Analisa Pemanfaatan Fly Ash Sebagai Substitusi Semen Terhadap Sifat Mekanik Beton Kertas

ANALISA PEMANFATAAN

FLY ASH

SEBAGAI SUBSTITUSI

SEMEN TERHADAP SIFAT MEKANIK BETON KERTAS

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk syarat penyelesaian

pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

MUHAMMAD FAUZI

10 0404 170

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Dalam perkembangan teknologi masa kini tanpa disadari menghasilkan banyak limbah polusi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Sementara sifat berat beton yang menambah beban dead load pada konstruksi, juga penggunaan semen yang mahal memerlukan suatu inovasi dalam pengaplikasiannya. Untuk itu dilakukan inovasi beton ringan memanfaatkan limbah kertas serta penggunaan limbah fly ash sebagai substitusi pengganti semen.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan fly ash terhadap nilai slump, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, dan kuat tarik belah beton kertas. Komposisi beton kertas yang digunakan adalah 1:2 antara semen dengan pasir dan penggunaan bubur kertas 30% dari berat pasir. Limbah kertas yang digunakan adalah kertas koran yang tidak terpakai. Variasi substitusi fly ash yang digunakan adalah 0%, 15%, 20%, 25% dari berat semen. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Ø=15cm ; h = 30cm), dengan jumlah sampel setiap variasi sebanyak 20 sampel, terdiri dari 4 variasi dan masing-masing 5 sampel untuk setiap pengujian. Sampel diuji pada umur 28 hari, dengan terlebih dahulu dilakukan perawatan (curing) sebelum pengujian.

Dari hasil penelitian diperoleh penurunan berat isi yang terjadi sejalan dengan penambahan substitusi fly ash, dimana berat isi maksimum terjadi pada penambahan fly ash sebesar 0% yaitu 1852,57 kg/m³ dan minimum pada 25% yaitu sebesar 1826,03 kg/m³. Sementara nilai porositas dan absorbsi mengalami peningkatan, dengan porositas dan absorbsi maksimum terjadi pada penambahan

fly ash 25% yaitu 9,44% dan 5,11%, sedangkan angka minimum terjadi pada penambahan sebesar 0%, yaitu sebesar 8,73% dan 4,69. Hal ini terjadi karena sifat

fly ash yang menyerap air serta penggunaan fly ash berlebih yang menyebabkan timbulnya rongga. Untuk kuat tekan dan kuat tarik belah tertinggi beton kertas terjadi pada substitusi fly ash dengan variasi 0% yaitu masing-masing sebesar 16,06 MPa dan 3,39 Mpa, sedangkan yang terendah terjadi pada substitusi fly ash

25% yaitu sebesar 12,27 MPa dan 1,64 MPa. Sehingga dari penelitian ini disimpulkan pada penambahan fly ash sebesar 15% beton kertas dapat dikategorikan pada beton ringan struktural dengan mutu optimal 15,38 MPa sehingga dapat digunakan sebagai partisi bangunan.

Kata kunci : beton kertas, fly ash, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, kuat tarik belah

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara, dengan judul “Analisa Pemanfaatan Fly Ash Sebagai Substitusi Semen Terhadap Sifat Mekanik Beton Kertas".

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Ibu Nursyamsi, ST. MT., sebagai Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4.

Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Bapak M. Agung Putra Handana, ST. MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

5. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., sebagai Kepala Laboratorium Bahan Konstruksi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberi izin melakukan eksperimen di laboratorium beliau pimpin.

6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

8. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda Ali Sjafrie dan Ibunda Irnani br. Surbakti serta Abang-abang saya Muhammad Rinaldi dan Muhammad Alfi Syahri, S.Kom, Kakak saya Lina Peggy Seswita, ST yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas.

9. Teristimewa buat Sylda Samita Sari yang telah memberikan doa, motivasi, semangat, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

10.Buat keluarga besar Laboratorium Beton USU. Bg. Budi, Bg. Eko, Bg.Ray, Bg. Indra, Bg Dian, Bg. Arlin, Bg. Gemal, Bg. Fau, Bg. Nova,

Bg. Hamzah, Bg. Ghafur, Bg. Andi, Bg. Faim, Bg. Yusuf Saleh, Bg. Tami, Bg. Ari Yusman, Bg. Harli, Bg. Hafiz, Bg. Reza, Bg. Prima, Rahmad, Bagus, Nanda, Zulfikar, Mas Bandi, bapak dan ibu kantin beton yang selalu membantu dari awal sampai akhir, memberi masukan-masukan hingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan semaksimal mungkin.

11.Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2010, Iqbal, Reza, Dicky, Yanti, Putra, Festus serta teman-teman angkatan 2010 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

12.Adik-adik Angkatan 2013 Yashir, Yahya, Arif, Syawal serta adik-adik angkatan 2013 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

13.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan–rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.

Medan, Januari 2015

Muhammad Fauzi 10 0404 170

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian... 4

1.5 Metodologi Penelitian ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum ... 6

2.2 Beton Segar (Fresh Concrete) ... 8

2.2.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) ... 8

2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) ... 10

2.2.3 Pemisahaan Air (Bleeding) ... 10

2.3 Beton Keras (Hardened Concrete) ... 11

2.3.1 Kekuatan Tekan Beton... 12

2.3.2 Kuat Tarik Beton ... 13

2.3.3 Berat Isi & Absorbsi ... 14

2.3.3.1 Berat Isi ... 14

2.3.3.2 Absorbsi ... 15

2.3.2 Porositas ... 16

2.4 Beton Kertas (Papercrete) ... 17

2.4.1 Umum ... 17

2.4.2 Perkembangan Beton Kertas ... 18

2.5 Bahan Penyusun Beton Ringan ... 21

2.5.1.1 Umum ... 21

2.5.1.2 Semen Portland ... 21

2.5.1.3 Senyawa Utama Dalam Semen Portland ... 23

2.5.1.4 Bahan Penyusun Semen Portland ... 24

2.5.2 Agregat Halus ... 26

2.5.3 Bubuk Kertas ... 27

2.5.3.1 Umum ... 27

2.5.3.2 Bahan Penyusun Kertas ... 28

2.5.3.3 Proses Pembuatan Kertas ... 29

2.5.3.4 Bubur Kertas Sebagai Agregat Campuran Beton Kertas ... 30

2.5.4 Air ... 32

2.5.5 Bahan Tambah (Admixture) ... 33

2.5.5.1 Umum ... 33

2.5.5.2 Bahan Kimia Pembantu ... 34

2.4.4.3 BahanMineral Pembantu... 36

2.5.6 Abu Terbang (Fly Ash) ... 37

2.5.6.2 Pembagian Kelas Fly Ash ... 40

2.5.6.3 Perkembangan Fly Ash di Dunia ... 41

2.6 Perawatan Beton (Curing) ... 43

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum ... 46

3.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton ... 47

3.2.1 Semen Portland ... 47

3.2.2 Agregat Halus ... 47

3.2.3 Bubuk Kertas ... 51

3.2.4 Air ... 53

3.2.5 Fly Ash... 53

3.3 Perencanaan Campuran Beton Kertas (Mix Design) ... 53

3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 54

3.5 Pembuatan Benda Uji ... 55

3.7 Pengujian Sampel ... 57

3.7.1 Uji Berat Isi, Absorbsi & Porositas ... 57

3.7.3 Uji Kuat Tarik Belah Beton ... 59

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump ... 63

4.2 Berat Isi ... 64

4.3 Absorbsi ... 65

4.4 Porositas ... 66

4.5 Kuat Tekan Silinder Beton ... 67

4.6 Kuat Tarik Belah Silinder Beton ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 71

5.2 Saran ... 72

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komposisi beton ... 7

Gambar 2.2 Satu set alat slump test ... 9

Gambar 2.3 Contoh rumah tinggal dengan material beton kertas ... 20

Gambar 2.4 Proses pembuatan kertas di pabrik ... 30

Gambar 2.5 Abu terbang (fly ash) ... 38

Gambar 2.6 Persentase daur ulang fly ash ... 42

Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton kertas dengan substitusi fly ash terhadap berat semen ... 46

Gambar 3.2 Semen Padang Tipe I ... 47

Gambar 3.3 Uji tekan beton ... 59

Gambar 3.4 Uji tarik belah beton ... 60

Gambar 4.1 Grafik variasi fly ash terhadap nilai slump ... 62

Gambar 4.2 Grafik variasi fly ash terhadap berat isi ... 62

Gambar 4.3 Grafik variasi fly ash terhadap absorbsi... .. 63

Gambar 4.4 Grafik variasi fly ash terhadap porositas ... .. 64

Gambar 4.5 Hubungan kuat tekan beton dengan substitusi fly ash terhadap semen ... .. 66

Gambar 4.6 Hubungan kuat tarik belah beton dengan substitusi fly ash terhadap semen ... .. 68

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Distribusi variasi penggunaan kertas dan fly ash dalam

campuran beton ... 5

Tabel 2.1 Perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai umur ... 11

Tabel 2.2 Komposisi umum oksida semen portland Tipe I ... 23

Tabel 2.3 Susunan gradasi untuk agregat halus ... 26

Tabel 2.4 Rata-rata jumlah sampah kertas kota Medan tahun 2005 ... 31

Tabel 2.5 Komposisi kimia fly ash ... 39

Tabel 2.6 Komposisi kimia fly ash ... 39

Tabel 3 Proporsi campuran beton ... 49

Tabel 4.1 Nilai slump untuk tiap variasi beton ... 58

Tabel 4.2 Kuat tekan rata-rata beton kertas dengan substitusi fly ash umur 28 hari... 65

Tabel 4.3 Kuat tekan rata-rata beton kertas dengan substitusi fly ash umur 28 hari... 68

DAFTAR NOTASI SSD : saturated surface dry

n : jumlah sampel

f'c : kuat tekan beton karakteristik (MPa)

fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg)

A : luas penampang (cm2)

S : deviasi standar (kg/cm2)

σ’b : kekuatan masing – masing benda uji (MPa)

σ’bm : kekuatan beton rata –rata (MPa)

N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan Fct : tegangan rekah beton (kg/cm)

P : beban maksimum (kg)

L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm)

Po : porositas Em : berat isi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Pemeriksaan Material

Lampiran II Berat Isi, Absorbsi dan Porositas

Lampiran III Kuat Tekan Beton Lampiran IV Kuat Tarik Belah Beton

ABSTRAK

Dalam perkembangan teknologi masa kini tanpa disadari menghasilkan banyak limbah polusi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Sementara sifat berat beton yang menambah beban dead load pada konstruksi, juga penggunaan semen yang mahal memerlukan suatu inovasi dalam pengaplikasiannya. Untuk itu dilakukan inovasi beton ringan memanfaatkan limbah kertas serta penggunaan limbah fly ash sebagai substitusi pengganti semen.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan fly ash terhadap nilai slump, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, dan kuat tarik belah beton kertas. Komposisi beton kertas yang digunakan adalah 1:2 antara semen dengan pasir dan penggunaan bubur kertas 30% dari berat pasir. Limbah kertas yang digunakan adalah kertas koran yang tidak terpakai. Variasi substitusi fly ash yang digunakan adalah 0%, 15%, 20%, 25% dari berat semen. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Ø=15cm ; h = 30cm), dengan jumlah sampel setiap variasi sebanyak 20 sampel, terdiri dari 4 variasi dan masing-masing 5 sampel untuk setiap pengujian. Sampel diuji pada umur 28 hari, dengan terlebih dahulu dilakukan perawatan (curing) sebelum pengujian.

Dari hasil penelitian diperoleh penurunan berat isi yang terjadi sejalan dengan penambahan substitusi fly ash, dimana berat isi maksimum terjadi pada penambahan fly ash sebesar 0% yaitu 1852,57 kg/m³ dan minimum pada 25% yaitu sebesar 1826,03 kg/m³. Sementara nilai porositas dan absorbsi mengalami peningkatan, dengan porositas dan absorbsi maksimum terjadi pada penambahan

fly ash 25% yaitu 9,44% dan 5,11%, sedangkan angka minimum terjadi pada penambahan sebesar 0%, yaitu sebesar 8,73% dan 4,69. Hal ini terjadi karena sifat

fly ash yang menyerap air serta penggunaan fly ash berlebih yang menyebabkan timbulnya rongga. Untuk kuat tekan dan kuat tarik belah tertinggi beton kertas terjadi pada substitusi fly ash dengan variasi 0% yaitu masing-masing sebesar 16,06 MPa dan 3,39 Mpa, sedangkan yang terendah terjadi pada substitusi fly ash

25% yaitu sebesar 12,27 MPa dan 1,64 MPa. Sehingga dari penelitian ini disimpulkan pada penambahan fly ash sebesar 15% beton kertas dapat dikategorikan pada beton ringan struktural dengan mutu optimal 15,38 MPa sehingga dapat digunakan sebagai partisi bangunan.

Kata kunci : beton kertas, fly ash, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, kuat tarik belah

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Beton ringan adalah salah satu inovasi dalam dunia konstruksi yang sudah mengalami perkembangan dari waktu ke waktu. Hal ini karena sifat dasar beton yang memiliki berat jenis yang tinggi (sekitar 2400 kg/m³) sehingga inovasi beton ringan sangat diperlukan sebagai partisi dinding maupun panel. Beton ringan sendiri sesuai dengan namanya menitikberatkan pada berat volume beton yang rendah, yaitu 1850 kg/cm³ atau lebih kecil (Murdock dan Brook, 1999).

Beton kertas sebagai salah satu jenis beton ringan merupakan salah satu terobosan yang telah banyak dikembangkan dalam dunia konstruksi. Beton kertas merupakan campuran antara semen portland, agregat, air, dan bubur kertas dengan perbandingan tertentu. Bermansyah, S. dan Hevianis, S. (2011) menyatakan bahwa beton kertas dengan proporsi bubur kertas 30% terhadap agregat halus menghasilkan beton ringan dengan kekuatan menengah (moderate strengh concrete) dengan kuat tekan mencapai 175 kg/cm² pada umur 28 hari.

Semen sebagai material penyusun beton memegang peran penting dalam menentukan mutu dari beton tersebut, karena semen berfungsi sebagai perekat antara bahan penyusun lain seperti pasir dan kerikil agar bisa menjadi massa padat yang homogen. Namun pemakaian semen dalam jumlah besar akan menimbulkan kerugian secara finansial, karena harga semen dipasaran jauh lebih mahal jika dibandingkan dengan material penyusun beton yang lain, sehingga para peneliti

mencoba mencari bahan lain yang dapat mendukung fungsi semen dalam campuran beton tersebut.

Pemakaian limbah bubur kertas sebagai pengganti agregat adalah salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi efek berat jenis dari beton. Limbah kertas sendiri adalah kertas sisa dari pemanfaatan kertas sebagai media cetak yang tidak dipergunakan lagi. Limbah kertas dapat dengan mudah dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti limbah kertas koran dan kertas sisa percetakan yang sudah tidak dipakai lagi. Bubur kertas memiliki beberapa senyawa oksida seperti Silikon Dioksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Magnesium Oksida (MgO), Kalsium Oksida (CaO), Ferri Oksida (Fe2O3), dimana oksida-oksida tersebut merupakan bahan dasar untuk membuat produk klinker semen seperti Tricalsium Silicate = C3S (3CaO.AL2O3) dan Tetracalsium Aluminate Ferrit = C4AlF (4CaO.Al2.Fe2O3) (Ray, dkk, 2009 dalam Hevianis, S. dan Bermansyah, S., 2011). Pemanfaatan limbah kertas ini sebagai campuran beton dapat dilakukan dengan mengolah limbah kertas tersebut menjadi bubur kertas yang kemudian dikeringkan lalu dijadikan pengganti agregat sehingga konstruksi beton yang lebih ringan dapat terpenuhi.

Abu terbang atau yang sering disebut dengan Fly Ash merupakan limbah buangan dari residu hasil pembakaran batu bara. Abu terbang (fly ash) yang dipakai dalam percobaan ini merupakan limbah dari pembangkit listrik berbahan bakar batu bara yang berasal dari PT. SOCI MAS yang berlokasi di Kawasan Industri Medan I (KIM I), Perut Sei Tuan, Kabupaten Deli Serdang. Penggunaan

campuran beton saat masih berada adukan molen sesuai dengan kadar yang telah disubstitusikan terhadap semen.

Pemakaian abu terbang (fly ash) dalam campuran beton sebagai pengganti semen dapat dijadikan sebagai alternatif untuk mengurangi penggunaan semen agar diperoleh beton yang lebih ekonomis, hanya saja pada kadar berlebih fly ash

dapat mengurangi kuat tekan dari beton itu sendiri, sehigga diperlukan suatu penelitian lebih lanjut mengenai kadar fly ash maksimum yang dapat digunakan dalam campuran beton ringan.

I.2. Rumusan Masalah

Adapun yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah seberapa besar pengaruh penggunaan fly ash sebagai pengganti semen pada beton ringan dengan kadar bubur kertas tertentu terhadap kuat tekan, kuat tarik, berat isi, absorbsi dan porositas beton kertas.

I.3. Batasan Masalah

1. Perbandingan yang digunakan untuk campuran mix design adalah semen : agregat halus = 1 : 2, dengan substitusi bubur kertas terhadap pasir adalah 30%.

2. Menggunakan bahan campuran limbah abu terbang batubara (fly ash) yang berasal dari PT. SOCI MAS

3. Faktor air semen yang digunakan adalah 0.25.

4. Mutu beton yang digunakan adalah 14,5 Mpa. 5. Pengujian yang dilakukan adalah :

 Kuat tekan

 Kuat tarik belah

 Berat isi dan absorbsi beton ringan

 Porositas maksimum

6. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

7. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah dilakukan pada beton umur 28 hari untuk semua variasi.

8. Variasi substitusi fly ash terhadap semen adalah 0%, 15%, 20% dan 25%.

I.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh dari penggunaan fly ash terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, berat isi, absorbsi dan porositas beton kertas.

I.5. Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Konstruksi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dan tahap-tahap pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :

1. Penyediaan bahan-bahan penyusun seperti semen, pasir, bubur kertas dan fly ash sebagai pengganti semen. Adapun bubur kertas yang digunakan adalah bubur kertas hasil peleburan kertas koran yang dicampur dengan air. Bubur kertas yang digunakan adalah lolos ayakan diameter 4.76 mm.

2. Pemeriksaan bahan penyusun beton ringan : - Analisa ayakan agregat halus.

- Pemeriksaan berat isi agregat halus.

- Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus. - Pemeriksaan kadar lumpur agregat halus.

- Pemeriksaan absorbsi bubuk kertas.

3. Pembuatan benda uji silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 4. Pengujian berat isi, porositas, dan absorbsi beton kertas.

5. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah menggunakan benda uji silinder pada umur 28 hari.

I.6. Percobaan

 Pembuatan beton kertas dengan fly ash sebagai bahan tambahan pengganti semen dibagi atas 4 variasi. Adapun variasi yang digunakan adalah : a. Variasi 1, beton kertas tanpa substitusi fly ash (kadar fly ash 0%) b. Variasi 2, beton kertas dengan substitusi fly ash 15% dari berat semen c. Variasi 3, beton kertas dengan substitusi fly ash 20% dari berat semen d. Variasi 4, beton kertas dengan substitusi fly ash 25% dari berat semen

Variasi Substitusi

Variasi

Substitusi Jumlah Benda Uji Tiap Variasi

Total

Bubur Kertas Fly Ash Kuat Berat

Terhadap Semen

Terhadap Semen

Kuat Tekan

Tarik Belah

Jenis & Absorbsi

Porositas Maksimum

30% 0% 5 5 5 5 20

30% 15% 5 5 5 5 20

30% 20% 5 5 5 5 20

30% 25% 5 5 5 5 20

∑ = 20 20 20 20 80

 Pengujian slump test untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan (workability) akibat penambahan fly ash pada beton segar.

 Pengujian berat isi dan absorbsi beton kertas.

 Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton kertas pada beton umur 28 hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Beton sebagai salah satu bahan bangunan sangat banyak dipakai di dunia konstruksi. Hal ini dikarenakan sifat beton yang banyak menguntungkan, seperti harga yang relatif murah jika debandingkan dengan baja, dapat menahan gaya tekan yang besar, bahan penyusunnya mudah didapat, serta dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi, sehingga penggunaan beton masih sangat dibutuhkan dalam dunia konstruksi.

Secara umum beton merupakan campuran dari semen, agregat halus, agregat kasar, dan air dengan perbandingan tertentu, dengan atau tanpa tambahan bahan campuran. Material-material penyusun ini akan berikatan satu dengan lain sehingga membentuk satu kesatuan yang memiliki daya tahan terhadap gaya tekan yang tinggi. Ikatan terjadi akibat senyawa-senyawa yang ada pada semen mengalami proses pengikatan setelah bercampur dengan air, sementara pasir dan kerikil berfungsi sebagai material pengisi.

Neil Jackson dan Ravindra K.D (1996) menyatakan bahwa beton umumnya tersusun atas tiga material, yaitu semen, air dan agregat, serta material tambahan yang dikenal dengan nama admixture, yang terkadang ditambahkan untuk memodifikasi sifat awal dari beton. Semen adalah senyawa kimia aktif namun hanya akan bereaksi jika dicampur dengan air. Agregat dalam hal ini tidak memiliki fungsi dalam reaksi kimia namun berperan besar dalam konstruksi

bangunan karena merupakan material yang lebih ekonomis serta mengurangi susut pada beton dan meningkatkan durabilitas dari beton tersebut.

Secara umum komposisi beton terlihat pada gambar 2.1, dengan kadar pori-pori hanya sekitar 1-2%, pasta semen 25-40%, sementara kadar agregat antara 60-75%.

Gambar 2.1 Komposisi beton (Neil Jackson dan Ravindra K.D, 1996) Kualitas dari struktur beton yang baik harus memperhatikan banyak hal, dan melalui proses pengerjaan dan pengawasan yang baik. Secara umum faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas beton diantaranya :

a. Kualitas bahan penyusun beton

b. Proporsi semen terhadap air (faktor air semen)

c. Proses pencampuran dan pengadukan material-material penyusun d. Ketepatan saat penuangan dan pencetakan

e. Perawatan beton (curing).

Beton memiliki berbagai keunggulan maupun kekurangan dalam pemakaiannya di lapangan. Antoni dan Paul Nugraha (2007), menyatakan bahwa keunggulan beton adalah sebagai berikut :

Pori - pori 1 - 2 % Pasta semen (Semen + air)

25 - 40 % Agregat (Pasir + kerikil)

a. Ketersediaan (availability) material dasar yang mudah didapat. b. Kemudahan untuk digunakan (versatility).

c. Kemampuan beradaptasi (adaptility).

d. Kebutuhan pemeliharaan yang minimal (durability).

Selain memiliki beberapa keunggulan di atas, beton juga memiliki kelemahan diantaranya :

a. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m³. b. Kekuatan tariknya rendah.

c. Beton cenderung untuk retak, karena semennya hidraulis. d. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan.

e. Struktur beton sulit untuk dipisahkan. Pemakaian kembali atau daur ulang sulit dan tidak ekonomis.

2.2 Beton segar (Fresh Concrete)

Beton segar adalah beton yang masih memiliki kekentalan yang baik dan masih memungkinkan untuk diaduk, diangkat, dituang dan dipadatkan (good workability). Beton segar yang baik harus terhindar dari segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) serta bleeding (pemisahan semen dan air dari adukan) karena dua hal tersebut dapat merusak kualitas beton.

2.2.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)

Workability merupakan parameter yang sangat penting dalam pengerjaan beton, karena sangat mempengaruhi mutu dan kualitas suatu campuran beton.

1. Jumlah air pencampur.

2. Nilai fas (perbandingan antara kandungan air dan semen). 3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.

4. Bentuk butiran agregat kasar 5. Cara pemadatan dan alat pemadat.

Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian

slump yang didasarkan pada SNI 1972:2008. Pengujian ini menggunakan beberapa alat seperti batang perojok dengan panjang 60 cm dan diameter 5 mm, meteran atau penggaris, sendok semen, plat dasar, dan kerucut abrams. Kerucut

abrams adalah alat berbentuk kerucut terpancung pada bagian atasnya, dengan ukuran diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm serta besi pegangan pada bagian atas dan penahan pada bagian bawah, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Satu set alat slump test

Besar nilai slump mengindikasikan tingkat kemudahan pengerjaan beton pada saat diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan. Semakin tinggi nilai slump

maka beton akan semakin mudah dikerjakan, namun niai slump yang terlalu tinggi juga dapat menurunkan mutu beton, karena jumlah air yang terlalu banyak sehingga nilai FAS semakin besar, dan menurunkan mutu beton itu sendiri.

2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)

Segregasi merupakan peristiwa memisahnya agregat kasar dari campuran beton sehingga menyebabkan terbentuknya sarang kerikil. Sarang kerikil ini nantinya akan membuat beton menjadi keropos sehingga merusak kualitas beton. Segregasi disebabkan oleh beberapa hal, yaitu :

1. Campuran beton kurang semen. 2. Terlalu banyak air.

3. Besar ukuran agregat maksimum lebih dari 40 mm.

4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat semakin mudah terjadi segregasi.

Segregasi dapat dicegah dengan menjaga campuran air dan semen pada beton, serta ukuran dan bentuk butiran agregat harus sesuai dengan standar agregat untuk campuran beton.

2.2.3 Pemisahan Air (Bleeding)

Peristiwa naiknya air ke permukaan beton yang baru dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini nantinya akan membawa butiran semen yang merupakan partikel paling ringan sehingga saat beton mengeras akan menimbulkan selaput pada permukaan beton. Hal ini juga mengakibatkan

berkurangnya mutu beton karena jumlah semen yang ikut terbuang saat bleeding

terjadi.

Bleeding dapat dicegah dengan menjaga nilai FAS serta kekentalan dari adukan beton, juga menghindari pemadatan berlebihan menggunakan alat penggetar (vibrator).

2.3 Beton Keras (Hardened Concrete)

Beton keras adalah beton yang secara struktur sudah mampu menahan beban yang bekerja di atasnya, sehingga beton yang keras secara fisik namun belum mampu memikul beban tidak disebut sebagai beton keras.

Pada umumnya beton dapat dikatakan telah keras secara struktur saat mencapai umur 28 hari sejak beton diaduk dan dituang ke dalam cetakan, sementara untuk umur beton kurang dari 28 hari terdapat perbandingan kekuatan tekan seperti tampak pada tabel berikut :

Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365 Semen Portland

biasa 0,40 0,65 0,88 0,95 1,00 1,20 1,35 Semen Portland

0,55 0,75 0,90 0,95 1,00 1,15 1,20 dengan kekuatan

awal yang tinggi

Tabel 2.1. Perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai umur (PBI,1971)

Beton keras yang baik ditentukan dengan berbagai faktor yaitu kuat tekan yang tinggi, kuat tarik yang cukup, kekedapan terhadap air dan udara (nilai absorbsi kecil), ketahanan terhadap sulfat dan klorida, nilai susut yang rendah serta memiliki keawetan yang tinggi.

2.3.1 Kuat Tekan Beton

Seperti telah disebutkan bahwa beton memiliki daya tahan yang tinggi terhadap tekan, sehingga parameter kuat tekan beton selalu menjadi perhatian utama dalam menentukan kualitas suatu campuran beton. Kuat tekan beton adalah kemampuan suatu struktur beton menahan gaya tekan persatuan luas, dinyatakan dalam MPa atau kg/cm2.

Beberapa faktor dalam mempengaruhi kuat tekan beton adalah ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), serta usia beton.

Kekuatan tekan beton dihitung dengan rumus :

...(2.1) dengan : f'c : kekuatan tekan (MPa)

P : beban tekan (kN)

A : luas permukaan benda uji (cm2)

PBI 1971 menyatakan bahwa beton adalah suatu konstruksi yang mempunyai sifat kekuatan tekan yang khas, yaitu apabila diperiksa dengan sejumlah besar benda-benda uji, nilainya akan menyebar sekitar suatu nilai rata-rata tertentu. Penyebaran dari hasil-hasil pemeriksaan ini akan kecil atau besar bergantung pada tingkat kesempurnaan dari pelaksanaannya. Dengan menganggap

nilai-nilai dari hasil pemeriksaan tersebut menyebar normal (mengikuti lengkung dari Gauss), maka ukuran dari besar-kecilnya penyebaran dari nilai-nilai hasil pemeriksaan tersebut, jadi ukuran dari mutu pelaksanaannya, adalah deviasi standat menurut rumus :

...(2.2) dengan: S : deviasi standar (kg/cm2)

σ’b : Kekuatan masing–masing benda uji (kg/cm2)

σ’bm : Kekuatan tekan beton rata–rata (kg/cm2)

n : Jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan, minimum 20 buah.

2.3.2 Kuat Tarik Beton

Meskipun beton sangat kuat menahan gaya tekan, namun kemampuannya dalam menahan gaya tarik sangatlah kecil. Dipohusodo (1997), mencatatkan besar kuat tarik beton hanya berkisar antara 9%-15% dari kekuatan tekannya. Sementara untuk pendekatannya digunakan persamaan nilai , dengan f'c adalah kuat tekan beton (MPa). Upaya dalam peningkatan nilai kuat tarik beton dengan penambahan serat akan menurunkan besar kuat tekannya. Sehingga dalam upaya penanggulangan kuat tarik beton yang lemah maka beton dipadukan dengan tulangan yang disebut beton bertulang.

Pengujian kuat tarik beton menggunakan alat splitting test, dengan benda uji berbentuk silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Tegangan tarik yang timbul saat benda uji mengalami retak dan terbelah dihitung berdasarkan rumus :

L D π

Ρ 2

Ft  ...(2.3)

di mana : Ft = Tegangan rekah beton (MPa) P = Beban maksimum (kN)

L = Panjang silinder (mm) D = Diameter silinder (mm)

Dalam upaya menaikkan kekuatan tarik beton, secara umum digunakan bahan serat maupun fiber untuk menjaga ikatan antar bahan penyusun beton namun hal ini juga akan berpengaruh pada menurunnya kekuatan tekan beton tersebut.

2.3.3 Berat Isi & Absorbsi 2.3.3.1 Berat Isi

Berat isi merupakan salah satu sifat yang sangat penting untuk diketahui pada struktur beton ringan selain kekuatannya. Berat isi yang ringan mengindikasikan bahwa beton ringan sudah mencapai berat yang diinginkan. Peraturan mengenai pengujian berat isi beton ringan diatur dalam SNI 03-3402-1994.

Berat isi beton ringan dapat diukur dalam dua keadaan, yaitu saat beton dalam keadaan kering oven pada suhu 110 ⁰C selama 24 jam, serta beton ringan dalam keadaan seimbang, dengan pengeringan menggunakan suhu ruangan sampai beton mencapai berat yang konstan.

Berat isi beton ringan struktural secara umum dalam keadaan seimbang dihitung dengan menggunakan rumus :

...(2.4) Dengan :

A = berat silinder dalam keadaan kering konstan (kg);

B = berat silinder pada keadaan jenuh permukaan kering (kg); C = berat silinder dalam air sampai terendam penuh (kg).

2.3.3.2 Absorbsi

Absorbsi adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap air. Nilai absorbsi sangat berkaitan dengan berat jenis maupun porositas suatu bahan, karena nilai absorbsi yang besar mengindikasikan banyaknya rongga-rongga yang terdapat dalam material tersebut. Besarnya absorbsi juga dapat menyebabkan menurunnya kekuatan beton, karena pori-pori yang ada menyebabkan ikatan antar partikel pada suatu material berkurang.

Absorbsi pada beton kertas cenderung lebih besar dari beton normal, hal ini terjadi karena daya serap kertas yang sangat besar, sehingga beton kertas juga memiliki daya serap yang besar. Besarnya absorbsi pada beton dihitung menggunakan rumus :

...(2.5) Dengan :

A = Absorbsi (%)

Mb = Berat benda uji dalam keadaan jenuh air (gram) Mk = Berat benda uji dalam keadaan kering oven (gram)

2.3.4 Porositas

Porositas dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara jumlah volume lubang-lubang kosong yang dimiliki oleh suatu material (volume kosong) dengan jumlah dari volume material yang di tempati oleh zat padat.

Porositas pada suatu material dinyatakan dalam persen (%) dari rongga volume dari rongga-rongga yang ada dalam material tersebut. Besarnya porositas pada suatu material bervariasi mulai dari 0 % sampai dengan 90 % tergantung dari jenis dan aplikasi material tersebut. Besarnya porositas pada suatu beton mengindikasikan bahwa banyak pori-pori yang terdapat dalam struktur beton tersebut, sehingga berdampak buruk pada kualitas beton, karena rongga-rongga tersebut dalam jumlah besar menyebabkan beton menjadi keropos dan rapuh. Namun disatu sisi rongga-rongga tersebut membuat beton semakin ringan.

Porositas pada beton dinyatakan dengan rumus :

...(2.6) dengan:

Po = Porositas (%)

Mb = Massa basah sampel setelah direndam (gram) Mk = Massa kering sampel setelah direndam (gram) Vb = Volume benda uji (cm³)

2.4 Beton Kertas (Papercrete) 2.4.1 Umum

Salah satu inovasi yang dilakukan dalam konstruksi beton adalah dengan cara mengurangi berat jenis dari beton itu sendiri. Berat jenis beton secara umum adalah 2400 kg/m³, dan hal ini menjadikan inovasi beton ringan dirasa mampu mengatasi masalah tersebut.

Menurut Murdock L.J. dan Brook K.M. (1991), beton ringan diperoleh dengan berbagai cara, hal ini bergantung pada besar atau kecilnya rongga yang ingin didapat pada beton, untuk mendapatkan beton yang lebih ringan. Rongga udara tersebut didapat dengan pembentukan rongga udara atau penambahan bahan yang dapat menyebabkan busa, dan pada beberapa jenis beton ringan, kedua metode tersebut dapat dikombinasikan.

Neville, 1999 dalam Surya Bermansyah, dkk (2011) menyatakan beberapa jenis pembagian penggunaan beton ringan berdasarkan berat jenis dan kuat tekan minimum yang harus dipenuhi. Secara garis besar pembagian penggunaan beton ringan dapat dibagi tiga yaitu :

a. Beton ringan dengan berat volume rendah (Low Density Concretes) untuk non struktur dengan berat jenis antara 300 kg/m³ sampai 800 kg/m³ dan kuat tekan antara 0,35 MPa sampai 7 MPa yang umumnya digunakan sepertiuntuk dinding pemisah atau dinding isolasi.

b. Beton ringan dengan kekuatan menengah (Moderate Strength Concretes) untuk struktur ringan dengan beratjenis 800 kg/m³ sampai 1350 kg/m³ dan kuat tekanantara 7 MPa sampai 14 MPa yang umumnya digunakan seperti untuk dinding yang juga memikul beban.

c. Beton ringan struktur (Structural lightweight Concretes) untuk struktur dengan berat jenis antara 1350 kg/m³ sampai 1900 kg/m³ dan kuat tekan lebih dari 14 Mpa yang dapat digunakan sebagai beton normal.

Beton ringan dapat diperoleh dengan menggunakan agregat yang memiliki berat isi lebih ringan daripada agregat pada beton (pasir dan kerikil). Material yang umum digunakan adalah agregat ringan seperti batu apung, fly ash, perlit, slag, maupun material buatan ringan seperti styorofoam dan bubur kertas. Selain itu meningkatkan jumlah rongga-rongga pada beton juga dilakukan untuk mendapatkan beton ringan, hal ini umum dilakukan dengan mencampurkan beton tanpa agregat halus, atau memompakan udara kedalam struktur beton, yang umum disebut dengan beton ringan aerasi.

2.4.2 Perkembangan Beton Kertas

Beton kertas secara umum dapat dikatakan sebagai pengembangan material dalam dunia konstruksi yang terdiri dari bubur kertas atau pulp dengan semen portland dan agregat halus. Beton ringan ini bersifat eksperimental dengan mensubstitusikan bubur kertas ke agregat halus dalam campuran beton. Beton ini dapat dikategorikan sebagai beton yang ramah lingkungan karena memanfaatkan limbah kertas yang tidak terpakai.

Ramadhon, 2009 dalam Bermansyah, S, dkk (2011) menyatakan beton kertas merupakan suatu material yang terbuat dari beton kertas dengan semen Portland. Kertas yang digunakan adalah kertas bekas yang diolah menjadi bubur kertas dengan tujuan mempermudah proses pengadukan campuran. Beton kertas

digunakan sebagai salah satu bahan alternatif seperti dinding partisi, blok, panel, plesteran, dan lain-lain.

Dalam konstruksi beton kertas dapat mengurangi efek beban mati (dead load) pada kolom, balok maupun plat lantai. Dalam pelaksanaannya kertas koran bekas lebih umum digunakan sebagai agregat pada beton kertas karena produksinya yang kontinyu dan limbah yang dihasilkan setiap harinya lebih banyak. Namun berbagai jenis kertas dapat digunakan untuk campuran beton kertas, diantaranya kertas brosur, kertas majalah, maupun limbah kertas operasi kantor dan percetakan.

Inovasi mengenai beton kertas dimulai dengan pemikiran tentang bagaimana cara memperoleh suatu struktur beton yang ringan serta dapat mengurangi volume bahan-bahan sisa yang umum terdapat di lingkungan. Maka diperoleh ide mencampurkan beton dengan limbah kertas. Hal ini dikarenakan semen yang berikatan dengan bubur kertas akan menimbulkan suatu ikatan yang keras (Bhooma Nepal dan Vanita Aggarwal, 2014). Selain itu kertas juga memiliki berat jenis yang sangat ringan jika dibandingkan dengan agregat penyusun beton, yaitu 312 kg/m³.

Pada masa sekarang, beton kertas sudah mulai banyak digunakan, baik sebagai panel, dinding maupun partisi. Bahkan beton kertas telah digunakan sebagai material membangun rumah tinggal.

Di Indonesia sendiri beton kertas telah banyak di teliti oleh para akademisi di Universitas. Hanya saja untuk penerapannya masih jarang dijumpai di Indonesia yang menggunakan beton kertas sebagai bahan partisi pada bangunan kantor maupun rumah tinggal.

Beton kertas dalam perkembangannya memiliki beberapa keunggulan, diantaranya :

1. Mengurangi beban mati (dead load) yang ditimbulkan akibat berat sendiri beton.

2. Memiliki daya serap yang baik terhadap suara (tidak memantulkan suara).

3. Daya tahan terhadap api tinggi (fire resistant).

4. Lebih ramah lingkungan, karena memanfaatkan limbah tidak terpakai. 5. Mudah untuk diproduksi dan dicetak, bahkan pada beton kertas dengan

kadar kertas tinggi beton dapat dipotong menggunakan gergaji sehingga dapat dipergunakan dengan lebih efisien.

Selain kelebihan-kelebihan diatas beton kertas juga memiliki beberapa kekurangan, seperti :

Gambar 2.3 Contoh rumah tinggal dengan material beton kertas (Bhooma Nepal dan Vanita Aggarwal, 2014)

1. Daya serap terhadap air yang tinggi.

2. Beton kertas dengan kadar bubur kertas akan menghasilkan beton dengan kekuatan tekan yang sangat rendah.

2.5 Bahan Penyusun Beton Ringan 2.5.1 Semen

2.5.1.1 Umum

Semen adalah senyawa yang jika bercampur dengan air akan menghasilkan senyawa yang bersifat mengikat. Hal ini membuat semen menjadi salah satu bahan yang paling penting dalam campuran beton. Selain itu semen adalah material dengan harga yang paling tinggi jika dibandingkan dengan material lain, sehingga pemahaman tentang semen sangat dibutuhkan dalam pencampuran beton.

Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan senyawa kimi yang berbeda-beda. Semen pada umumnya dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu :

1. Semen non-hidrolik yaitu semen yang tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, tetapi dapat mengeras jika berada di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur.

2. Semen hidrolik mempunyai kemampuan mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik diantaranya kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, dan semen alumina.

2.5.1.2 Semen Portland

Semen Portland adalah suatu senyawa pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menghaluskan clinker yang terdiri dari silika–silika kalsium yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.

Pemakaian semen portland yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi di lapangan, membuat para ahli menciptakan berbagai jenis semen portland, diantaranya sebagai berikut :

a. Semen Portland Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.

b. Semen Portland Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).

c. Semen Portland Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

d. Semen Portland Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar.

e. Semen Portland Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut.

2.5.1.3 Senyawa Utama Dalam Semen Portland

Semen Portland yang umum dipakai dalam eksperimen tanpa kebutuhan khusus adalah semen portland Tipe I. Semen tipe ini memiliki kandungan zat kimia sebagai berikut :

Nama Umum / Oksida %Berat

Kapur, CaO 63

Silika, SiO2 22

Alumina, Al2O3 6

Ferrit oksida, Fe2O3 2,5

Magnesia, MgO 2,6

Disodium oksida, Na2O 0,3

Alkalis, K2O

Sulfur dioksida, SO2

0.5 - 1 2,0

Tabel 2.2 Komposisi umum oksida semen portland Tipe I (Antoni dan Paul Nugraha, 2007)

Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, yaitu :

a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3S, sekitar 50%.

b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C2S, sekitar 25%.

c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3) yang disingkat menjadi C3A, sekitar

12%

d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi

C4AF, sekitar 8%.

Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.

2.5.1.4 Sifat-Sifat Semen Portland

Sifat-sifat semen portland yang penting antara lain : 1. Kehalusan butiran (fineness)

Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan (setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Kehalusan butiran semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding atau naiknya air kepermukaan, tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut. Menurut ASTM, butiran semen yang lewat ayakan no.200 harus lebih dari 90%.

Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku dan tidak bisa dibentuk lagi. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua :

a. Waktu ikat awal (initial setting time), yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan. Pada selang waktu ini beton mulai melakukan pengikatan, sementara pasta semen bersifat lecak (kenyal).

b. Waktu ikat akhir (final setting time), yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras. Pada semen portland

initial setting time terjadi tidak boleh kurang dari 45 menit, sedangkan

final setting time tidak boleh lebih dari 375 menit. 3. Panas hidrasi

Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air, dinyatakan dalam kalori/gram. Jumlah panas yang dibentuk antara lain bergantung pada jenis semen yang dipakai dan kehalusan butiran semen. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan karena semen mengalami susut. Pada beberapa struktur beton, terutama pada struktur beton mutu tinggi, retakan ini tidak diinginkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.

4. Perubahan volume

Perubahan volume pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. Pengembangan volume dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton, sehingga sifat ini harus diperhitungkan.

2.5.2 Agregat Halus

Agregat halus merupakan material pengisi dalam campuran beton. Ukurannya bervariasi antara 4,75mm sampai 0,15mm saringan standar amerika (ASTM). Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik, lempung, partikel yang lebih kecil dari saringan 0,075mm atau bahan – bahan lain yang dapat merusak campuran beton.

Adapun syarat – syarat untuk agregat halus berdasarkan ASTM adalah: 1. Modulus Kehalusan butiran 2,2 sampai 3,2 yaitu:

 Pasir Halus : 2,2 < FM < 2,6

 Pasir Sedang : 2,6 < FM < 2,9

2. Susunan gradasi harus memenuhi syarat seperti tabel berikut: Ukuran Lubang Ayakan Persen Lolos Kumulatif

3/8 in (9,5 mm) No. 4 (4,75 mm) No. 8 (2,36 mm) No. 16 (1,19 mm)

No. 30 (0,6 mm) No. 50 (0,3 mm) No. 100 (0,15 mm)

100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10

3. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,075 mm atau No. 200) dalam persen berat maksimum,

 Untuk beton normal sebesar 5% 4. Kadar gumpalan tanah liat maksimum 1%

5. Kadar zat organik yang ditentukan dengan mencampur agregat halus dengan padatan NaOH 3% yang dicampurkan dengan 388 ml aquadest, tidak menghasilkan warna yang lebih tua dibanding warna standard. Jika warnanya lebih tua maka ditolak kecuali:

 Warna lebih tua timbul karena sedikit adanya arang lignit atau yang sejenisnya.

 Ketika diuji dengan uji perbandingan kuat tekan beton yang dibuat dengan pasir standard silika hasilnya menunjukkan nilai lebih besar dari 95%.

Tabel 2.3 Susunan Gradasi untuk Agregat Halus (ASTM C136 -71)

2.5.3 Bubuk Kertas 2.5.3.1 Umum

Kertas adalah suatu bahan tipis yang terbuat dari serat-serat nabati pendek yang diendapkan dan dikeringkan, biasanya dicampur bahan-bahan tambahan dan pewarna (PPLH, 2007). Keberadaan kertas pada zaman dahulu dikenal dengan nama papirus, yang telah digunakan pada zaman mesir kuno pada 2400 Sebelum Masehi.

Pada tahun 105 sebelum Masehi, bangsa Cina telah menemukan cara membuat kertas yaitu dengan menumbuk-numbuk serat yang kemudian diolah dengan tangan. Hal ini yang kemudian menjadi awal penyebaran kertas walaupun saat itu pembuatan kertas masih menjadi hal yang rahasia. Akhirnya pada 751 Masehi kertas mulai diproduksi secara massal oleh bangsa arab dalam bentuk industri, yang kemudian menyebar ke Eropa dan Asia Selatan.

Kertas merupakan kemasan yang pertama ditemukan sebelum plastik dan logam. Saat ini produksi kertas juga sangat besar berkaitan dengan penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari, seperti media cetak, bahan kemasan, maupun media komunikasi.

Terdapat 2 jenis kertas yang secara umum sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, yaitu kertas kasar dan kertas lunak. Kertas kasar adalah jenis kertas yang digunakan sebagai kemasan pembungkus, dengan ukuran yang lebih tebal dan kasar. Kertas jenis ini umumnya sering dicampur dengan bahan plastik dan logam foil untuk mendapatkan kertas yang lebih kaku dan tahan terhadap lemak dan air. Sementara kertas halus adalah kertas dengan tekstur lebih

fleksibel dan rentan terhadap air, yang digunakan sebagai media tulis, seperti buku, brosur, surat kabar, majalah, dan lain-lain.

Karakteristik kertas di ukur berdasarkan berat atau ketebalannya. Berdasarkan beratnya kertas dinyatakan dalam lb/3000ft² atau yang sering disebut rim. Di Amerika satu rim dinyatakan dengan 500 lembar kertas ukuran 24 x 36 inchi. Sementara untuk wilayah Eropa dan sebagian negara di Asia lebih umum menyatakan ukuran kertas dalam grammage (gr/m²).

2.5.3.2 Bahan Penyusun Kertas

Pada awalnya, bahan dasar untuk membentuk kertas adalah tali-tali tua, benang ataupun perca. Setelah abad ke-19 barulah serat kayu mulai digunakan sebagai bahan dasar pembuatan kertas dan melalui proses secara kimiawi.

Bahan baku kertas adalah selulosa yang diproses secara kimia. Bahan ini berasal dari tumbuh-tumbuhan yang menghasilkan selulosa sebagai bahan yang menopang tubuh tumbuhan. Serat-serat selulosa ini akan bergabung membentuk lapisan demi lapisan yang disebut kayu.

Kayu sendiri terdiri dari 50% selulosa, 30% lignin dan bahan adhesif di lamela tengah, sementara sekitar 20% terdiri atas karbohidrat berupa xylan, resin, dan tanin. Didalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa (hemiselulosa) dan lignin, tetapi juga terikat erat dengannya. Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat, aditif, dan sebagainya). Dan untuk memeroleh selulosa dari suatu material kayu harus melalui berbagai proses kimia.

Selulosa terdiri atas beberapa jenis, diantaranya adalah selulosa murni yang terdapat pada kapas, lalu selulosa alam yang terdapat pada kayu. Sementara selulosa yang digunakan untuk membuat kertas adalah selulosa teknik/komersial, yang lazim disebut pulp.

2.5.3.3 Proses Pembuatan Kertas

Awal dari pembuatan kertas adalah pengelupasan kulit kayu dari kayu gelondongan. Setelah itu kulit tersebut digilas agar rata serta dicampur dengan bahan kimia sehingga kulit kayu berubah menjadi serat. Lalu serat ditambahkan air serta dicampur untuk mencampurkan serat-serat tersebut menjadi satu kumpulan.

Bubur serat dari kulit kayu akan dimasukkan kedalam mesin agar disaring airnya. Serat kulit kayu yang telah disaring masih akan mengandung 80% air, maka tahap selanjutnya adalah serat kayu ditekan menggunakan mesin penekan. Akibat penekanan ini serat kayu akan semakin lekat dan membentuk lembaran. Lembaran ini akan kembali ditekan dengan mesin penekan yang panas sehingga lembaran-lembaran kertas dapat terbentuk

Kertas yang akan digunakan sebagai bahan campuran papercrete adalah kertas yang telah diproses menjadi bubur kertas lalu dikeringkan kembali ke dalam bentuk bubuk-bubuk kertas, dengan ukuran < 4,76 mm (Surya Bermansyah, dkk, 2011).

2.5.3.4 Bubur Kertas Sebagai Agregat Campuran Beton Ringan

Penggunaan kertas pada masa sekarang ini telah memberikan dampak yang cukup besar bagi kerusakan lingkungan. Seperti diketahui sebelumnya bahwa bahan utama dalam pembuatan kertas adalah serat selulosa yang diperoleh dari kayu, maka secara tidak langsung penggunaan kertas yang terlalu berlebihan akan berdampak langsung terhadap kerusakan hutan. Selain itu sampah yang ditimbulkan dari kertas ini juga turut menambah dampak negatif dari penggunaan kertas secara berlebihan.

Ori Yani Yunilda, dkk (2010) menyatakan total timbunan sampah domestik di Kota Medan pada tahun 2008 mencapai 1.369,9 ton/hari atau 5.479,6 m3. Timbunan sampah yang terdapat di Kota Medan terdiri dari sampah organik dan anorganik. Persentasi perbandingan antara sampah organik dengan sampah anorganik adalah 48,2 : 51,8 % atau 1:1,07. Sementara volume sampah kertas yang dihasilkan oleh Kota Medan pada tahun 2005 adalah 17,5 % dari sampah organik. Sehingga diperoleh angka volume sampah kertas yang dihasilkan di Kota Medan adalah 11,6 ton/tahun. Angka ini dinominasi oleh sampah kertas kardus, HVS, buku tulis, koran, dan dupleks.

No. Jenis Kertas Bekas

Rata-rata Pengumpulan

Per Tahun (kg)

Rata-rata Pengumpulan

Per Bulan (kg) 1 Kardus 23.237,06 1.936,42

2 HVS 17.727,18 1.477,26

3 Buku Tulis 1.741,32 145,11

4 Koran 20.115,00 1.676,25

5 Dupleks 15.896,74 1.324,73

Ditinjau dari segi produksi, satu ton produksi kertas butuh sekitar 4 hektar hutan dengan hasil kayu 20 m³ per herktar. Maka pemanfaatan sampah kertas merupakan salah satu cara menanggulangi dampak negatif volume sampah kertas terhadap lingkungan.

Kertas dimanfaatkan sebagai agregat campuran beton dimaksudkan untuk memperoleh beton dengan berat jenis ringan, sehingga mengurangi beban mati (dead load) yang ditimbulkan oleh beton itu sendiri. Kertas yang digunakan dilebur menjadi bubur kertas, sehingga sedemikian rupa mendekati ukuran agregat halus.

Bubur kertas memiliki beberapa senyawa oksida seperti Silikon Dioksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Magnesium Oksida (MgO), Kalsium Oksida (CaO), Ferri Oksida (Fe2O3), dimana oksida-oksida tersebut merupakan bahan dasar untuk membuat produk klinker semen seperti Tricalsium Silicate = C3S (3CaO.AL2O3) dan Tetracalsium Aluminate Ferrit = C4AF (4CaO.Al2.Fe2O3). Senyawa yang paling dominan di dalam limbah adalah

Tabel 2.4 Rata-rata jumlah sampah kertas kota Medan tahun 2005 (Ori Yani Yunilda, dkk (2010))

Kalsium Oksida (CaO) sebesar 56,38%, air (H2O) 16,11%, Sulfur Trioksida (SO3) 11,26%, serta beberapa unsur lain (Ray, dkk, dalam Bermansyah S, dkk 2011).

2.5.4 Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Secara umum air yang digunakan untuk campuran beton adalah beton yang dapat diminum. Air yang mengandung senyawa – senyawa berbahaya, yang tercemar garam, minyak gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton. Air yang digunakan untuk pembuatan beton dipengaruhi oleh faktor – faktor berikut :

a. Ukuran agregat maksimum

Diameter membesar menjadikan kebutuhan air menurun (begitu pula jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit).

b. Bentuk butir

Butiran yang bulat menjadikan kebutuhan air menurun (batu pecah perlu lebih banyak air).

c. Gradasi agregat

Gradasi (distribusi ukuran butiran) baik menjadikan kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama.

d. Kotoran dalam agregat

Makin banyak lanau, tanah liat, dan lumpur maka kebutuhan air meningkat. e. Perbandingan agregat halus dan kasar

Agregat halus lebih sedikit maka kebutuhan air menurun.

2.5.5 Bahan Tambah (Admixture) 2.5.5.1 Umum

Bahan tambah (admixture) adalah bahan yang ditambahkan kedalam campuran beton, baik ketika proses pencampuran maupun sebelum pencampuran dengan tujuan untuk meningkatkan sifat mekanis maupun sifat fisis beton dalam kondisi beton segar atau beton keras, atau di dua kondisi tersebut (Neil Jackson dan Ravindra K.D, 1996). Bahan tambah ini dapat berupa cairan ataupun padatan, dengan spesifikasi tertentu untuk mendapatkan tujuan yang diinginkan pada material beton.

Secara umum jenis bahan tambah terbagi atas dua, yaitu bahan kimia pembantu dan bahan mineral pembantu (Antoni dan Paul Nugraha, 2007). Jenis bahan kimia pembantu adalah bahan yang melalui proses pabrikasi secara detail dengan tujuan tertentu, sementara bahan mineral tambahan adalah bahan-bahan di alam yang dapat memberikan nilai lebih pada material beton.

Keuntungan penggunaan bahan tambah pada sifat beton, antara lain : a. Pada beton segar (fresh concrete)

 Memperkecil faktor air semen

 Mengurangi penggunaan air.

 Memudahkan dalam pengecoran.

 Memudahkan finishing.

b. Pada beton keras (hardened concrete)

 Meningkatkan mutu beton

 Kedap terhadap air (low permeability).

 Meningkatkan ketahanan beton (durability).

 Berat jenis beton meningkat/berkurang sesuai kebutuhan.

2.5.5.2 Bahan Kimia Pembantu

Federasi Asosiasi Admixture Beton Eropa dalam Antoni dan Paul Nugraha, 2007, menyebutkan bahwa bahan kimia pembantu adalah material yang ditambahkan selama proses pencampuran beton dalam kualitas tidak lebih dari 5% dari berat semen dari beton untuk mengubah sifat campuran dan keadaan keras.

Seperti disebutkan diatas, bahan kimia pembantu merupakan hasil pabrikasi yang memang telah dirancang khusus untuk tujuan tertentu pada beton. Menurut ASTM jenis-jenis bahan kimia pembantu adalah sebagai berikut :

a. Jenis A - Water Reducer

Bahan tipe ini berfungsi untuk mengurangi pemakaian air pada campuran beton, dengan tujuan untuk memperkecil nilai fas dan mengurangi pemakaian semen.

b. Jenis B - Retarder

Bahan jenis ini berfungsi untuk memperlambat proses pengikatan semen untuk membentuk campuran beton. Hal ini biasa dilakukan

pada kondisi dimana jarak antara pencampuran beton dengan lokasi pengecoran relatif jauh.

c. Jenis C - Accelerator

Bahan jenis ini digunakan untuk mempercepat pengikatan beton. Jenis ini banyak digunakan pada daerah dengan suhu relatif rendah, sehingga proses hidrasi semen sukar terjadi.

d. Jenis D

Bahan Jenis ini merupakan gabungan antara bahan Jenis A dan Jenis B.

e. Jenis E

Bahan Jenis ini merupakan gabungan antara bahan kimia dengan jenis water reducer dan jenis accelerator.

f. Jenis F - Superplasticizer

Bahan ini adalah jenis yang paling umum digunakan, karena sifatnya mengurangi pemakaian air dan meningkatkan mutu beton. g. Jenis G - Water Reducer & High Range & Retarder

Seperti yang telah disebutkan, bahan jenis ini merupakan gabungan antara bahan jenis A, F, dan B, yang berfingsi untuk mengurangi pemakaian air, meningkatkan mutu beton, dan memperlambat proses pengikatan.

Selain jenis diatas ada pula jenis bahan kimia tambah dengan fungsi menambahkan buih udara pada beton untuk mendapatkan beton ringan yang mengembang (air entrainment) serta membuat beton menjadi kedap air (waterproofing).

2.5.5.3 Bahan Mineral Pembantu

Bahan mineral pembantu sangat banyak digunakan pada masa sekarang karena jumlahnya yang melimpah di alam serta dapat memberi nilai lebih pada campuran beton, seperti mengurangi efek yang timbul akibat panas hidrasi, mengurangi bleeding, menambah kelecakan beton segar maupun menambah kekuatan tekan beton.

Secara umum mineral-mineral pembantu ini bermacam-macam, diantara adalah berikut ini :

a. Kerak Tanur Tinggi (Ground Granulated Blast Furnace)

Blast-furnace-slag adalah kerak (slag), yaitu bahan sisa dari pengecoran besi dengan media memakai dapur (furnace) dan proses pembakarannya dibantu dengan udara yang ditiupkan (blast). Material slag terbentuk dari campuran kapur, silika dan alumina dengan pembakaran hingga suhu 1600⁰C. Campuran ini setelah didinginkan akan membentuk kristal-kristal yang dapat digunakan sebagai campuran semen, setelah melalui proses penggilingan hingga halus.

b. Uap Silika (Silika Fume)

Uap silika yang telah terpadatkan (Condensed Silica Fume, CSF) merupakan limbah hasil sisa produksi silikon metal dan ferrosilikon pada pada pabrik pembuatan mikrochip untuk komputer. Terdiri atas beberapa jenis, namun yang bisa dipakai untuk campuran beton adalah SF yang mengandung lebih dari 75% silikon. Secara umum, SF mengandung SiO2 86-96%, dengan ukuran lebih kecil seratus kali lipat

c. Abu Kuliat Gabah (Rice Husk Ash)

Abu kulit gabah atau sering disebut abu sekam padi adalah proses sisa pembakaran gabah kering padi. Jumlah produksi gabah yang lumayan besar (100 kg padi menghasilkan 22 kg gabah) membuat abu sekam padi memiliki jumlah yang berlimpah di alam. Jika kulit gabah dibakar dalam suhu terjaga 800⁰C selama 15 jam akan menghasilkan 25% berat RHA dengan kandungan silika aktif 85-90%. RHA ini kemudian digiling halus untuk bisa dijadikan sebagai bahan tambah pada semen.

2.5.6 Abu Terbang (Fly Ash) 2.5.6.1 Umum

Abu terbang merupakan limbah padat hasil dari proses pembakaran di dalam furnace pada PLTU yang kemudian terbawa keluar oleh sisa-sisa pembakaran serta di tangkap dengan mengunakan elektrostatic precipitator. Fly ash adalah bahan limbah dari pembakaran batu bara, yang dikategorikan sebagai limbah B3. (PP No. 85 tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun).

Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang dihaluskan pada suatu pusat pembangkit listrik. Fly ash terdiri dari bahan inorganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya. Bahan ini memadat selama berada di dalam gas-gas buangan dan dikumpulkan menggunakan presipitator elektrostatik. Karena partikel-partikel ini memadat selama tersuspensi di dalam gasgas buangan, partikel-partikel fly ash umumnya berbentuk bulat. Partikel-partikel fly ash yang terkumpul pada presipitator elektrostatik biasanya berukuran silt (0.074 – 0.005 mm). Bahan ini terutama terdiri dari silikon dioksida (SiO2), aluminium oksida

(Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3).

No. Senyawa Kadar

(%) 1. Jumlah Oksida SiO2+Fe2O3 Minimum 70

2. SO3 maksimum 5

3. Hilang Pijar maksimum 6

4. Kadar Air maksimum 3

5. Total Alkali dihitung sebagai Na3O

maks. 1,5

Bituminous Subbituminous Northern Lignite

Southern Lignite

SiO₂, percent 45,9 31,3 44,6 52,9

Al2O3, percent 2,2 22,5 15,5 17,9

Fe2O3, percent 4,7 5 7,7 9

CaO, percent 3,7 28 20,9 9,6

SO3, percent 0,4 2,3 1,5 0,9

MgO, percent 0 4,3 6,1 1,7

Alkalies, percent 0,2 1,6 0,9 0,6

LOI, percent 3 0,3 0,4 0,4

Air Permeability

403 393 329 256

Finess, m²/kg 45 ᶙm sieve

18,2 17 21,6 23,8

retention, percent

Density, Mg/m³ 2,28 2,7 2,54 2,43

2.5.6.2 Pembagian Kelas Fly Ash

ASTM C.618 mendefinisikan dua kelas fly ash, yaitu:

 Kelas C

Berikut adalah karakteristik dari fly ash Kelas C :

a. Dihasilkan dari pembakaran lignit muda dan batubara sub- bituminus

b. Konsentrasi yang lebih tinggi dari alkali dan sulfat c. Berisi lebih dari 20% kapur

d. Tidak memerlukan aktivator e. Tidak memerlukan entrainer udara

f. Tidak untuk digunakan dalam kondisi sulfat tinggi Tabel 2.6 Komposisi kimia fly ash (ACI 232.2R-96, 2002)

g. Untuk konstruksi penghunian

h. Terbatas untuk kadar abu terbang rendah campuran beton.

 Kelas F

Berikut adalah karakteristik dari fly ash Kelas F :

a. Dihasilkan dari pembakaran lebih keras, lebih tua dan antrasit batubara bituminous.

b. Mengandung kurang dari 20% kapur

c. Membutuhkan penyemenan agen seperti PC, kapur cepat, kapur d. Digunakan dalam kondisi paparan sulfat tinggi

e. Penambahan entrainer udara yang dibutuhkan f. Digunakan untuk beton struktural

g. Berguna dalam kadar abu terbang tinggi campuran beton

Senyawa-senyawa penyusun abu terbang sebenarnya sangat ditentukan oleh mineral-mineral pengotor bawaan yang terdapat pada batu bara itu sendiri yang disebut dengan inherent mineral matter. Mineral pengotor yang terdapat dalam batu bara dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu :

Bahan abu terbang dapat digunakan sebagai bahan baik untuk pembuatan agregat buatan dalam campuran beton, bahan tambahan paving block, mortar, batako, bahan tambah beton aspal, beton ringan dan sebagainya. Sebagai bahan tambah beton, abu terbang dinilai dapat meningkatkan kualitas beton dalam hal kekuatan, kekedapan air, ketahanan terhadap sulfat dan kemudahan dalam pengerjaan (workability) beton. Penggunaan abu terbang juga dapat mengurangi penggunaan semen dan sekaligus sebagai bentuk pemanfaatan limbah yang akan membantu menjaga kelestarian lingkungan.

Abu terbang secara umum baik digunakan sebagai bahan ikat karena bahan penyusun utamanya adalah silikon dioksida (SiO2), alumunium (Al2O3) dan Ferrum oksida (Fe2O3). Oksida-oksida tersebut akan bereaksi dengan kapur yang dilepaskan semen ketika bereaksi dengan air, sehingga dapat meningkatkan kekuatan beton.

2.5.6.3 Perkembangan Fly Ash di Dunia

Di USA tiga puluh persen dari fly ash didaur ulang untuk membuat beton. Karena sifat pozzolan nya, fly ash dapat digunakan sebagai pengganti sebagian semen Portland concrete. Penggunaan fly ash sebagai bahan pozzolan diakui sedini tahun 1914, meskipun studi penting awal penggunaannya adalah pada tahun 1937 . Sebelum penggunaannya hilang ke Abad Kedelapan, struktur Romawi seperti saluran air atau Pantheon di Roma digunakan abu vulkanik (yang memiliki sifat yang mirip dengan fly ash) sebagai pozzolan dalam beton mereka. Sebagai pozzolans sangat meningkatkan kekuatan dan daya tahan beton, penggunaan ash merupakan faktor kunci dalam pelestarian mereka.

Sebuah perkiraan 43% dari fly ash yang dihasilkan di AS digunakan kembali. 131 juta ton fly ash diproduksi setiap tahunnya dan sekitar 56 juta ton fly ash yang didaur ulang. Daur ulang fly ash ini menghemat sekitar 36.700 acre-ft ruang TPA yang setara dengan kira-kira 28.200 lapangan sepak bola satu kaki dalam.

2.6 Perawatan Beton (Curing)

Perawatan beton dilakukan setelah beton mencapai final setting, artinya beton telah mengeras. Perawatan ini dilakukan agar proses hidrasi selanjutnya tidak mengalami gangguan. Jika hal ini terjadi, beton akan mengalami keretakan karena kehilangan air yang begitu cepat. Perawatan dilakukan minimal selama 7 hari dan beton untuk berkekuatan awal tinggi minimal selama 3 hari serta harus dipertahankan dalam kondisi lembab.

Jenis – jenis perawatan yang dapat dilakukan pada beton antara lain : a. Perawatan dengan pembasahan

Perawatan dilakukan di laboratorium ataupun dilapangan. Pekerjaan perawatan dengan pembasahan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu : 1) Menaruh beton segar dalam ruangan yang lembab

2) Menaruh beton segar dalam genangan air

3) Menaruh beton segar dalam air

4) Menyelimuti permukaan beton dengan air

5) Menyelimuti permukaan beton dengan karung basah 6) Menyirami permukaan beton secara kontinyu

Cara 1), 2), dan 3) digunakan untuk contoh uji. Cara 4), 5), dan 6) digunakan untuk beton di lapangan yang permukaannya datar. Fungsi utama dari perawatan beton adalah untuk menghindarkan beton dari :

1) Kehilangan air-semen yang banyak pada saat setting time concrete.

2) Kehilangan air akibat penguapan pada hari – hari pertama. 3) Perbedaan suhu beton dengan lingkungan yang terlalu besar.

b. Perawatan dengan penguapan

Perawatan dengan uap dapat dibagi menjadi dua yaitu perawatan dengan tekanan rendah dan perawatan dengan tekanan tinggi. Perawatan tekanan rendah berlangsung selama 10-12 jam pada suhu 40-55 oC, sedangkan perawatan dengan

suhu tinggi dilaksanakan selama 10-16 jam pada suhu 65-95 oC, dengan suhu

akhir 40-55oC. Sebelum perawatan dengan penguapan dilakukan, beton harus

dipertahankan pada suhu 10-30 oC selama beberapa jam.

Perawatan dengan penguapan berguna pada daerah yang mempunyai musim dingin. Perawatan ini harus diikuti dengan perawatan pembasahan setelah lebih dari 24 jam, minimal selama umur 7 hari, agar kekuatan tekan dapat tercapai sesuai dengan rencana pada umur 28 hari.

c. Perawatan dengan membran

Membran yang digunakan untuk perawatan merupakan penghalang fisik untuk menghalangi penguapan air. Bahan yang digunakan harus kering dalam waktu 4 jam (sesuai final setting time), dan membentuk selembar film yang kontinyu, melekat, dan tidak bergabung, tidak beracun, tidak selip, bebas dari lubang – lubang halus dan tidak membahayakan beton.

Lembaran plastik atau lembaran lain yang kedap air dapat digunakan dengan sangat efisien. Perawatan dengan menggunakan membran sangat berguna untuk perawatan pada lapisan perkerasan beton (rigid pavement). Cara ini harus dilaksanakan sesegera mungkin setelah waktu pengikatan beton. Perawatan dengan cara ini dapat juga dilakukan setelah atau sebelum perawatan dengan pembasahan.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Metode yang digunakan untuk menganalisis pola sifat mekanik beton kertas akibat substitusi fly ash pada tugas akhir ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Bahan Konstruksi (Beton) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Secara umum urutan tahap penelitian meliputi :

a. Penyediaan bahan penyusun beton kertas. b. Pemeriksaan bahan.

c. Pembuatan benda uji. d. Pemeriksaan nilai slump.

e. Perawatan di dalam kolam curing.

f. Pengujian berat isi, absorbsi dan porositas pada umur 28 hari. g. Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari.

Diagram alir pembuatan beton kertas dengan substitusi fly ash terhadap berat semen.

3.2. Bahan-bahan penyusun beton

Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton kertas dengan substitusi fly ash terhadap berat semen.

Mulai

Persiapan Alat dan Bahan

Pemeriksaan Bahan

Pengujian Slump

Pembuatan Campuran Beton Kertas

Pencetakan Beton

Pengujian 28 hari

(Berat Isi, Absorbsi, Porositas, Uji Tekan & Uji Tarik) Perawatan Beton

(28 hari)

Analisa Data

Selesai Data Pengujian

Bahan penyusun beton terdiri dari semen portland, agregat halus, agregat kasar dan air. Sering pula ditambah bahan campuran tambahan yang sangat bervariasi untuk mendapatkan sifat-sifat beton yang diinginkan. Biasanya perbandingan campuran yang digunakan adalah perbandingan jumlah bahan penyusun beton yang lebih ekonomis dan efektif.

3.2.1 Semen Portland

Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen jenis OPC

(Ordinary Portland Cement) atau Tipe I, yang diproduksi oleh PT. SEMEN PADANG dalam kemasan 1 zak 50 kg.

3.2.2 Agregat Halus

Agregat halus adalah agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami dari batu-batuan, mempunyai ukuran butir maksimum 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200 (0,075mm). Agregat halus (pasir)

yang dipakai dalam eksperimen ini diperoleh dari quarry Sei Wampu, Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan terhadap agregat halus meliputi :

 Analisa ayakan pasir

 Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian pasir lewat ayakan no.200)

 Pemeriksaan kandungan organik (colometric test)

 Pemeriksaan kadar liat (clay lump)

 Pemeriksaan berat isi pasir

 Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pasir

Analisa Ayakan Pasir a. Tujuan :

Untuk memeriksa distribusi ukuran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir (FM)

b. Hasil pemeriksaan :

Modulus kehalusan pasir (FM) : 2.66 Pasir dapat dikategorikan pasir sedang. c. Pedoman :

100

mm 0.15 ayakan hingga

tertahan Komulatif

% FM 

Berdasarkan nilai modulus kehalusan (FM), agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu :

 Pasir halus : 2.20 ≤ FM < 2.60

 Pasir sedang : 2.60 ≤ FM < 2.90

Pencucian Pasir Lewat Ayakan no.200 a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir. b. Hasil pemeriksaan :

Kandungan lumpur : 0,7% < 5% , maka pasir memenuhi persyaratan. c. Pedoman :

Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5% (dari berat kering).

Pemeriksaan Kandungan Organik a. Tujuan :

Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir. b. Hasil pemeriksaan :

Warna kuning terang (standar warna no.3), memenuhi persyaratan. c. Pedoman :

Warna larutan hasil pengujian tidak boleh lebih dari standar warna no.3 pada standart warna gardner

Pemeriksaan Clay Lump Pada Pasir a. Tujuan :

Untuk memerisa kandungan liat pada pasir. b. Hasil pemeriksaan :

c. Pedoman :

Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1% (dari berat kering).

Pemeriksaan Berat Isi Pasir a. Tujuan :

Untuk menentukan berat isi (unit weight) pasir dalam keadaan padat dan longgar.

b. Hasil pemeriksaan :

Berat isi keadaan rojok / padat : 1564,83 kg/m3.

Berat isi keadaan longgar : 1453,09 kg/m3.

c. Pedoman :

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan hanya mengetahui volumenya saja.

Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir a. Tujuan :

Untuk menentukan berat jenis (specific grafity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.

b. Hasil pemeriksaan :

 Berat jenis SSD : 2.45

 Berat jenis kering : 2.50

 Berat jenis semu : 2,59

 Absorbsi : 2,25%

c. Pedoman :

Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated Surface Dry) dimana permukaan pasir jenuh dengan uap air sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering dimana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang hilang terhadap berat pasir kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi :

berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.

3.2.3 Bubuk Kertas

Bubuk kertas adalah salah satu agregat ringan yang dapat digunakan sebagai agregat pengganti untuk mendapatkan beton ringan. Bubuk kertas diperoleh dengan cara merendam kertas ke dalam air. Setengah jam kemudian air yang telah direndam diremas-remas menggunakan tangan lalu dihaluskan menggunakan blender. Bubur kertas yang telah halus keringkan lalu diayak menggunakan ayakan no.4 (4,76 mm).

Pemeriksaan yang dilakukan terhadap bubuk kertas adalah :

 Berat Isi

 Absorbsi

Berat Isi a. Tujuan :

Untuk memeriksa berat bubuk kertas persatuan volume. Hal ini dilakukan untuk mengetahui proporsi campuran bubuk kertas terhadap komposisi campuran beton kertas.

b. Hasil pemeriksaan :

Berat isi bubuk kertas (kadar air 0%) = 312 kg/m³. c. Pedoman :

Bubuk kertas sebagai agregat ringan harus memiliki berat volume yang termasuk dalam kategori agregat ringan. SNI 03-2461-2002 menyatakan untuk agregat halus ringan tidak boleh melebihi berat isi 880 kg/m³. Berarti bubuk kertas masuk dalam kriteria agregat ringan untuk beton ringan.

Absorbsi a. Tujuan :

Absorbsi dilakukan untuk melihat berapa besar tingkat penyerapan agregat (bubuk kertas) terhadap air.

b. Hasil pemeriksaan :

Absorbsi bubuk kertas = 253% c. Pedoman :

Semakin besar nilai absorbsi mengindikasikan bahwa pori-pori yang terdapat dalam suatu material semakin besar.

3.2.4 Air

Air yang digunakan dalam pembuatan beton kertas adalah air yang berasal dari sumber air yang bersih. Secara pengamatan visual air yang dapat digunakan untuk pembuatan beton kertas adalah air yang jernih, tidak berwarna dan tidak mengandung kotoran-kotoran seperti minyak dan zat organik lainnya. Dalam penelitian ini air yang dipakai adalah berasal dari PDAM Tirtanadi, di Laboratorium Bahan Konstruksi (Beton), Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.2.5 Abu Terbang (Fly Ash)

Abu terbang atau yang sering disebut dengan fly ash merupakan limbah buangan dari residu hasil pembakaran batu bara. Abu terbang (fly ash) yang dipakai dalam percobaan ini merupakan limbah dari pembangkit listrik berbahan bakar batu bara yang berasal dari PT. SOCI MAS yang berlokasi di Kawasan Industri Medan I (KIM I), Perut Sei Tuan, Deli Serdang.

3.3 Perencanaan Campuran Beton Kertas (Mix Design)

Perencanaan campuran beton dimaksudkan untuk mendapatkan kekuatan tekan rencana suatu adukan beton. Kuat tekan ini digunakan untuk menjadi acuan kekuatan sehingga diperoleh proporsi campuran bahan yang efisien dan hemat.

Pada penelitian ini proporsi diperoleh menggunakan metode trial mix,

dimana proporsi campuran diperoleh berdasarkan cara coba-coba, dengan melakukan percobaan awal untuk mendapatkan proporsi yang tepat. Berdasarkan penelitian sebelumnya, Surya Bermansyah, dkk (2011) melakukan percobaan terhadap campuran beton kertas. Dari hasil penelitian diperoleh perbandingan campuran antara semen : pasir : bubuk kertas : air untuk mutu beton f'c 14,5 MPa.

Berdasarkan penelitian diperoleh campuran semen berbanding pasir 1 : 2, dengan substitusi bubur kertas terhadap semen 30% berat. Fas yang digunakan adalah 0,25.

Diketahui :

Perbandingan semen : pasir = 1 : 2

Faktor air semen = 0,25

Berat jenis semen portland tipe I = 3,150 g/cm³ = 3150 kg/m³ Berat jenis pasir (kondisi SSD) = 2,500 g/cm³ = 2500 kg/m³ Berat sendiri bubuk kertas = 0.312 g/cm³ = 312 kg/m³

Faktor keamanan = 1,15

Volume beton tiap variasi =

= 0,122 m³

Maka proporsi campuran beton kertas untuk tiap variasi (20 silinder beton) :

 Jumlah semen per m³ = 3150 : 3 = 1050 kg/m³ Berat semen tiap variasi = 1050 x 0.122 = 128 kg

Berat pasir tiap variasi = 1667 x 0.122 = 203.37 kg

 Berat kertas tiap variasi = 312 x 0.081 x 0,3 = 7.582 kg

3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton

Setelah dilakukan pemeriksaan karakteristik terhadap bahan pembuatan beton seperti semen, pasir, bubuk kertas dan bahan tambahan yang akan digunakan untuk mendapatkan mutu material yang baik sesuai dengan persyaratan yang ada, maka penyediaan bahan penyusun beton kertas selanjutnya adalah disaring, dicuci dan dijemur hingga kering permukaan. Kemudiaan bahan tersebut disimpan dalam kotak dan ditempatkan di ruangan tertutup, hal ini untuk menghindari pengaruh cuaca luar yang dapat merusak bahan ataupun mengakibatkan perbedaan kualitas bahan.

Sehari sebelum dilakukan pengecoran benda uji bahan yang telah dipersiapkan tersebut ditimbang berapa beratnya sesuai dengan variasi campuran yang ada dan diletakkan dalam wadah yang terpisah untuk mempermudah pelaksanaan pengecoran yang dilakukan.

3.5 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji terdiri dari empat variasi campuran untuk percobaan, yaitu campuran beton kertas normal tanpa bahan substirusi, campuran dengan substitusi fly ash sebesar 15%; 20%, dan 25% dari penggunaan semen.

Setelah semua bahan selesai disediakan, hidupkan mesin molen dan masukkan air secukupnya ke dalam molen hingga membasahi permukaan molen agar adukan beton yang sebenarnya tidak berkurang. Setelah ± 30 detik, air

Gambar 4. Penuangan bahan bubur kertas Gambar 3. Penuangan bahan dengan substitusi fly ash

Gambar 6. Penuangan adukan beton kertas dengan Gambar 5. Pengujian slump

Gambar 8. Benda uji yang telah di cetak Gambar 7. Pemadatan benda uji dengan vibrator

Gambar 10. Penimbangan berat benda uji Gambar 9. Penimbangan berat benda uji terendam

Gambar 12. Benda uji setelah diuji Gambar 11. Pengujian kuat tekan beton kertas

Gambar 14. Benda uji setelah diuji tarik belah Gambar 13. Pengujian kuat tarik belah