Jurnal Teknik Sipil Unika Soegijapranata DOC 17105 17996 1 PB

PENGARUH COPPER SLAG SEBAGAI CEMENTITIOUS
TERHADAP KUAT TEKAN BETON
Wahyu Kartini
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim
email : wahyukartini@yahoo.com
ABSTRAK
Limbah industri peleburan tembaga adalah copper slag, sebagian besar mengandung oksida besi dan
silikat, berbentuk pipih dan runcing (tajam). Dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus karena
mempunyai sifat kimia yang stabil dan sifat fisik yang hampir sama dengan pasir. Dalam penelitian ini
akan diteliti apakah copper slag dapat memberikan dampak yang positif sebagai pengganti sebagian
semen (cementitious).
Sebagai cementitious, material dari copper slag harus dihaluskan terlebih dahulu karena semakin halus
terak tembaga semakin bagus kontribusinya bagi peningkatan mutu beton. Variasi penambahan copper
slag adalah 0%,10%,20%, dan 30% dari kebutuhan semen dengan menggunakan FAS 0,55 untuk beton
mutu normal dan FAS 0,35 untuk beton mutu tinggi. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa copper
slag sebagai cementitious dapat memberikan dampak yang positif pada beton mutu tinggi, yaitu dengan
variasi 20% copper slag terjadi peningkatan kuat tekan yang optimum (10,48%) dibandingkan beton
tanpa menggunakan variasi copper slag, namun pada beton mutu normal mengalami penurunan kuat
tekan rata-rata sebesar 29,6% apabila menggunakan variasi copper slag.
Kata kunci:


copper slag (CS), cementitious, faktor air semen (FAS), kuat tekan

PENDAHULUAN

fisiknya hampir sama dengan pasir alami.

Semakin meluasnya penggunaan

Selama ini copper slag banyak digunakan

beton dan makin meningkatnya skala

sebagai pengganti agregat halus, dari

pembangunan menunjukkan juga semakin

penelitian yang sudah dilakukan (Aulia,

banyak kebutuhan beton di masa yang akan


1999) mengenai pemakaian copper slag

datang,

mempengaruhi

sebagai pengganti agregat halus pada

perkembangan teknologi beton dimana

komposisi 40% dari kebutuhan pasir yang

akan

dipakai terjadi peningkatan kuat tekan

sehingga
menuntut

inovasi-inovasi


baru

mengenai beton itu sendiri.

sebesar 10%. Pada penelitian ini copper

Melihat fenomena di atas, banyak

slag dicoba sebagai pengganti sebagian

orang mencoba memanfaatkan limbah-

semen (cementitious) untuk melihat apakah

limbah industri untuk digunakan dalam

dapat memberikan dampak yang positif

campuran beton. Salah satunya adalah


pada kuat tekan beton. Sebelumnya copper

copper
peleburan
runcing

slag,

yaitu

tembaga,
(tajam)

dan

limbah

industri


slag

berbentuk

butiran

butirannya menyerupai semen.

sebagian

dihaluskan terlebih dahulu, hingga
Semakin

besar

halus terak tembaga maka semakin bagus

mengandung oksida besi dan silikat serta

kontribusinya bagi peningkatan mutu beton


memiliki sifat kimia yang stabil dan sifat

karena

luas

permukaan

agregat

yang

diselimuti akan semakin besar. Dengan

Aulia (1999) mengenai pemakaian copper

porositas

dan


slag sebagai pengganti agregat halus pada

kekedapan yang tinggi dapat menjadi alasan

komposisi 40% dari kebutuhan pasir yang

bahwa copper slag dapat digunakan untuk

dipakai terjadi peningkatan kuat tekan

meningkatkan mutu beton.

sebesar

yang

kecil,

kekerasan,


Tujuan dari penelitian ini adalah

10%.

dipakai

penambahan

dihaluskan

slag

sebagai

slag

sebagai

cementitous maka copper slag sebelum


untuk mengetahui prosentase maksimum
copper

Copper

sebagai

pengganti

semen

dahulu,

hingga

terlebih

cementitious terhadap kuat tekan yang


butirannya menyerupai semen. Semakin

optimum pada beton. Selain itu, untuk

halus terak tembaga maka semakin bagus

mengetahui pengaruh copper slag sebagai

kontribusinya bagi peningkatan mutu beton

cementitious terhadap kuat tekan pada

karena

beton mutu normal dan beton mutu tinggi.

diselimuti akan semakin besar.

luas


permukaan

Didalam
TINJAUAN PUSTAKA

selain

proses

menghasilkan

agregat

yang

hidrasi

semen

senyawa

CSH

Kardyono Tjokrodimuljo (1991)

(Calsium Silikat Hidrat), CAH (Calsium

menyatakan bahwa kekuatan, keawetan,

Alumina Hidrat) dan CAF ( Calsium

dan sifat beton yang lain tergantung pada

Aluminoferit) yang bersifat sebagai bahan

sifat-sifat bahan dasar, nilai perbandingan

perekat juga menghasilkan kapur yang

bahan-bahannya, cara pengadukan maupun

bersifat basa. Dengan adanya FeO dan SiO 2

cara pengerjaan selama penuangan adukan

yang cukup tinggi pada copper slag maka

beton, cara pemadatan dan cara perawatan

kapur

selama proses pengerasan.

membentuk CSH, CAH dan CFH yang

yang

timbul

akan

bereaksi

Bentuk dan tekstur permukaan

mempunyai sifat sebagai bahan perekat,

agregat berpengaruh pada kekuatan beton

semakin banyak jumlah perekat maka

dimana bentuk yang runcing mempunyai

semakin tinggi kuat tekan beton.

kemampuan untuk saling mengunci, dan
permukaan

yang

kasar

mempunyai

Copper Slag

koefisien gesek yang tinggi sehingga akan
menghasilkan

kekuatan

yang

tinggi.

Copper slag adalah hasil limbah
industri

peleburan

tembaga,

berbentuk

Gradasi bahan batuan yang heterogen

pipih dan runcing (tajam) dan sebagian

mengurangi volume pori yang ada dan

besar mengandung oksida besi dan silikat

menghasilkan beton yang padat serta

serta mempunyai sifat kimia yang stabil dan

berkekuatan tinggi (Sudarmoko, 1998).

sifat

Dari penelitian yang sudah dilakukan oleh

Beberapa keuntungan penggunaan copper

fisik

yang

sama

dengan

pasir.

slag

dalam

campuaran

beton,

adalah

sebagai berikut : (Lewis, 1982)

maka bleeding meningkat (R.Tixier, A.M.
Arimo and B. Mobasher, 2001).

-

Meningkatkan kekuatan beton.

-

Meningkatkan ketahanan terhadap

Sifat Fisik Copper Slag

sulfat dalam air laut.
-

Mengurangi

panas

Copper slag berbentuk butiran
hidrasi

dan

yang

pipih

dan

runcing

(

tajam

),

memperkecil porositas.

mempunyai sifat kimia yang stabil dan sifat

Adapun kelemahan dari copper

fisik yang hamper sama dengan pasir alami.

slag adalah beton yang dihasilkan akann

Oleh karena itu, copper slag lebih banyak

berwarna kehitam-hitaman dan tidak semua

digunakan sebagai pengganti agregat halus.

daerah mempunyai copper slag sehingga

Namun, copper slag juga bias dimanfaatkan

sulit didapat. Copper slag dapat digunakan

sebagai

sebagai

butirannya

cementitious ) tetapi materialnya harus

harus dihaluskan seperti semen karena

dihaluskan hampir seperti semen agar

semakin halus terak tembaga, semakin

didapatkan hasil yang optimum.

cementitious

tetapi

pengganti

sebagian

semen

(

bagus kontribusinya untuk peningkatan
mutu beton (Harmonis, 2000) Sebelum

Sifat Kimia Copper Slag

digunakan sebagai campuran beton, copper

Berdasarkan

brosur

dari

PT.

slag harus dihaluskan terlebih menyerupai

Smelting, Gresik, Jawa Timur, copper slag

butiran semen. Semakin halus butiran

mempunayai susunan kimia dari prosentase

copper slag akan semakin besar survace

terhadap massanya, adalah sebagai berikut :

area atau luasan permukaan sehingga
copper slag akan semakin reaktif. Pengaruh
copper slag sebagai cementitious pada

Tabel 1. Komposisi Kimia Copper Slag
Komponen

Prosentase

SiO2

30 -36

Al2O3

3–6

CaO

2–7

FeO

45 - 55

beton, antara lain : (ACI Commiteee 233)
Meningkatkan workabilitas,

beton yang

mengandung copper slag menghasilkan
sifat yang lebih baik daripada beton tanpa
copper slag hasil permukaan beton lebih
halus atau rata pada campuran awal (Wood,

Kuat Tekan Beton (f’c)

1981). Mengurangi tingkat bleeding pada

Kuat tekan adalah kemampuan

campuran beton, bila butiran copper slag

beton untuk menerima gaya tekan per

yang digunakan halus menyerupai semen,

satuan

maka bleeding dapat tereduksi. Namun, bila

bertambah dengan naiknya umur beton.

butiran copper slag lebih kasar dari semen,

Biasanya kekuatan tekan rencana beton

luas.

Kekuatan

beton

akan

dihitung pada umur 28 hari. Secara umum

Kuat tekan beton dipengaruhi oleh beberapa

diketahui bahwa semakin tinggi nilai faktor

faktor,

air semennya, maka semakin rendah mutu

kekuatan semen dan kekuatan lekatan

beton.

antara semen dengan agregat.

antara

lain

kekuatan

agregat,

METODE PENELITIAN
START

Persiapan Bahan Campuran
Beton
Analisa Bahan Campuran
Beton
Mix Design (Metode ACI)
FAS : 0.35 ; 0.55
Kadar Copper slag : 0%, 10%,
20%, 30% dari berat semen
Pasir Lumajang
Batu pecah Pasuruan

Trial Mix

Pembuatan Benda Uji Beton
Silinder (15 cm x 30 cm)

Test Kuat Tekan Beton
Umur : 7, 28, dan 56 hari

End
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Bahan – bahan yang digunakan

Lumajang & batu pecah Pasuruan dengan

dalam penelitian ini dibatasi, untuk Semen

ukuran 5-15 ; 10-25 ( mm ). Untuk

Portland type 1 yang diproduksi PT. Semen

campuran beton, digunakan metode ACI

Gresik, Copper slag, produksi PT. Smelting

dengan pemakaian faktor air semen 0,35

Gresik. Pasir yang dipakai adalah Pasir

untuk beton mutu tinggi direncanakan kuat

tekan ( fc’ = 400 Kg/cm 2 ) dan FAS 0,55

dipakai adalah silinder dengan diameter 15

untuk beton mutu normal, direncanakan

cm dan tinggi 30 cm. perawatan benda uji

kuat tekan ( fc’ = 300 Kg/cm 2 ). Adapun

dengan

variasi copper slag adalah 0%, 10%, 20%,

Pengetesan kuat tekan pada umur 7, 28, dan

dan

56 hari dengan masing – masing 5 buah

30%

dari

kebutuhan

semen,

penambahan superplesticier LN sebesar 1%

perendaman

pada

air

tawar.

benda uji.

untuk beton mutu tinggi. Benda uji yang

Analisa Material
Tabel 2. Standar untuk Analisa Bahan
ANALISA
Analisa saringan pasir /agregat kasar
Analisa berat jenis pasir
Analisa Air Resapan Pasir
Analisa Kebersihan Pasir terhadap
Bahan Organik
Analisa Kelembaban Pasir
Analisa Saringan Batu Pecah
Analisa Berat Jenis Batu Pecah /
Analisa Air Resapan Batu Pecah
Analisa Kelembaban Batu Pecah

Analisa Kebersihan
Terhadap Lumpur

Batu

Pembuatan Adukan Beton
Adapun

STANDAR
(ASTM C 136 – 93)
(ASTM C 128 – 93)
(ASTM C 128 – 93)
(ASTM C 40– 92)
(ASTM C 566 – 89)
(ASTM C 136 – 93)
(ASTM C 127 – 88)
(ASTM C 566 – 89)

Pecah (ASTM C 117-95)

4. Masukkan semen dan copper slag lalu
dalam

masukkan air sesuai ukuran yang

pembuatan campuran beton adalah sebagai

tercantum dalam mix design yang sudah

berikut:

disesuaikan dengan kelembaban yang

1. Menyiapkan

semua

urutan

bahan

yang

diperlukan dengan jumlah sesuai mix
design

dengan

koreksi

terhadap

kelembaban masing-masing agregat.

terjadi.
5. Pengadukan beton dilakukan

1,5

menit atau sampai diperoleh campuran
beton yang seragam.

2. Mesin aduk (molen) diisi dengan air

6. Setelah campuran beton sudah seragam,

secukupnya (sekedar membasahi mesin

tuangkan campuran tersebut kedalam

aduk tersebut) lalu airnya dibuang.

silinder ukuran 15 cm X 30cm.

3. Agregat kasar dan halus dimasukkan
ke dalam mesin aduk agar tercampur
dengan rata.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah

pengujian

air (C3S + H2O) menghasilkan CSH +

tekan pada masing-masing benda uji pada

Ca(OH)2 dan apabila ditambahkan copper

umur 7, 28 dan 56 hari untuk berbagai

slag akan bereaksi dengan kapur sisa reaksi

variasi

maka

antara semen dengan air (SiO2 + Ca(OH)2)

hasilnya dapat dibuat grafiknya sebagai

sehingga menghasilkan CSH baru. Gambar

berikut :

3 menunjukkan bahwa beton tanpa variasi

yang

dilakukan

sudah

ditentukan,

CS dapat mencapai kuat tekan yang paling
optimum yaitu 400,47 kg/cm2 dikarenakan

Beton Mutu Normal

kemungkinan kadar besi yang terkandung
dalam semen dari hasil reaksi antara semen
dengan air sudah mencapai kadar yang
optimum. Beton yang menggunakan copper
slag akan bereaksi dengan kapur sisa reaksi
antara semen dengan air (SiO2 + Ca(OH)2)
sehingga menambah kadar besi yang
mengakibatkan
Gambar 2. Hasil Kuat Tekan Beton (FAS 0.55)
Gambar 3. Hasil Kuat Tekan Beton (FAS 0.55 )

senyawa

C4AF

yang

terkandung dalam semen menjadi tinggi
sehingga

memperlambat

setting

time.

Dengan keterlambatan tersebut, pori-pori
yang dibentuk oleh air yang tidak ikut
bereaksi
Kuat Tekan Beton Normal ( FAS 0.55 )
Semakin tua umur beton yang
menggunakan
cementitous,
penurunan

copper
maka

kuat

slag

beton

tekan

akan

semakin

besar

meninggalkan rongga-rongga yang dapat
menurunkan kuat tekan beton.

sebagai
mengalami

demikian

Beton Mutu Tinggi

juga

semakin banyak variasi copper slag yang
digunakan. Penurunan kuat tekan yang
terbesar pada umur 7 hari dengan variasi
copper slag 30 %, penurunan yang terjadi
sampai 64,78% dibandingkan beton tanpa
CS. penjelasan ini bisa dilihat pada gambar
2 dan gambar 3.
Reaksi
semen

dengan

dan

Gambar 4. Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi

copper slag yang paling efektif dengan
variasi 20 % beton mutu tinggi akan
mengalami kenaikan kuat tekan hingga
10,48 % pada umur 56 hari, terlihat pada
gambar 4 dan 5.
KESIMPULAN
Semakin
Gambar 5. Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi

banyak

penggunaan

copper slag kuat tekan semakin turun baik
pada beton mutu normal maupun beton

Kuat tekan beton umur 7 hari

mutu tinggi, penurunan terbesar dengan

%

variasi copper slag 30 % pada umur 7 hari

mengalami kenaikan sebesar 2.92 %,

dengan FAS 0.55 dengan penurunan kuat

sedangkan dengan variasi 20 % mengalami

tekan

penurunan kuat tekan sebesar 13.29 % dan

beton tanpa copper slag.

dengan

variasi

variasi

30

%

copper

penurunan

slag

kuat

10

tekan

sebesar

45,38%

Penggunaan

dibandingkan

copper

slag

yang

paling efektif dengan variasi 20 % beton

mencapai 37.5 %.
Pada umur 28 hari kuat tekan beton

mutu tinggi akan mengalami kenaikan kuat

yang menggunakan variasi copper slag 10

tekan hingga 10,48 % dibandingkan beton

% mengalami kenaikan sebesar 9.32 %,

tanpa copper slag pada umur 56 hari,

untuk penggunaan variasi copper slag 20 %

terlihat pada gambar 4 dan 5. Penggunaan

kuat tekan naik sebesar 6.2 % dan variasi

copper slag lebih efektif digunakan untuk

copper slag 30 % kuat tekan turun sampai

beton mutu tinggi dikarenakan beton

7.2 %.

dengan variasi copper slag 20% dapat
Pada umur 56 hari kuat tekan beton

mencapai kuat tekan yang paling optimum
622,6

kg/cm2

yang menggunakan variasi copper slag 10

yaitu

dengan

kenaikan

% mengalami kenaikan sebesar 1.47 %,

10,48% dibandingkan beton mutu normal

sedangkan penggunaan variasi copper slag

yang mengalami penurunan kuat tekan rata-

20 % kuat tekan naik sampai 10.48% dan

rata sebesar 29,6% apabila menggunakan

variasi copper slag 30 % kuat tekan turun

copper slag.

sebesar 18.9 %.
Semakin

banyak

penggunaan

copper slag kuat tekan semakin turun,
penurunan terbesar dengan variasi copper
slag 30 % pada umur 7 hari. Penggunaan

DAFTAR PUSTAKA
ACI Manual of Concrete Practice Part I –
1996

ACI

Materials

Journal,

“Ground

yang

mengandung

Fly

Ash

Granulated Blast – Furnace Slag as

terhadap Kuat Tekan dan Berat

a

Volume”, Tugas Akhir Sarjana FTSP

Cementitious Constituent in

Concrete”, Vol. 84 No. 4, July –
August 1981.
ACI

Materials

– UPN “Veteran” Jawa Timur.
Aulia Hamzah, “Sifat Fisik dan Mekanik

Journal,

“Guide

for

Beton

Mutu

Tinggi

dengan

Selecting Proportions for High –

Campuran Copper slag”, Tugas

Strength Concrete with Portland

Akhir S - 1, FTSP, ITS, 1999.

Cement and Fly Ash”, Vol. 90 No. 3
– 5, May – June 1993.
Annual

Book

of

ASTM

“Teknologi
Standart,

Destignation C 39a – 93, “Standart
Specification

for

Concrete

Agregat”.
Annual

Book

Tjokrodimulyo

Kardyono,

1992,

Beton”,

Alfiri,

Yogyakarta.
Samekto

Wuryati

dan

Rahmadiyanto

Candra, 2001, “Teknologi Beton”,
Kanisius, Yogyakarta.

of

ASTM

Standart,

Sudarmoko,

1998,

“Sifat-sifat

Beton

Destignation C 78 – 94, “Standart

Segar dan Keras dan Perancangan

Practice for Making and Curing

Campuran

Concrete

Berdasarkan SK-SNI T-15-1991-

Test

Specimen

in

Laboratory”.
Astana

D.

Yulius,

03”,
2000,

Kursus

Adukan
Singkat

Beton
Teknologi

“Pengaruh

Beton, Pusat Antar Universitas Ilmu

Kombinasi Copper Slag dan Pasir

Teknik Universitas Gajah Mada,

Lumajang dalam Campuran Beton

Yogyakarta.