Substitusi Agregat Halus pada Beton dengan Limbah Produksi Pabrik Pengecoran Logam
`
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton merupakan bahan yang
sangat penting dan banyak digunakan
dalam dunia kontruksi di Indonesia karena banyak keuntungan yang diberikan
kepada kita, diantaranya adalah kuat menahan gaya tekan, bahan-bahan
pembentuk mudah diperoleh, mudah dibentuk, harga lebih murah, tidak
memerlukan perawatan khusus dan lebih tahan terhadap lingkungan. Beton
terbentuk dari campuran agregat kasar dan agregat halus (pasir, kerikil, batu
pecah, atau jenis agregat lain) dengan semen dan air sebagai pengikatnya.
Dalam bidang konstruksi, campuran beton merupakan objek yang sering
dijadikan sebagai penelitian untuk mendapatkan metode konstruksi yang efisien.
Salah satu syarat beton adalah mempunyai kuat tekan tinggi tetapi mudah
dikerjakan (workable). Semakin banyak beton yang digunakan sebagai bahan
penyusun struktur beton, maka mendorong penelitian untuk mengembangkan
material beton.
Banyaknya jumlah penggunaan beton dalam kontruksi mengakibatkan
peningkatan kebutuhan material pembentuk beton salah satunya agregat halus
yaitu pasir. Agregat halus berupa pasir adalah material yang memiliki ukuran
butiran kurang dari 5mm (lolos ayakan 4,76mm) dan biasanya kadar lumpur pada
agregat halus tidak boleh lebih dari 5%. Pasir dapat berasal dari hasil desintegrasi
alami dari batu-batuan atau berupa pasir yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah
batu. Biasanya tempat penambangan terjadi keterbatasan akan material agregat
1
Universitas Sumatera Utara
`
halus sehingga dibutuhkan alternatif untuk mengatasi kelangkaan tersebut.
Lagipula pembentukan beton secara besar-besaran ini dapat mengakibatkan pasir
biasa semakin lama akan semakin berkurang. Hal ini mendorong kita untuk
mencari alternatif lain untuk mengurangi ketergantungan kita pada pasir biasa.
Sehingga jumlah sumber daya alam yang tersedia untuk keperluan pembetonan
tidak akan cepat habis.
Keterbatasan kemampuan alam dalam menyediakan material pembentuk
beton merupakan sebuah persoalan yang penting. Lagipula pemanfaatan limbah
sebagai pengganti agregat halus bukan merupakan barang baru lagi. Limbah
tersebut bisa berasal dari perkebunan, pertanian, sisa konstruksi, maupun sisa dari
proses produksi pabrik. Pemanfaatan limbah ini bertujuan untuk mengurangi
penggunaan bahan campuran beton. Dengan mengurangi penggunaan bahan
campuran, maka diharapkan biaya pembuatan beton akan menjadi lebih murah.
Dalam penelitian ini akan diteliti limbah produksi pabrik pengecoran
logam. Limbah pabrik pengecoran logam tersebut didapat dari pasir silica yang
digunakan untuk
menahan panas cairan logam yang mencapai 1300°C. Pasir
silica tersebut diberikan zat kimia yang dapat membuat pasir mengeras sehingga
dapat menahan cairan logam. Setiap hari pabrik pengecoran logam tersebut
menggunakan pasir kurang lebih 60 ton/hari. Sebagian limbah tersebut biasanya
ditreatment dan kemudian dimanfaatkan sebagai timbunan. Jadi penelitian ini
memanfaatkan limbah yang belum ditreatment tersebut sebagai pengganti agregat
halus pada beton. Setelah diteliti limbah produksi pabrik pengecoran tersebut
memiliki kandungan silika (SiO2) sebesar 96%; oksida besi (Fe2O3) sebesar
0,0369%; magnesia (MgO) sebesar 0,0463% dan kapur (CaO) sebesar 0,0813%.
2
Universitas Sumatera Utara
`
Kandungan yang terdapat pada limbah sisa produksi tersebut mungkin saja dapat
membuat beton semakin kuat. Selain itu limbah tersebut mengandung fenol yang
termasuk sebagai limbah B3. Jadi pemanfaatan kembali limbah tersebut sangat
penting karena jika limbah tersebut dibuang terus-menerus pasti suatu saat tempat
pembuangan limbah akan habis. Jika itu terjadi maka limbah tersebut pasti akan
dibuang di sembarang tempat yang mengakibatkan pencemaran lingkungan.
Pencemaran Lingkungan yang ditimbulkan bisa dapat berupa berkurangnya
kesuburan tanah, kebersihan air maupun kebersihan udara. Oleh karena itu limbah
tersebut diharapkan dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus pada beton.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian ini akan membandingkan perbedaan kekuatan beton yang
menggunakan agregat halus yang berasal dari pasir biasa dan limbah pabrik
pengecoran logam dengan berbagai variasi.
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Pengaruh penggunaan limbah pabrik pengecoran logam yang digunakan
sebagai pengganti agregat halus dapat meningkatkan kekuatan beton atau
tidak.
2. Pengaruh penggunaan limbah pabrik pengecoran logam terhadap
workability beton segar.
Gambar 1.1 Limbah Pabrik Pengecoran Logam
3
Universitas Sumatera Utara
`
1.3 Tujuan Pemecahan Masalah
Dari permasalahan yang ada diatas, adapun tujuan yang ingin dicapai
dalam studi ini adalah :
1. Mengetahui kuat tekan dan kuat tarik belah pada beton menggunakan
limbah pabrik pengecoran logam.
2. Mengetahui apakah limbah produksi pabrik pengecoran logam layak
digunakan sebagai pengganti agregat halus atau tidak.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menambah wawasan dan informasi tentang penggunaan limbah sisa
produksi pabrik pengecoran logam sebagai agregat halus.
2. Diharapkan kedepannya limbah sisa produksi pabrik pengecoran logam
dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus untuk mengurangi
pencemaran.
3. Sumber daya alam yang digunakan sebagai pembentuk pasir tidak akan
cepat habis.
1.5 Batasan Masalah
Untuk membatasi luasnya ruang lingkup masalah maka dibuat batasanbatasan masalah. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Benda uji silinder dengan mutu beton F’c = 50 Mpa
2. Silicafume yang digunakan produk dari PT. Sika Nusa Pratama.
4
Universitas Sumatera Utara
`
3. Superplasticizer yang digunakan adalah sikamen NN type F, produk PT.
Sika Nusa Pratama.
4. Alternatif agregat halus pada beton merupakan limbah sisa produksi
pabrik pengecoran logam.
5. Pergantian agregat halus dengan limbah pabrik pengecoran logam sebesar
0%, 10%, 20%, dan 30%.
6. Benda uji yang dipergunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan
tinggi 30 cm.
7. Semen yang digunakan semen padang tipe I.
8. Perawatan beton dengan cara perendaman di air.
9. Pengujian kekuatan tekan beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
10. Pengujian kekuatan tarik belah beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
Gambar 1.2 Benda Uji Silinder
5
Universitas Sumatera Utara
`
Tabel 1.1 Variasi Subtitusi Limbah Pabrik Pengecoran Logam
No
1
2
3
4
Variasi Subtitusi
Banyak Benda Uji
Jumlah
Kuat Tarik
Kuat Tekan
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Benda Uji
0%
24
10%
24
20%
24
30%
24
1.6 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan penelitian ini adalah
Kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan membuat benda uji berupa
6
Universitas Sumatera Utara
`
silinder beton (diameter = 15 cm, tinggi = 30 cm) dengan mutu beton F’c = 50
Mpa.
Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Penyediaan
bahan penyusun beton : kerikil, pasir, semen, air pdam,
silicafume dan superplasticizer.
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton
a. Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar (ASTM C 13684a).
b. Pemeriksaan kadar lumpur pada agregat halus dan agregat kasar
(ASTM C 117-90).
c. Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus (ASTM C
117-90).
d. Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat
halus (ASTM C 40-48 C 1990).
e. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pada agregat halus (ASTM C
128-88).
f. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pada agregat kasar (ASTM C
127-88).
g. Pemeriksaan berat isi pasir dan kerikil (ASTM C 29/C 29M-90).
3. Mix design (Perencanaan campuran beton)
Penakaran / Penimbangan bahan penyusun beton berdasarkan uji
karakteristik bahan penyusun dan mutu beton yang direncanakan dalam
penelitian ini adalah F’c = 50 Mpa.
7
Universitas Sumatera Utara
`
4. Percobaan / Pembuatan benda uji silinder.
Adapun variasi yang digunakan adalah :
a. Variasi 1 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa sebanyak 24 buah.
b. Variasi 2 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 10 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
c. Variasi 3 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 20 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
d. Variasi 4 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 30 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
5. Pengujian nilai slump untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan
beton.
6. Perawatan benda uji dengan cara perendaman dalam air.
7. Pengujian kekuatan tekan beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
8. Pengujian kekuatan tarik belah beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
9. Analisa hasil percobaan.
8
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton merupakan bahan yang
sangat penting dan banyak digunakan
dalam dunia kontruksi di Indonesia karena banyak keuntungan yang diberikan
kepada kita, diantaranya adalah kuat menahan gaya tekan, bahan-bahan
pembentuk mudah diperoleh, mudah dibentuk, harga lebih murah, tidak
memerlukan perawatan khusus dan lebih tahan terhadap lingkungan. Beton
terbentuk dari campuran agregat kasar dan agregat halus (pasir, kerikil, batu
pecah, atau jenis agregat lain) dengan semen dan air sebagai pengikatnya.
Dalam bidang konstruksi, campuran beton merupakan objek yang sering
dijadikan sebagai penelitian untuk mendapatkan metode konstruksi yang efisien.
Salah satu syarat beton adalah mempunyai kuat tekan tinggi tetapi mudah
dikerjakan (workable). Semakin banyak beton yang digunakan sebagai bahan
penyusun struktur beton, maka mendorong penelitian untuk mengembangkan
material beton.
Banyaknya jumlah penggunaan beton dalam kontruksi mengakibatkan
peningkatan kebutuhan material pembentuk beton salah satunya agregat halus
yaitu pasir. Agregat halus berupa pasir adalah material yang memiliki ukuran
butiran kurang dari 5mm (lolos ayakan 4,76mm) dan biasanya kadar lumpur pada
agregat halus tidak boleh lebih dari 5%. Pasir dapat berasal dari hasil desintegrasi
alami dari batu-batuan atau berupa pasir yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah
batu. Biasanya tempat penambangan terjadi keterbatasan akan material agregat
1
Universitas Sumatera Utara
`
halus sehingga dibutuhkan alternatif untuk mengatasi kelangkaan tersebut.
Lagipula pembentukan beton secara besar-besaran ini dapat mengakibatkan pasir
biasa semakin lama akan semakin berkurang. Hal ini mendorong kita untuk
mencari alternatif lain untuk mengurangi ketergantungan kita pada pasir biasa.
Sehingga jumlah sumber daya alam yang tersedia untuk keperluan pembetonan
tidak akan cepat habis.
Keterbatasan kemampuan alam dalam menyediakan material pembentuk
beton merupakan sebuah persoalan yang penting. Lagipula pemanfaatan limbah
sebagai pengganti agregat halus bukan merupakan barang baru lagi. Limbah
tersebut bisa berasal dari perkebunan, pertanian, sisa konstruksi, maupun sisa dari
proses produksi pabrik. Pemanfaatan limbah ini bertujuan untuk mengurangi
penggunaan bahan campuran beton. Dengan mengurangi penggunaan bahan
campuran, maka diharapkan biaya pembuatan beton akan menjadi lebih murah.
Dalam penelitian ini akan diteliti limbah produksi pabrik pengecoran
logam. Limbah pabrik pengecoran logam tersebut didapat dari pasir silica yang
digunakan untuk
menahan panas cairan logam yang mencapai 1300°C. Pasir
silica tersebut diberikan zat kimia yang dapat membuat pasir mengeras sehingga
dapat menahan cairan logam. Setiap hari pabrik pengecoran logam tersebut
menggunakan pasir kurang lebih 60 ton/hari. Sebagian limbah tersebut biasanya
ditreatment dan kemudian dimanfaatkan sebagai timbunan. Jadi penelitian ini
memanfaatkan limbah yang belum ditreatment tersebut sebagai pengganti agregat
halus pada beton. Setelah diteliti limbah produksi pabrik pengecoran tersebut
memiliki kandungan silika (SiO2) sebesar 96%; oksida besi (Fe2O3) sebesar
0,0369%; magnesia (MgO) sebesar 0,0463% dan kapur (CaO) sebesar 0,0813%.
2
Universitas Sumatera Utara
`
Kandungan yang terdapat pada limbah sisa produksi tersebut mungkin saja dapat
membuat beton semakin kuat. Selain itu limbah tersebut mengandung fenol yang
termasuk sebagai limbah B3. Jadi pemanfaatan kembali limbah tersebut sangat
penting karena jika limbah tersebut dibuang terus-menerus pasti suatu saat tempat
pembuangan limbah akan habis. Jika itu terjadi maka limbah tersebut pasti akan
dibuang di sembarang tempat yang mengakibatkan pencemaran lingkungan.
Pencemaran Lingkungan yang ditimbulkan bisa dapat berupa berkurangnya
kesuburan tanah, kebersihan air maupun kebersihan udara. Oleh karena itu limbah
tersebut diharapkan dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus pada beton.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian ini akan membandingkan perbedaan kekuatan beton yang
menggunakan agregat halus yang berasal dari pasir biasa dan limbah pabrik
pengecoran logam dengan berbagai variasi.
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Pengaruh penggunaan limbah pabrik pengecoran logam yang digunakan
sebagai pengganti agregat halus dapat meningkatkan kekuatan beton atau
tidak.
2. Pengaruh penggunaan limbah pabrik pengecoran logam terhadap
workability beton segar.
Gambar 1.1 Limbah Pabrik Pengecoran Logam
3
Universitas Sumatera Utara
`
1.3 Tujuan Pemecahan Masalah
Dari permasalahan yang ada diatas, adapun tujuan yang ingin dicapai
dalam studi ini adalah :
1. Mengetahui kuat tekan dan kuat tarik belah pada beton menggunakan
limbah pabrik pengecoran logam.
2. Mengetahui apakah limbah produksi pabrik pengecoran logam layak
digunakan sebagai pengganti agregat halus atau tidak.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menambah wawasan dan informasi tentang penggunaan limbah sisa
produksi pabrik pengecoran logam sebagai agregat halus.
2. Diharapkan kedepannya limbah sisa produksi pabrik pengecoran logam
dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus untuk mengurangi
pencemaran.
3. Sumber daya alam yang digunakan sebagai pembentuk pasir tidak akan
cepat habis.
1.5 Batasan Masalah
Untuk membatasi luasnya ruang lingkup masalah maka dibuat batasanbatasan masalah. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Benda uji silinder dengan mutu beton F’c = 50 Mpa
2. Silicafume yang digunakan produk dari PT. Sika Nusa Pratama.
4
Universitas Sumatera Utara
`
3. Superplasticizer yang digunakan adalah sikamen NN type F, produk PT.
Sika Nusa Pratama.
4. Alternatif agregat halus pada beton merupakan limbah sisa produksi
pabrik pengecoran logam.
5. Pergantian agregat halus dengan limbah pabrik pengecoran logam sebesar
0%, 10%, 20%, dan 30%.
6. Benda uji yang dipergunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan
tinggi 30 cm.
7. Semen yang digunakan semen padang tipe I.
8. Perawatan beton dengan cara perendaman di air.
9. Pengujian kekuatan tekan beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
10. Pengujian kekuatan tarik belah beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
Gambar 1.2 Benda Uji Silinder
5
Universitas Sumatera Utara
`
Tabel 1.1 Variasi Subtitusi Limbah Pabrik Pengecoran Logam
No
1
2
3
4
Variasi Subtitusi
Banyak Benda Uji
Jumlah
Kuat Tarik
Kuat Tekan
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Umur 3 hari
3
3
Umur 7 hari
3
3
Umur 14 hari
3
3
Umur 28 hari
3
3
Benda Uji
0%
24
10%
24
20%
24
30%
24
1.6 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan penelitian ini adalah
Kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan membuat benda uji berupa
6
Universitas Sumatera Utara
`
silinder beton (diameter = 15 cm, tinggi = 30 cm) dengan mutu beton F’c = 50
Mpa.
Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Penyediaan
bahan penyusun beton : kerikil, pasir, semen, air pdam,
silicafume dan superplasticizer.
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton
a. Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar (ASTM C 13684a).
b. Pemeriksaan kadar lumpur pada agregat halus dan agregat kasar
(ASTM C 117-90).
c. Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus (ASTM C
117-90).
d. Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat
halus (ASTM C 40-48 C 1990).
e. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pada agregat halus (ASTM C
128-88).
f. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pada agregat kasar (ASTM C
127-88).
g. Pemeriksaan berat isi pasir dan kerikil (ASTM C 29/C 29M-90).
3. Mix design (Perencanaan campuran beton)
Penakaran / Penimbangan bahan penyusun beton berdasarkan uji
karakteristik bahan penyusun dan mutu beton yang direncanakan dalam
penelitian ini adalah F’c = 50 Mpa.
7
Universitas Sumatera Utara
`
4. Percobaan / Pembuatan benda uji silinder.
Adapun variasi yang digunakan adalah :
a. Variasi 1 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa sebanyak 24 buah.
b. Variasi 2 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 10 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
c. Variasi 3 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 20 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
d. Variasi 4 : Beton yang menggunakan agregat halus berupa pasir
biasa dan 30 % limbah pabrik pengecoran logam
sebanyak 24 buah.
5. Pengujian nilai slump untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan
beton.
6. Perawatan benda uji dengan cara perendaman dalam air.
7. Pengujian kekuatan tekan beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
8. Pengujian kekuatan tarik belah beton pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari
9. Analisa hasil percobaan.
8
Universitas Sumatera Utara