutan air kapur sampai merata

4.5. Peralatan penelitian

Sebagian besar peralatan yang diperlukan dalam penelitian ini tersedia di Laboratorium Bahan Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air pada waktu pemeriksaan kandungan lumpur, pemeriksaan bahan organik dan untuk mengukur air pada saat pembuatan benda uji.

23 | P a g e

Gambar IV-10 Gelas ukur dalam penelitian

3. Timbangan

Timbangan diperlukan untuk menimbang bahan-bahan untuk melakukan pengujian bahan, membuat campuran mortar, dan melakukan pengujian dinding panel beton berlubang yang dihasilkan.

Gambar IV-11 Timbangan 4. Ayakan

24 | P a g e

Ayakan yang dipakai dalam penelitian adalah ayakan yang berbentuk lingkaran dengan ukuran 38 mm, 19 mm, 9.5 mm, 4.8 mm, 2.4 mm, 1.2 mm, 0.60 mm, 0.30 mm, 0.15 mm dan pan untuk agregat kasar. Sedangkan ayakan untuk agregat halus 9.5 mm, 4.75 mm, 2.36 mm, 1.18 mm, 0.85 mm, 0.3 mm, 0.15 mm.

Gambar IV-12 Ayakan 5. Mesin penggetar ayakan

Mesin ini digunakan sebagai alat penggetar dan sebagai tempat dudukan ayakan yang bisa digunakan untuk uji gradasi agregat halaus maupun kasar.

Gambar IV-13 Mesin penggetar

6. Kerucut abrams

Kerucut Abrams, berupa kerucut terpancung yang sangat bermafaat untuk pengujian slump test. kerucut Abram’s berbentuk kerucut terpancung dengan diameter atas 10cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm

Ayakan

25 | P a g e

Gambar IV-14 Kerucut Abram’s

7. Oven

Oven digunakan untuk mengeringkan bahan atau benda uji dalam pengujian bahan seperti, kadar air dan serapan air pasir serta serapan air beton.

26 | P a g e 8. Desicator

Alat ini digunakan untuk mendinginkan atau menyimpan agregat setelah dioven agar kembali pada suhu ruang. Selain itu desicator digunakan dalam proses vacuum dan penjenuhan benda uji.

Gambar IV-16 Desicator

10. Mollen

Mollen adalah alat diperlukan untuk mengaduk bahan-bahan pembuat mortar agar diperoleh campuran yang homogen dan kualitas beton yang relative sama. Molen yang digunakan memiliki kapasitas 0,3 m3.

Gambar IV-17 Molen pengaduk beton 11.Bak tempat perendaman beton

27 | P a g e

Bak ini diisi air digunakan sebagai tempat perawatan beton sesuai dengan umur yang direncanakan.

Gambar IV-18 Bak perendaman

12.Hidrolis testing Machine

Alat ini digunakan untuk menguji kuat tekan beton, kuat tarik belah beton dan kuat lentur beton.

Gambar IV-19 Hydraulic testing machine 13.Alat bantu

Untuk kemudahan dan kelancaran dalam suatu penelitian maka perlu alat-alat yang mendukung dalam pembuatan benda uji. Alat-alat yang digunakan antara lain : a. Cetok semen

digunakan untuk memindahkan bahan material dan memasukkan campuran beton kedalam cetakan.

28 | P a g e

Gambar IV-20 Cetok

b. Gelas ukur

digunakan untuk meneliti kandungan zat organik dan kandungan lumpur agregat halus.

Gambar IV-21 Gelas ukur c. Ember

digunakan sebagai tempat air, sebagai tempat bahan material, dan sebagai tempat sisa adukan beton.

d. Cangkul

digunakan untuk mengaduk campuran beton.

4.6. Pengujian agregat yang digunakan dalam penelitian 3.6.1. Pengujian Agregat Halus

a. Pengujian kandungan Zat Organik Agregat Halus

Sesuai yang disyaratkan pada SNI 03-2816-1992 kandungan organik pada pasir tidak boleh melebihi batas yang ditentukan. Setelah ditambah dengan larutan NaOH 3 % pasir akan mengalami perubahan warna jika di dalam pasir terdapat

29 | P a g e

kotoran organik. Perubahan warna tersebut dapat diukur dengan menggunakan alat standart yang bernama Hellige Tester.

Langkah pengujian kandungan zat organik pada agregat halus dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

1) Keringkan pasir ke dalam oven atau kering terbuka diudara dengan lolos ayakan No. 4 dengan berat minimal 500 gr dan diamkan selama 24 jam.

2) Masukkan pasir kedalam gelas ukur sampai mencapai garis skala 130 ml.

3) Tambahkan larutan NaOH 3 % + air lalu dikocok samapi volume mencapai 200 ml.

4) Pasir yang dicampur dengan larutan NaOH 3 % kemudian dikocok sekuat-kuatnya lalu didiamkan selama 24 jam.

5) Amati perubahan warnanya.

6) Jika warna larutan gelap dan melebihi warna standart no. 3 maka kemungkinan mengandung bahan organik yang tidak diizinkan dalam campuran beton. b. Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus

Pasir dengan kualitas yang baik pasti akan mempunyai kualitas beton yang baik dan sebaliknya pasir yang digunakan itu mengandung lumpur maka akan menghasilkan beton dengan kualitas beton yang rendah. Apabila pasir mempunyai kadar lumpur > 5 % akan mengurangi kualitas beton yang dihasilkan. Jika kadar lumpur lebih dari > 5 % maka agregat halus harus dicuci.

Langkah – langkah pengujiannya antara lain : 1)Menyediakan pasir 500 gram.

2)Menimbang berat cawan.

3)Memasukkan pasir ke dalam cawan lalu di masukkan kedalam oven selama ± 24 jam dengan suhu 100°C.

4)Menimbang pasir kering dan cawan dari oven. 5)Memasukkan pasir kering oven ke dalam cawan.

6)Memasukkan air kedalam cawan yang sudah ada pasirnya

7)Pasir dicuci berulang-ulangan sampai bersih (usahakan pasir tidak ikut terbuang). 8)Kemudian pasir dikeringkan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 100°C. 9)Mengeluarkan pasir dari oven dan didiamkan sampai dingin.

10)Menimbang pasir yang sudah dikeringkan. 11)Menganalisis data.

30 | P a g e

Berat cawan + pasir kering oven (B)

Berat cawan + pasir yang telah dicuci lalu di oven (C) Berat pasir kering (D) = B – A

Kandungan lumpur dalam pasir = ( ) 100 % c. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity) Agregat Halus

Sesuai dengan SNI 1970:2008 berat jenis (Spesific Gravity) adalah perbandingan antara berat dari satuan volume dari suatu material terhadap berat air dengan volume yang sama pada temperatur yang ditentukan. cara uji ini digunakan untuk menentukan berat jenis curah kering dan berat jenis semu, berat jenis curah (jenuh kering permukaan), dan penyerapan air.

Langkah – langkah pengujian berat jenis (spesific gravity) agregat halus :

1) Membuat pasir dalam berat jenis jenuh kering permukaan (Saturated Surface Dry) dengan cara :

a) Mengambil pasir (dianggap kondisi lapangan SSD) dimasukkan ke dalam corong kerucut hingga penuh dan bertahap sebanyak 3 lapis.

b) Menumbuk permukaan lapisan dengan tongkat sebanyak 15 pukulan, jatuhkan 5 cm di atas permukaan pasir.

c) Mengangkat corong kerucut perlahan-lahan dengan arah vertikal dan mencatat penurunan dengan penggaris siku – siku.

d) Pasir mencapai SSD jika pasir turun dari puncak kerucut sampai kira-kira separuh tinggi kerucut. Penurunan pasir tidak boleh turun setengah tinggi kerucut.

2) Menyiapkan pasir sebanyak 500 grm dalam kondisi jenuh kering permukaan dan

picnometer yang telah ditimbang beratnya .

3) Tambahkan air sampai kira-kira 90 % kapasitas picnometer.

4) Putar dan goncangkan picnometer dengan tangan untuk menghilangkan gelembung udara yang terdapat dalam air.

5) Diamkan picnometer yang telah berisi air dan pasir selama 24 jam. 6) Menimbang berat total picnometer, benda uji dan air.

7) Mengeluarkan pasir kemudian pasir dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam pada suhu 110°C.

31 | P a g e

8) Kemudian pasir yang kering dari oven didiamkan pada temperatur ruangan sekitar 1±0.5 jam dan timbang beratnya.

9) Timbanglah berat picnometer pada saat terisi air saja sampai batas pembacaan yang ditentukan.

10) Dari data yang diperoleh, lalu dianalisis berat jenis (specific gravity) Berat jenis curah (JKP/SSD) =

( )

Berat jenis semu =

( )

Berat jenis curah kering =

( )

Penyerapan air = 100 % A = berat benda uji kering oven (gram) B = berat picnometer +air (gram)

C = berat picnometer + air + pasir (gram)

D = benda uji berat jenis kering permukaan (gram) d. Pengujian Gradasi agregat Halus

Tujuan dilakukan pengujian ini untuk mengetahui mutu agregat yang akan digunakan dalam bahan campuran beton sehingga didapatkan agregat halus yang memenuhi persyaratan fisis untuk bahan campuran beton.

Langkah agregat halus dilakukan dengan prosedur sebagai berikut : 1) Menyiapkan agregat halus (pasir) sebanyak 3000 gram

2) Menyiapkan satu set ayakan dan menyusun berurutan mulai dari pan (paling bawah), hingga ayakan 9.5 mm (paling atas), lalu susunan ayakan tersebut diletakkan pada mesin penggetar.

3) Menuangkan pasir ke dalam ayakan paling atas dan menutup rapat-rapat susunan ayakan tersebut.

4) Menghidupkan mesin penggetar selama 5 menit.

5) Setelah 5 menit matikan mesin, lalu menimbang dan mencatat berat agregat halus yang tertinggal pada masing-masing ayakan.

6) Menghitung modulus kehalusan dengan menggunakan rumus : Modulus halus butir =

Keterangan :

32 | P a g e

Tabel IV-2 Persen Butir Lewat Ayakan (%) untuk Agregat dengan Butir Maksimum 20 mm

Lubang Persen Berat Butir yang Lewat Ayakan

Ayakan (mm) I II III IV

10 100 100 100 100

4.8 90 - 100 90 - 100 90 - 100 95 - 100

2.4 60 - 95 75 - 100 85 - 100 95 - 100

1.2 30 -70 55 - 90 75 - 100 90 - 100

0.6 15 - 34 35 - 59 60 - 79 80 -100

0.3 5 - 20 8 - 30 12 - 40 15 - 50

0.15 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 15

(Sumber : Tri Mulyono, 2004)

Keterangan : Daerah Gradasi I = Pasir kasar Daerah Gradasi II = Pasir Agak Kasar Daerah Gradasi III = Pasir Halus Daerah Gradasi IV = Pasir Agak halus

3.6.2. Pengujian Agregat kasar

a. Pengujian Berat Jenis (Specific Gravity) Agregat Kasar

Berat jenis merupakan suatu variabel yang sangat penting untuk suatu campuran adukan beton, sehingga dapat dihitung volume dari agregat kasar yang diperlukan. Pengujian ini menggunakan kerikil maksimal 20 mm atau lolos ayakan 4.75 mm (No.4). Pada pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat jenis (berat jenis curah kering), berat jenuh permukaan (saturated surface dry), berat semu (apparent specific gravity), penyerapan (absorsi).

Langkah-langkah pengujian berat jenis pada agregat kasar sebagai berikut : 1) Menimbang dan mengambil kerikil 1000 gram

2) Lalu kerikil dicuci untuk menghilangkan kotoran

3) Keringkan kerikil dalam oven dengan temperature 110°C selama 24 jam 4) Ambil kerikil didalam oven kemudian didinginkan selama 1 atau 2 jam dalam

suhu ruangan

5) Kerikil direndam dalam air dengan temperature ruangan selama 24 jam 6) Setelah 24 jam, kerikil ditimbang dalam keadaan masih terendam air

7) Kemudian kerikil di lap dengan kain lap dan ditimbang dalam keadaan jenuh permukaan kering (SSD)

33 | P a g e

9) Ambil kerikil dalam oven kemudian didinginkan ke dalam temperatur ruangan selama 1 atau 3 jam lalu ditimbang

10) Menganalisis data hasil pengujian : A = berat kerikil kering dioven (gram)

B = berat kerikil kondisi jenuh kering permukaan (SSD) (gram) C = berat kerikil di dalam air (gram)

Berat jenis (berat jenis curah kering) = Berat jenuh kering permukaan (berat jenis curah) = Berat jenis semu =

Penyerapan air = 100% b. Pengujian Gradasi Agregat Campuran

Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui susunan gradasi yang digunakan dalam suatu campuran beton.

Langkah – langkah pengujian gradasi pada agregat kasar sebagai berikut :

1) Menyiapkan agregat campuran yang sudah di oven selama 24 jam dengan temperature 110°C sebanyak 1500 gram.

2)Menyiapkan satu set ayakan dan disusun secara berurutan melai dari pan, 0.15, 0.30, 0.60, 1.18, 2.36, 4.75, 9.5, 19, 38 lalu ayakan diletakkan di mesin penggetar.

3) Menuangkan agregat di dalam ayakan dan menutup dengan rapat-rapat susunan ayakan tersebut dan diletakkan di mesin penggetar.

4) Menghidupkan mesin pengetar selama ± 5 menit.

5) Setelah ± 5 menit matikan mesin, kemudian menimbang dan mencatat berat agregat kasar yang tertinggal di masing-masing pan.

6) Menghitung modulus kehalusan : Modulus halus butir =

Keterangan :

n = jumlah dari presentase komulatif tertinggal Tabel IV-3 Gradasi agregat kasar (SNI 03-2834-2000)

Ukuran ayakan (mm)

Persen butir yang lewat ayakan (%)

40 mm 20 mm

40 95-100 100

34 | P a g e

9,5 10-35 25-95

4,75 0-5 0-10

4.7. Pembuatan dan perawatan beton 1. Pembuatan rancangan campuran beton

Setelah bahan-bahan untuk pembuatan beton tersedia, dilakukan perhitungan rancangan campuran beton sesuai mutu yang dikehendaki. Metode rancangan campuran yang dipakai adalah metode DOE (Departement of Environment) yang kemudian dipakai di Indonesia dan dimuat dalam buku standard SK.SNI.T-15-1990-03 dengan judul “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal”.

Metode rancangan campuran beton yang digunakan dapat diuraikan sbb: a. Penentuan target kuat tekan rata-rata

Target kuat tekan yang ditetapkan adalah untuk umur beton 28 hari, sesuai kebutuhan perencanaan struktur dan kondisi lingkungan.

Mengingat dalam pelaksanaan pencampuran beton sulit diperoleh hasil yang seragam, maka nilai kuat tekan harus ditambah nilai tertentu, sebagai angka keamanan, sehingga diperoleh nilai kuat tekan rata-rata. Rumus yang dipakai: fcr’ = fc’ + k.S

dengan fcr’ : target kuat tekan rata-rata fc’ : target kuat tekan

k : faktor yang disesuaikan sesuai % cacat yang diijinkan S : deviasi standar

Tabel IV-4. Nilai faktor k

% cacat 10% 5% 2,5% 1%

k 1,28 1,64 1,96 2,33

Keterangan: di Indonesia prosentase cacat yang diterima sebesar 5% Tabel IV-5 Nilai deviasi standar (S) (Wuryati, 2001)

Tingkat pengendalian mutu Pekerjaan S (Mpa) Memuaskan

Sangat baik Baik Cukup Jelek

Tanpa kendali

2,8 3,5 4,2 5,6 7,0 8,4 Sehingga kuat tekan rencana beton dapat diperoleh dengan rumus: fcr’ = fc’ + 1,64 x S

35 | P a g e

b. Pemilihan faktor air semen

Pemilihan faktor air semen dapat ditetapkan berdasarkan grafik pada Gambar 3.1: hubungan kuat tekan rata-rata (fcr’), tipe semen yang digunakan dan umur beton.

Gambar IV-22 Grafik untuk menentukan factor air semen c. Penentuan tinggi slump rencana

Penentuan tinggi slump dilakukan dengan pertimbangan: pelaksanaan pembuatan, cara mengangkut (alat yang digunakan), penuangan (cetakan), pemadatan maupun jenis strukturnya. Contoh ketetapan nilai slump:

36 | P a g e

Jenis struktur Nilai slump (cm)

Maksimum Minimum

- Dinding, pelat fondasi dan struktur di bawah tanah

- Pelat, balok, kolom dan dinding - Pengerasan jalan

- Pembetonan masal

9,0 15,0 7,5 7,5 2,5 7,5 5,0 2,5 Sumber: Tabel III.9. “Teknologi Beton” (Wuryati, 2001)

d. Penentuan ukuran butir agregat

Ukuran agregat maksimum tidak boleh melebihi ketentuan-ketentuan berikut: a). Seperlima jarak terkecil antara bidang-bidang sampai dari cetakan

b). Sepertiga dari tebal pelat

c). Tiga perempat dari jarak bersih minimum diantara batang-batang atau berkas- berkas tulangan

e. Penentuan kadar air bebas

Penentuan kadar air bebas menggunakan ketentuan berikut:

a). Agregat tak dipecah dan agregat dipecah digunakan nilai-nilai pada Tabel 3.6. b). Agregat campuran (tak dipecah dan dipecah) dihitung dengan rumus berikut:

k h W 3 1 W 3 2 +

dengan Wh : perkiraan kebutuhan air untuk agregat halus (Tabel 3.6) Wk : perkiraan kebutuhan air untuk agregat kasar (Tabel 3.6)

Tabel IV-7 Perkiraan kadar air bebas yang dibutuhkan untuk beberapa tingkat kemudahan pengerjaan beton

SLUMP (mm) 0-10 10-30 30-60 60-100

Ukuran besar butir

agregat maksimum Jenis Agregat (kg/ m 3

) 10 mm

20 mm 30 mm

Batu tak dipecah Batu pecah Batu tak dipecah Batu pecah Batu tak dipecah Batu pecah 150 180 135 170 115 155 180 205 160 190 140 175 205 230 180 210 160 190 225 250 195 225 175 205 Catatan:

1. Koreksi suhu

Untuk suhu diatas 20o C, setiap kenaikan 5o C harus ditambah air 5 liter per m3 adukan beton.

2. Kondisi permukaan

Untuk permukaan agregat yang kasar, harus ditambah air ± 10 liter per m3 adukan beton.

37 | P a g e

(sumber: Tabel 6. SK SNI T-15-1990-03) f. Penentuan berat semen yang diperlukan

Penentuan berat semen yang diperlukan dengan cara membagi kadar air bebas yang telah dihitung, dengan nilai faktor air semen.

g. Penentuan prosentase agregat halus

Untuk menentukan prosentase agregat halus yang digunakan terhadap keseluruhan agregat, dapat menggunakan bantuan Gambar 3.2 berikut ini.

Gambar IV-23 Grafik untuk menentukan prosentase agregat halus (Wuryati, 2001)

h. Penentuan berat jenis relatif agregat

Berat jenis relatif agregat ditentukan sebagai berikut:

a). Diperoleh dari data pengujian agregat atau bila tidak tersedia, dapat dipakai nilai berikut:- Agregat tak dipecah = 2,6 g/ cm3

- Agregat dipecah = 2,7 g/ cm3

b). Berat jenis agregat gabungan dapat dihitung sebgai berikut: Bj Ag = (% pasir x Bj. pasir) + (% keriikil x Bj. kerikil) i. Penentuan proporsi campuran beton

Proporsi campuran beton (terdiri dari: semen, air, pasir dan kerikil) harus dihitung dalam kg/ m3 adukan.

38 | P a g e

2. Pembuatan beton

Pada pembuatan beton maka pada saat pencampuran harus diperhatikan agar beton yang dihasilkan sesuai dengan yang direncanakan. Serta komposisi suatu campuran juga harus memenuhi syarat supaya dapat menghasilkan suatu beton dengan kualitas karakteristik mekanik beton yang baik. Adapun cara pembutan adukan beton prosedurnya sesuai dengan SNI 03-2493-1991.

Gambar IV-24 Pencetakan benda uji 3. Perawatan Beton

Perawatan beton digunakan untuk mendapatkan kekuatan beton dengan mutu tinggi dan digunakan untuk memperbaiki mutu keawetan suatu beton, kedap terhadap air, ketahanan terhadap keausan dan stabilitas dimensi struktur. Adapun Perawatan beton dilakukan sesuai dengan SNI 03-2493-1991.

Gambar IV-25 Perawatan benda uji 4. Pembuatan larutan perendaman beton

Pada pengujian durabilitas beton, maka benda uji yang telah berumur 28 hari direndam dalam dua larutan yaitu air garam dan larutan asam sulfat. Adapun cara pembuatan larutannya adalah sebagai berikut.

a. Larutan air garam 3%

- Menyiapkan air dan garam sesuai kebutuhan. Pada penelitian ini menggunakan perbadingan 1 liter air : 30 gram garam (garam yang digunakan adalah garam Kristal)

39 | P a g e

- Campurkan garam ke dalam air hingga garam larut. b. Larutan asam sulfat 10%

- Menyiapkan air dan asam sulfat sesuai kebutuhan. Pada penelitian ini menggunakan perbadingan 1 liter air : 100 ml asam sulfat.

- Campurkan asam sulfat ke dalam air hingga asam sulfat larut (pada saat pencampuran hendaknya memakai sarung tangan kimia karena asam sufat termasuk zat yang berbahaya apabila terkena kulit).

4.8. Pengujian karakteristik mekanik beton. 1. Pengujian Kuat Tekan Beton

Pengujian kuat tekan beton itu dilakukan pada beton sesuai umur perawatan yang direncanakan. Pengujian ini dilakukan dengan alat Hidrolis Testing Machine sehingga didapatkan nilai beban maksimum, yaitu pada saat beton menjadi hancur saat menerima beban ( P). Pengujiannya seperti pada gambar dan sesuai dengan SNI 03-1974-1990. Besarnya kuat tekan beton dapat dihitung dengan rumus :

f’c = A

P

……… (1) Keterangan :

f’c = kuat tekan beton yang didapat dari benda uji (MPa) P = beban maksimum (kN)

40 | P a g e

Gambar IV-26 Uji kuat tekan pada kubus 2. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton

Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebnyak 9 buah benda uji. Pengujiannya pada umur 56 hari. Pemberian beban dilakukan secara menerus tanpa sentakan dengan kecepatan pembebanan antara 0.7 hingga 1.4 Mpa per menit sampai benda uji hancur. Jika menggunakan benda uji berbentuk silinder denga ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm maka kecepatan pembebanan berkisar 50 sampai 100 KN per menit. Adapun prosedur pengujiannya seperti pada gambar dan sesuai dengan SNI 03-2491-2002.

Besarnya kuat tarik belah beton dapat dihitung dengan rumus : fct =

LD 2P

……… (2) Keterangan :

fct = kuat tarik belah (MPa) P = beban uji maksimum (N) L = panjang benda uji (mm) D = diameter benda uji (mm)

Gambar IV-27 Uji kuat tarik pada silinder 3. Pengujian Kuat Lentur pada Balok Uji

15 cm

15 cm

15 cm P

P

41 | P a g e

Pengujian pada kuat lentur dilakukan pada umur 56 hari. Benda uji yang digunakan dalam pengujian ini dengan ukuran panjang 60 cm, lebar 10 cm, dan tinggi 10 cm. Dengan diberi beban terpusat 1 titik dengan masing-masing dengan jarak 1/2L. Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk mengetahui kuat lentur beton dalam perencanaan struktur. Pembebanan dilakukan sampai mencapai 50% dengan kecepatan pembebanan 6 kN, sesudah terjadi keruntuhan balok uji kecepatan pembebanan diatur antara 4.3 kN sampai 6 kN permenit.Baru dilakukan pengukuran penampang patah balok uji. Adapun prosedur pengujiannya seperti pada gambar dan sesuai dengan SNI 03-4154-1996. Rumus :

flt =

2bd 3PL

2………. (3)

Keterangan :

flt = kuat lentur (MPa) P = beban maksimum (N)

L = panjang bentang diantara kedua balok tumpuan (mm) b = lebar balok uji (mm)

d = tinggi balok uji(mm)

Gambar IV-28 Uji kuat lentur pada balok

4. Berat Isi Beton

Pengujian ini dilakukan dengan benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak 6 buah. Adapun prosedur pengujianya sesuai dengan SNI 03-1973-1990.

Rumus :

Balok Uji

Beban (P)

42 | P a g e D =

V M -Mc m

………. (4) Keterangan :

D = Berat isi beton (kg/m3) Mc = Berat wadah + isi beton (kg) Mm = Berat wadah (kg)

V = volume wadah (m3)

5. Pengujian Serapan Air Beton

Pengujian ini dilakukan dengan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm sebanyak 9 buah. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui penyerapan air didalam beton.

Langkah-langkah pengujian serapan air beton sebagai berikut (ASTM C 642-97 dan Pitroda, dkk, 2013) :

a. Sediakan benda uji berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. Benda uji di rendam dalam air selama umur 56 hari.

b. Benda uji dikeringkan dalam oven selama 24 jam dengan temperature 110°C. c. Setelah dioven lalu benda uji ditimbang (W1).

d. Benda uji divakum selama 3 jam.

e. Setelah divakum direndam selam 18 jam kemudian benda uji ditimbang. f. Analisis perhitungan pengujian serapan air beton

Rumus :

Penyerapan air % = [(W2-W1)/W1] x 100 ………. (5) Keterangan :

W1 = berat kering oven (gram)

43 | P a g e

Gambar IV-29 Uji serapan air beton

4.9. Ringkasan standar penelitian

Tabel IV-8 Standart Penelitian

No Spesifikasi Standar Penelitian

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

ASTM C 469-94-02

ASTM C 642 – 97 ASTM C618-03 SK SNI T15-1991-03 SNI 1970:2008 SNI 03-1972-1990 SNI 03-2491-2002 SNI 03-2493-1991 SNI 03-2816-1992 SNI 03-2834-2000 SNI 03-4154-1996 SNI 03-1973-1990 SNI 15-2049-2004

Standart Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poissons’s Ratio of Concrete in Compression.

Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete

Standart Specification for Coal Fly ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete

Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.

Cara Uji Berat Jenis dan Penyerapan Air Agregat Halus.

Metode Pengujian Slump Beton.

Metode Pengujian Kuat Tarik Belah Beton.

Metode Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium.

Metode Pengujian Kotoran Organik dalam Pasir untuk Campuran Mortar atau Beton.

Tata cara pembuatan rencana campuran beton normal.

Metode Pengujian Kuat Lentur Beton dengan Balok Uji Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung Metode Pengujian Berat Isi Beton

64 | P a g e

VI.

RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA

6.1 Data hasil penelitian tahun pertama

Berdasarkan data-data yang diperoleh pada tahun pertama, secara garis besar dapat dikemukakan temuan utama yang diperoleh adalah:

1. Fly ash yang ada di PLTU telah memenuhi persyaratan fly ash kelas C sedaangkan fly ash di pasaran belum memenuhi syarat sebagai fly ash.

2. Pemakaian faktor air semen yang tinggi mengakibatkan sifat mekanik beton menurun sangat signifikan dibandingkan beton normal.

3. Pemakaian air kapur belum mampu meningkatkan sifat mekanik beton sebagaimana hipotesa awal.

6.2 Rencana penelitian tahun kedua

Dengan demikian penelitian tahun kedua sebagai kelanjutan penelitian tahun pertama direncanakan sebagai berikut:

1. Fly ash yang digunakan akan ditingkatkan kadar silika dengan cara menambahkan bahan pozolan yang kaya silika, yaitu abu sekam padi.

2. Rancangan campuran beton yang digunakan menekankan pemakaian factor air semen yang rendah dengan konsekuensi pemakaian bahan kimia superplasticizer sebagai bahan water reducer.

3. Rancangan campuran beton yang digunakan berupa beton mutu normal dan beton mutu tinggi.

65 | P a g e

VII.

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut :

1) Pengujian terhadap agregat halus dan agregat kasar telah memenuhi spesifikasi yang disyaratkan sehingga dapat digunakan sebagai bahan penyusun campuran beton.

2) Hasil pengujian slump berkisar antara 3,5 – 5 cm sedangkan nilai slump yang direncanakan antara 3 – 6 cm, jadi memenuhi syarat nilai slump.

3) Seiring dengan kekuatan beton umur perawatan beton berpengaruh dalam kekuatan beton. 4) Beton normal mempunyai kekuatan lebih tinggi dibandingkan dengan beton high volume fly

ash.

5) Nilai kuat tekan antara beton normal dengan beton yang dicampur high volume fly ash hasilnya lebih tinggi beton normal dan beton yang dicampur high volume fly ash hasilnya rendah. Demikian pula penggunaan air kapur sebagai air campuran beton High volumefly ash concrete memiliki kuat tekan rata-rata yang lebih rendah daripada penggunaan air tawar sebagai air campuran beton.

6) Kuat tarik belah beton yang berumur 56 hari, beton high volume fly ash dari PLTU Jepara mengalami penurunan 36 % dari beton normal. Sedangkan beton high volume fly ash yang berasal dari UD Sinar Mandiri Mojosongo presentase penurunannya 41 % dari beton normal. Pemakaian air kapur sebagai air campuran beton pada high volume fly ash concrete menurutkan kuat tarik belah bila dibandingkan dengan beton normal untuk beton fly ash PLTU mengalami penurunan sebesar 42,08%, pada beton fly ash Pasaran mengalami penurunan 29,86%.

7) Kuat lentur beton pada umur 56 hari beton normal hasilnya lebih tinggi dibandingkan beton high volume fly ash concrete, dimana pemakaian HVFA yang bersumber dari PLTU Jepara di dalam beton mengakibatkan penurunan kuat lentur sebesar 31% dari beton normal . Sedangkan 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. Selanjutmya pemakaian air kapur mengakibatkan penurunan kuat lentur bila dibandingkan dengan beton normal untuk beton fly ash PLTU mengalami penurunan sebesar 46,91 %, pada beton fly ash Pasaran mengalami penurunan 40,74%.

66 | P a g e

8) 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. Pemakaian air kapur mengakibatkan penurunan serapan air beton bila dibandingkan dengan beton normal, diman untuk beton fly ash PLTU mengalami penurunan sebesar 9,62%, pada beton fly ash Pasaran penurunan sebesar 21,57%.

9) Pada perendaman air garam penambahan fly ash high volume (50% fly ash) maupun penggunaan air kapur sebagai pengganti air campuran adukan beton memiliki kuat tekan yang lebih rendah daripada beton normal. Nilai kuat tekan beton normal yaitu 22,93 MPa pada perendaman 56 hari.

10) Perendaman beton dengan menggunakan air garam pada lama perendaman 28 hari dan 56 hari tidak berpengaruh terhadap kuat tekan beton. Ini terlihat tidak terjadi kerusakkan pada beton sehingga tidak berpengaruh juga terhadap durabilitas beton.

11) Perendaman beton dengan menggunakan larutan asam sulfat pada beton dengan bahan tambah fly ash kuat tekan yang terjadi relatif stabil, yaitu 13,63 MPa, 14,99 MPa, 13,70 MPa (beton fly ash PLTU), 13,01 MPa, 14,16 MPa, 13,24 MPa (beton fly ash pasaran), 11,51 MPa, 11,94 MPa, 11,01 MPa (beton fly ash PLTU + air kapur), 11,21 MPa, 11,78 MPa, 10,61 MPa (beton fly ash pasaran + air kapur), sedangkan pada beton normal reaksi asam sulfat terhadap beton terjadi pada lama perendaman 28 hari. Beton normal memiliki durabilitas yang lemah terhadap larutan asam sulfat dibandingkan beton dengan bahan tambah fly ash dengan penggunaan air tawar maupun penggunaan air kapur sebagai air campuran beton.

7.2. Saran

Berdasarkan pengamatan selama pelaksanaan penelitian, kesulitan-kesulitan yang dialami pada saat penelitian dan pembahasan hasil penelitian, maka peneliti memberikan saran sebagai berikut :

1) Pada saat pembuatan campuran beton perlu diperhatikan kekentalan campuran, sesuai nilai slump yang direncanakan.

2) Untuk penelitian high volume fly ash concrete selanjutnya, dengan menggunakan fas rendah serta ditambah dengan superplastisizer.

67 | P a g e

3) Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai ketahanan beton terhadap air garam, misalnya melalui uji penetrasi ion klorida.

4) Perlu adanya penggunaan kadar garam yang lebih besar pada perendaman beton untuk mengetahui seberapa besar pengaruh air garam terhadap ketahanan beton.

68 | P a g e

DAFTAR PUSTAKA

ASTM C 618-03 2003. Standard specification for fly ash and raw calcined natural pozzolan for use as

mineral admixture in portland cement concrete. Philadelphia, United States: Annual Book of

ASTM Standard

BILODEAU, A. & MALHOTRA, V. M. 2000. High-Volume Fly ash System: Concrete Solution for

Sustainable Development. ACI MaterialsJournal, January-February 2000, 41-50.

COPELAND, K. D., OBLA, K. H., HILL, R. L. & THOMAS, M. D. A. Ultra Fine Fly ash for High

Performance Concrete. In: HANCHER, D. E., ed. Construction Institute sessions at the ASCE 2001 Civil Engineering Conference, 2001 Houston, Texas, USA. American Society of Civil Engineering, 209.

ELSAGEER, M. A., MILLARD, S. G. & BARNETT, S. J. 2009. Strength development of concrete

containing coal fly ash under different curing temperature conditions World of Coal Ash (WOCA) Conference. Lexington, KY, USA.

FLOWER, D. J. M. & SANJAYAN, J. G. 2007. Green House Gas Emissions due to Concrete

Manufacture. The International Journal of Life Cycle Assessment, Vol. 12, 282-288.

HANSEN, T. C. 1990. Long-term strength of high fly ashconcretes. CEMENT and CONCRETE

RESEARCH, Vol. 20, 193 - 196.

HUMPHREYS, K. & MAHASENAN, M. 2002. Toward a Sustainable Cement Industry. Substudy 8:

Climate Change. Bonn, Germany: ICLEI - Local Governments for Sustainability.

KOSMATKA, S. H., KERKHOFF, B. & PANARES, W. C. 2003. Design and Control of Concrete

Mixtures 14th edition, Skokie, Illinois, USA, Portland Cement Association.

MALHOTRA, V. M. 1999. Making concrete greener with fly ash. Concrete International. Detroit:

American Concrete Institute.

MALHOTRA, V. M. & MEHTA, P. K. 2005. High Performance, High-Volume Fly ash Concrete:

materials, mixture proportioning, properties, construction practice, and case histories. ,

Ottawa, Canada, Suplementary Cementing Materials for Sustainable Development Inc., Ottawa Canada.

MEHTA, P. K. 1986. Concrete: Structure, Properties, and Materials, New Jersey, USA, Prentice

Hall, Inc.

MEHTA, P. K. 2004. HIGH-PERFORMANCE, HIGH-VOLUME FLY ASHCONCRETE FOR

SUSTAINABLE DEVELOPMENT. International Workshop on Sustainable Development

and Concrete Technology. Beijing: IOWA State University.

MEHTA, P. K. & MERYMAN, H. 2009. Tools for Reducing Carbon Emissions Due to Cement

Consumption STRUCTURE. Wisconsin, U S: National Council of Engineers Associations

(NCSEA).

NAWY, E. G. 1996. Fundamentals of High Strength High Performance Concrete, London, UK,

Longman Group Limited.

OFICEMEN. 2011. Industrial Revolution [Online]. Madrid: http://www.oficemen.com. [Accessed

12/09/2011 2011].

ONER, A., AKYUZ, S. & YILDIZ, R. 2005. An experimental study on strength development of

concrete containing fly ash and optimum usage of fly ash in concrete. Cement and Concrete Research Vol. 35, 1165– 1171.

RAMEZANIANPUR, A. A. & MALHOTRA, V. M. 1995. Effect of curing on compressive strength, resistance to chloride-ion penetration and porosity of concretes incorporating slag, fly ash or silica fume. Cement and Concrete Composites, Vol. 17, 125-133.

SIDDIQUE, R. 2004 Performance characteristics of high-volume Class F fly ashconcrete. Cement

and Concrete Research Vol. 34 487–493.

SIVASUNDARAM, V., CARETTE, G. G. & MALHOTRA, V. M. 1990. Long-Term Strength

Development of High-Volume Fly ashConcrete. Cement & Concrete Composites Vol. 12

263-270.

SOLIKIN, M., SETUNGE, S. & PATNAIKUNI, I. 2011. The Influence of Lime Water as Mixing

69 | P a g e

In: CHEUNG, S. O., YAZDANI, S., GHAFOORI, N. & SINGH, A. (eds.) Modern Methods

and Advances in Structural Engineering and Construction. Zurich, Switzerland: Research Publishing Services.

SUFRIADY. 2010. Pemanfaatan limbah debu terbang batubara (fly ash), kulit kerang, dan batu

apung (pumice) sebagai bahan substitusi semen dan pasir dalam pembuatan batako. Master, Universitas Sumatera Utara.

SULE, D. & MATASAK, T. 2012. KUALITAS LOW RANK COAL DAN DAMPAK SERTA

PENANGANANNYA PADA UNIT POWER PLANT. Training. Bandung.

SUPRAPTO, S. 2009. Blending Batubara untuk pembangkit listrik - studi kasus PLTU Suralaya unit 1 - 4. Jurnal teknologi mineral dan batubara, Vol. 5, 31 - 39.

WULANDARI, F. 2013. Indonesia’s 2013 Coal Output May Rise 5.2%, Association Says.

Bloomberg.