Pemanfaatan Limbah Abu Boiler dan Fly Ash sebagai Subsider Semen dalam Campuran Beton

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

  Beton sangat banyak dipakai secara luas sebagai bahan bangunan. Beton merupakan ikatan dari material-material pembentuk beton, yaitu terdiri dari campuran agregat (kasar dan halus) semen, air dengan perbandingan tertentu dan dapat pula ditambah dengan bahan campuran tertentu apabila dianggap perlu.

  Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen yang berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai bahan pengisi.

  Menurut Edward G. Nawy (1985) mendefinisikan beton sebagai sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawis dari material pembentuknya. Dengan demikian, masing – masing komponen tersebut perlu dipelajari sebelum mempelajari beton secara keseluruhan. Perencana dapat mengembangkan pemilihan material yang layak komposisinya sehingga diperoleh beton yang efisien, memenuhi kekuatan batas yang disyaratkan oleh perencana dan memenuhi persyaratan serviceability yang dapat diartikan sebagai pelayanan yang handal dengan memenuhi kriteria ekonomi.

  Sifat –sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempengaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja dari beton tersebut berdampak pada kekuatan yang diinginkan, kemudahan dalam pengerjaannya dan keawetannya dalam jangka waktu tertentu.

  Disamping kualitas bahan penyusunnya, kualitas dalam pelaksanaannya menjadi hal penting untuk diperhatikan. Adapun hal – hal yang mempengaruhi kualitas beton adalah sebagai berikut :

  a. Kualitas semen

  b. Proporsi semen terhadap air dalam campurannya

  c. Kekuatan dan kebersihan agregat

  d. Interaksi atau adesi antara pasta semen dan agregat

  e. Pencampuran yang cukup dari bahan – bahan pembentuk beton

  f. Penempatan yang benar, penyelesaian pada beton segar

  o

  g. Perawatan pada temperatur yang tidak lebih dari 50 F pada saat beton hendak mencapai kekuatannya.

  h. Kandungan klorida tidak melebihi 0,15% dalam beton tidak terlindungi dan 1% untuk beton terlindungi.

  Dengan memperhatikan kualitas dari bahan penyusun dan pelaksanaannya, maka kualitas dari beton yang diinginkan pun dapat tercapai.

  Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan. Menurut (Asroni, 2010) Kelebihan beton antara lain : 1. Harganya relatif murah.

  2. Mampu memikul beban yang berat.

  3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi.

  4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil. Kekurangan beton antara lain :

  1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa (meshes).

  2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.

  3. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.

  4. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.

2.2 Beton segar (Fresh Concrete)

  Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut, dituang, dipadatkan, tidak ada kecendrungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini karena segregasi maupun bleeding mengakibatkan beton yang diperoleh akan jelek. (Nugraha, 2007)

  Tiga hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu : kemudahan pengerjaan (workabilitas), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan air (bleeding).

2.2.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)

  Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan.

  Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu : 1. Jumlah air pencampur.

  Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi) 2. Kandungan semen.

  Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai f.a.s (faktor air semen) tetap.

  3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.

  Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan. Gradasi adalah distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan.

  4. Bentuk butiran agregat kasar Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan.

  5. Cara pemadatan dan alat pemadat.

  Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air yang lebih sedikit daripada jika dipadatkan dengan tangan. Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian

  slump yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percoban ini menggunakan corong

  baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm (disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kerucut Abrams

  Ada tiga jenis nis slump yaitu slump sejati (slump sesungguhny uhnya), slump geser dan slump runtuh, se uh, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2. Slump ump sesungguhnya, merupakan penuruna unan umum dan seragam tanpa adukan beton beton yang pecah, pengambilan nilai slum slump ini dengan mengukur penurunan minim nimum dari puncak kerucut. Slump geser, ser, terjadi bila separuh puncak kerucut adukan dukan beton tergeser dan tergelincir kebaw awah pada bidang miring, pengambilan nilai sl i slump geser ada dua cara yaitu denga gan mengukur penurunan minimum dan penur penurunan rata-rata dari puncak kerucut. Sl ut. Slump runtuh, terjadi pada kerucut adukan be n beton yang runtuh seluruhnya akibat aduka adukan beton yang terlalu cair, pengambilan an nilai slump ini dengan mengukur penur enurunan minimum dari puncak kerucut.

  (a) (b) ( (c)

Gambar 2.2 Jeni enis-jenis slump adukan beton (a) slump sebena narnya, (b) slump

  geser, (c) slump runtuh. (Abrams (1919)

  2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)

  Kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton dinamakan segregasi. Hal ini akan menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan menyebabkan keropos pada beton. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

  1. Campuran kurus atau 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.

  Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka diusahakan air yang diberikan sedikit mungkin, adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara-cara yang betul.

  2.2.3 Pemisahan Air (Bleeding)

  Kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butir- butir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence).

  Bleeding dapat dikurangi dengan cara : 1. Memberi lebih banyak semen.

  2. Menggunakan air sedikit mungkin.

  3. Menggunakan pasir lebih banyak.

2.3 Beton Keras (Hardened Concrete)

  Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan oleh kuat tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dn klorida, penyusutan rendah dan keawetan jangka panjang.

2.3.1 Kuat Tekan Beton

  Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur.

  Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara 10-65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kekuatan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang berkisar 30-45 MPa. Untuk keadaan dan keperluan struktur khusus, beton ready mix sanggup mencapai nilai kuat tekan 62 MPa dan untuk memproduksi beton kuat tinggi tersebut umumnya dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam laboratorium (Dipohusodo, 1994).

  Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :

  ........................................................ (2.1)

  =

  2

  dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm ) P : beban tekan (kg)

  2 A : luas permukaan benda uji (cm )

  Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :

  ( ) = ............................................... (2.2)

  2

  dengan: S : deviasi standar (kg/cm )

  2

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

  2

  σ’ bm : Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm ) N :Jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan

  Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :

  1. Faktor air semen dan kepadatan Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.

  Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan ca cara pemadatan dengan alat getar (vibrator brator ) atau dengan memberi bahan kimia ia tambahan (chemical admixture) yang besifa sifat mengencerkan adukan beton sehingg gga lebih mudah dipadatkan.

  Umur / Waktu (Hari)

Gambar 2.3 Hubunga ubungan antara faktor air semen dengan kekuata atan beton selama

  masa asa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003)

  2. Umur beton Kekuatan tek ekan beton akan bertambah dengan naikny knya umur beton.

  Biasanya nilai kuat te t tekan ditentukan pada waktu beton mencapa apai umur 28 hari. Kekuatan beton akan kan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 ha 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya tidak t dak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pa a pada umur 7 hari kuat tekan mencapai 65 pai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% 88% - 90% dari kuat tekan umur 28 hari. .

  Tabel 2.1

   2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai um i umur Umur beton (hari) ari)

  3

  7

  14

  21

  28 90 365

  28

  PC Type 1

  0.44 0.65 - -

  0.88

  0.95

  1.0

  1.0

  Gambar 2.4

2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan be kan beton

  (Istimawan, 1999)

  3. Jenis semen Semen Portland tland yang dipakai untuk struktur harus mem empunyai kualitas tertentu yang telah di h ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif ktif. Jenis Portland semen yang digunaka akan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Je Jenis-jenis semen tersebut mempunyai l ai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebaga agai mana tampak pada Gambar 2.5

Gambar 2.5 Perkem embangan kekuatan tekan mortar untuk berbaga agai tipe Portland

  semen (Tri Mulyono, 2003)

  4. Jumlah semen Jika faktor a air semen sama (slump berubah), beton on dengan jumlah kandungan semen ter tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebag bagaimana tampak pada Gambar 2.5. Pad Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti rti jumlah air juga sedikit sehingga aduka dukan beton sulit dipadatkan yang mengakiba kibatkan kuat tekan beton rendah. Namun mun jika jumlah semen berlebihan berarti j i jumlah air juga berlebihan sehingga a beton mengandung banyak pori yang menga engakibatkan kuat tekan beton rendah. Ji

  h. Jika nilai slump sama (fas berubah), beton denga dengan kandungan semen lebih banyak m k mempunyai kuat tekan lebih tinggi.

Gambar 2.6 Pengar garuh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pa on pada faktor air

  semen sama (Kardiyono, 1998)

  5. Sifat agregat Sifat agregat gat yang paling berpengaruh terhadap kekuat kuatan beton ialah kekasaran permukaan aan dan ukuran maksimumnya. Permukaan y n yang halus pada kerikil dan kasar pada ada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan be n besar \ tegangan saat retak retak beton ton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran ran permukaan ini berpengaruh terhadap dap bentuk kurva tegangan-regangan tekan kan dan terhadap kekuatan betonnya ya yang terlihat pada Gambar 2.6. Akan tetapi bi bila adukan beton nilai slump nya sama a besar, pengaruh tersebut tidak tampak karen rena agregat yang permukaannya halus us memerlukan air lebih sedikit, berarti fas n nya rendah yang menghasilkan kuat teka tekan beton lebih tinggi.

  Gambar 2.7

2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan be kan beton

  (Mindess, 1981) Pada pemakaia kaian ukuran butir agregat lebih besar memerluka lukan jumlah pasta lebih sedikit, berarti por ti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya l a lekat antara permukaan agregat dan pastan stanya kurang kuat sehingga kuat tekan be n betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pa u pada beton kuat tekan tinggi dianjurka urkan memakai agregat dengan ukuran besar but r butir maksimum 20mm.

2.3.2 Kuat Tarik Beton

  Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15% dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split

  cylinder . Nilai pendekatan yang diperoleh Dipohusodo (1994) dari hasil pengujian

  berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √fc’. Pengujian tersebut menggunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, diletakkan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak dari atas pada seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai spilt cylinder strength. Menurut SNI 03-2491-2002 besarnya tegangan tarik beton (tegangan rekah beton) dapat dihitung dengan rumus:

  2 Ρ Fct

  =

  ...................................................... (2.3) π D L di mana : Fct : Tegangan rekah beton (kg/cm)

  P :Beban maksimum (kg) L : Panjang silinder (cm) D : Diameter (cm)

2.4 Bahan Penyusun Beton

2.4.1 Semen

  Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).

  Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat.

  Adapun sifat-sifat fisik semen yaitu :

  a. Kehalusan Butir Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pada semen. Secara umum, semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi bleeding (kelebihan air yang bersama dengan semen bergerak ke permukaan adukan beton segar), akan tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut.

  b. Waktu ikatan Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai sutu tahap dimana pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu tersebut terhitung sejak air tercampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dengan air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikat awal, dan pada waktu sampai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikat akhir. Pada semen portrland biasanya batasan waktu ikaran semen adalah :

• Waktu ikat awal > 60 menit
• Waktu ikat akhir > 480 menit

Waktu ikatan awal yang cukup awal diperlukan untuk pekerjaan beton, yaitu waktu transportasi, penuanga, pemadatan, dan perataan permukaan.

  c. Panas hidrasi Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi.

  d. Pengembangan volume (lechathelier) Pengembangan semen dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beon, karena itu pengembangan beton dibatasi sebesar ± 0,8 % (A.M Neville, 1995). Akibat perbesaran volume tersebut , ruang antar partikel terdesak dan akan timnul retak – retak.

  2.4.1.1 Semen Portland

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

  2.4.1.2 Jenis – Jenis Semen Portland

  Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain: a. 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. 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. 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. 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. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.

  2.4.1.3 Bahan Dasar Semen Portland

  2 ) yang disingkat menjadi C 2 S.

  0.5 - 6 Magnesia MgO 0.5 - 4

  Sulfur, SO

  3 1 - 2

  Soda / Potash, Na

  2 O 0.5 - 1

  Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, yaitu : a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO

  2 ) yang disingkat menjadi C 3 S.

  b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO

  c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al

  Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan, sebagai berikut:

  2 O

  

3

  ) yang disingkat menjadi C

  3 A.

  d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al

  2 O 3 .Fe

  2 O 3 ) yang disingkat menjadi

  C 4 AF.

  3

  Besi, Fe

  2 O 3 3 - 8

  Alumina, Al

  1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO

  3

  2. Pasir silika / tanah liat : yang mengandung SiO

  2

  & Al

  2 O

  3

  3. Pasir / kerak besi : yang mengandung Fe

  2 O

  3

  4. Gypsum : yang mengandung CaSO

  4 .H

  2 O

  2.4.1.4 Senyawa Utama Dalam Semen Portland

Tabel 2.2 Komposisi senyawa kimia portland semen

  Oksida Persen Kapur, CaO 60 - 65

  Silika, SiO

  2 17 - 25

2 O

2 O + K

  Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C S dan C S adalah 70% - 80% dari berat

  3

  2

  semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen (Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.

2.2.1.5 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. Semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. 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 78%.

  2. Waktu pengikatan Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menerima tekanan. 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.

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

  Pada semen portland initial setting time berkisar 1.0-2.0 jam, tetapi tidak boleh kurang dari 1.0 jam, sedangkan final setting time tidak boleh lebih dari 8.0 jam. Untuk kasus-kasus tertentu, diperlukan initial setting time lebih dari 2.0 jam agar waktu terjadinya ikata awal lebih panjang. Waktu yang panjang ini diperlukan untuk transportasi (hauling), penuangan (dumping/pouring), pemadatan (vibrating), dan perataan permukaan.

  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. 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 (kekalan) Kekalan 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, karena itu pengembangan beton dibatasi 0.8%. Pengembangan semen ini disebabkan karena adanya CaO bebas, yang tidak sempat bereaksi denganoksida-oksida lain. Selanjutnya CaO ini akan bereaksi dengan air membentuk Ca(OH)

  2 dan pada saat kristalisasi volumenya akan

  membesar. Akibat pembesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak-retak.

2.4.2 Agregat

  Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi yaitu sekitar 60%-70% dari berat campuran beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar, agregat inipun menjadi penting. (Tri Mulyono, 2003)

  Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan. Dalam pembuatan beton, agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat halus dan agregat kasar.

a. Agregat Halus

  Agregat halus merupakan pengisi yang berupa pasir. Ukurannya bervariasi antara ukuran No. 4 dan No. 100 saringan standar amerika. Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik, lempung, partikel yang lebih kecil dari saringan No. 100 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: dibanding warna standard. Jika warnanya lebih tua maka ditolak kecuali:

   Pasir Halus : 2,2 < FM < 2,6  Pasir Sedang : 2,6 < FM < 2,9  Pasir Kasar : 2,9 < FM < 3,2

  2. Susunan gradasi harus memenuhi syarat seperti tabel berikut:

Tabel 2.3 Susunan Gradasi untuk Agregat Halus

  Ukuran Lubang Ayakan Persen Lolos Kumulatif 3/8 in (9,5 mm)

  No. 4 (4,75 mm) No. 8 (2,36 mm)

  No. 16 (1,18 mm) No. 30 (0,6 mm) No. 50 (0,3 mm)

  No. 100 (0,15 mm) 100

  95-100 80-100

  50-85 25-60 10-30

  2-10 3. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm atau No.

  200) dalam persen berat maksimum,

• Untuk beton yang mengalami abrasi sebesar 3,0%
• Untuk beton jenis lainnya sebesar 5%
• Bila tampak permukaan beton dipandang penting (beton akan diekspos), maksimum 0,5%.
• Beton jenis lainnya, maksimum 1,0%.
• Warna lebih tua timbul karena sedikit adanya arang lignit atau yang sejenisnya

  4. Kadar gumpalan tanah liat dan partikel yang mudah dirapikan maksimum 3%

  5. Kadar arang dan lignit

  6. Kadar zat organik yang ditentukan dengan mencampur agregat halus dengan larutan natrium sulfat (NaSO

  4 ) 3%, tidak menghasilkan warna yang lebih tua

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

  7. Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang berhubungan dengan basah dan lembab atau yang berhubungan dengan bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan semen yang mengandung natrium oksida tidak lebih dari 0,6%

  8. Kekekalan jika diuji dengan natrium sulfat bagian yang hancur maksimum 10%, dan jika dipakai magnesium sulfat, maksimum 15%.

b. Agregat Kasar

  Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standard ASTM). Sifat agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap disintegrasi beton, cuaca, dan efek – efek rusak lainnya. Agregat kasar mineral ini harus bersih dari bahan – bahan organik dan harus mempunyai ikatan yang baik dengan semen.

  Adapun syarat – syarat agregat kasar berdasarkan ASTM adalah

  1. Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang berhubungan dengan basah dan lembab atau yang berhubungan dengan bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan semen yang mengandung natrium oksida tidak lebih dari 0,6%.

  2. Modulus Kehalusan berkisar antara 5,5 – 7,5

  3. Susunan gradasi harus memenuhi syarat tabel berikut.

Tabel 2.4 Susunan Gradasi untuk Agregat Kasar

  Ukuran Lubang Ayakan Persen Lolos Kumulatif 1 in (25 mm) 95-100 ½ in (12,5 mm) 25-60

  No. 4 (5 mm) 0-10 No. 8 (2,5 mm) 0-5

  4. Kadar bahan atau partikel yang berpengaruh buruk pada beton (deleterious) adalah tidak lebih besar dari 3%.

  5. Sifat fisika yang mencakup kekerasan agregat diuji dengan bejana Los

  Angelos dengan diameter 19,1 mm harus memiliki persentase 24% - 32%

  6. Agregat kasar jika diuji dengan larutan garam sulfat (natrium sulfat, NaSO

  4 )

  bagiannya yang hancur maksimum 12% dan jika diuji dengan magnesium sulfat (MgSO

  4 ) bagiannya yang hancur maksimum 18%.

  7. Kadar lumpur (butir yang lebih kecil dari 70 mikron) maksimum 1%.

  Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian

  slump yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percobaan ini menggunakan

  corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams.

2.4.3 Air

  Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton.

  Air yang dapat diminum umumnya digunakan sebagai campuran beton. Air yang mengandung senyawa – senyawa berbahaya, yang tercemar garam, minyak gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat – sifat beton.

  Air yang digunakan untuk pembuatan beton dipengaruhi oleh faktor – faktor berikut ini : 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 baik menjadikan kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama.

  d. Kotoran dalam agregat Makin banyak slit, tanah liat, dan lumpur maka kebutuhan air meningkat.

  e. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar) Agregat halus lebih sedikit maka kebutuhan air menurun.

  Adapun syarat – syarat mutu air menurut British Standard (BS.3148-80) adalah sebagai berikut : a. Gabungan ion – ion yang terdapat dalam air yaitu kalsium, magnesium, natrium, kalium, bikarbonat, sulfat, klorida, nitrat, dan kadang – kadang karbonat tidak melebihi 2000 mg per liter. b. Konsentrasi NaCl atau garam dapur dalam air harus lebih kecil dari 2000 ppm (part per milion) dan kandungan sulfat dalam air harus lebih kecil dari 1250 ppm.

  c. Air campuran asam tidak boleh melebihi pH 3,00.

  d. Konsentrasi air dengan kandungan basa (Natrium hidroksida) harus lebih rendah dari 0,5% dari berat semen.

  e. Kadar gula dalam air tidak boleh melebihi 0,2% dari berat semen.

  f. Air yang mengandung minyak tidak boleh melebihi 2% dari berat semen.

2.4.4 Bahan Tambahan (Admixture)

  Bahan tambah (admixture) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama percampuran berlangsung. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu, atau untuk menghemat biaya.

  Istilah additive dan admixture dapat didengar dan dijumpai pada pembicaraan sehari-hari. Arti additive dan admixture adalah sama yaitu “bahan tambahan”. Hanya saja material additive, merupakan bahan tambahan yang ditambahkan pada saat proses pembuatan semen di pabrik, sedangkan admixture bahan tambahan yang ditambahkan pada saat pelaksanaan pembuatan beton di lapangan.

  Admixture atau bahan tambah yang didefenisikan dalam Standard Definitions of terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates (ASTM

  C.125-1995:61) dan dalam Cement and Concrete Terminology (ACI SP-19) adalah sebagai material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk dapat dengan mudah dikerjakan, mempercepat pengerasan, menambah kuat tekan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energi.

  Bahan tambah biasanya diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit, dan harus dengan pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang justru akan dapat memperburuk sifat beton.

  Di Indonesia bahan tambah telah banyak dipergunakan. Manfaat dari penggunaan bahan tambah ini perlu dibuktikan dengan menggunakan bahan agregat dan jenis semen yang sama dengan bahan yang akan dipakai di lapangan. Untuk bahan tambah yang merupakan bahan tambah kimia harus memenuhi syarat yang diberikan dalam ASTM C.494, “Standard Spesification for Chemical

  Admixture for Concrete”.

  Untuk memudahkan pengenalan dan pemilihan admixture (Paul Nugraha, 2007), perlu diketahui terlebih dahulu kategori dan penggolongannya, yaitu :

  1. Air entraining Agent (ASTM C 260), yaitu bahan tambah yang ditujukanuntuk membentuk gelembung-gelembung udara berdiameter 1 mm atau lebih kecil didalam beton atau mortar selama pencampuran, dengan maksud mempermudah pengerjaan beton pada saat pengecoran dan menambah ketahanan awal pada beton.

  2. Chemical admixture (ASTM C 494), yaitu bahan tambah cairan kimia yang ditambahkan untuk mengendalikan waktu pengerasan

  (memperlambat atau mempercepat), mereduksi kebutuhan air, menambah kemudahan pengerjaan beton, meningkatkan nilai slump dan sebagainya.

  3. Mineral admixture (bahan tambah mineral), merupakan bahan tambah yang dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton. Pada saat ini, bahan tambah mineral ini lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja tekan beton, sehingga bahan ini cendrung bersifat penyemenan.

  Keuntungananny antara lain : memperbaiki kinerja workability , mempertinggi kuat tekan dan keawetan beton, mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton. Beberapa bahan tambah mineral ini adalah pozzolan, fly ash, slang, dan silica fume.

  4. Miscellanous admixture (bahan tambah lain), yaitu bahan tambah yang tidak termasuk dalam ketiga kategori diatas seperti bahan tambah jenis polimer (polypropylene, fiber mash, serat bambu, serat kelapa dan lainnya), bahan pencegah pengaratan dan bahan tambahan untuk perekat (bonding agent).

2.2.4.1 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan

  Penggunaan bahan tambahan harus didasarkan pada alasan-alasan yang tepat misalnya untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu pada beton. Pencapaian kekuatan awal yang tinggi, kemudahan pekerjaan, menghemat harga beton, memperpanjang waktu pengerasan dan pengikatan, mencegah retak dan lain sebagainya. Para pemakai harus menyadari hasil yang diperoleh tidak akan sesuai dengan yang diharapkan pada kondisi pembuatan beton dan bahan yang kurang baik.

  Keuntungan penggunaan bahan tambah pada sifat beton (Tri Mulyono, 2003), antara lain :

  a. Pada beton segar (fresh concrete)  Memperkecil faktor air semen  Mengurangi penggunaan air.

   Mengurangi penggunaan semen.  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.

2.2.4.2 Perhatian Penting dalam Penggunaan Bahan Tambahan

  Penggunaan bahan tambah di lapangan sering menimbulkan masalah- masalah tidak terduga yang tidak mengguntungkan, karena kurangnya pengetahuan tentang interaksi antara bahan tambahan dengan beton. Untuk mengurangi dan mencegah hal yang tidak terduga dalam penggunaan bahan tambah tersebut, maka penggunaan bahan tambah dalam sebuah campuran beton harus dikonfirmasikan dengan standar yang berlaku dan yang terpenting adalah memperhatikan dan mengikuti petunjuk dalam manualnya jika menggunakan bahan “paten” yang diperdagangkan. a. Mempergunakan bahan tambahan sesuai dengan spesifikasi ASTM (American Society for Testing and Materials) dan ACI (American Concrete International ).

  Parameter yang ditinjau adalah :  Pengaruh pentingnya bahan tambahan pada penampilan beton.

   Pengaruh samping (side effect) yang diakibatkan oleh bahan tambahan.

  Banyak bahan tambahan mengubah lebih dari satu sifat beton, sehingga kadang-kadang merugikan.

   Sifat-sifat fisik bahan tambahan.  Konsentrasi dari komposisi bahan yang aktif, yaitu ada tidaknya komposisi bahan yang merusak seperti klorida, sulfat, sulfide, phosfat, juga nitrat dan amoniak dalam bahan tambahan.

   Bahaya yang terjadi terhadap pemakai bahan tambahan.  Kondisi penyimpanan dan batas umur kelayakan bahan tambahan.  Persiapan dan prosedur pencampuran bahan tambahan pada beton segar.

   Jumlah dosis bahan tambahan yang dianjurkan tergantung dari kondisi struktural dan akibatnya bila dosis berlebihan.

   Efek bahan tambah sangat nyata untuk mengubah karakteristik beton misalnya FAS, tipe dan gradasi agregat, tipe dan lama pengadukan.

  b. Mengikuti petunjuk yang berhubungan dengan dosis pada brosur dan melakukan pengujian untuk mengontrol pengaruh yang didapat.

  Biasanya percampuran bahan tambahan dilakukan pada saat percampuran beton. Karena kompleksnya sifat bahan tambahan beton terhadap beton, maka interaksi pengaruh bahan tambahan pada beton, khususnya interaksi pengaruh bahan tambahan pada semen sulit diprediksi. Sehingga diperlukan percobaan pendahuluan untuk menentukan pengaruhnya terhadap beton secara keseluruhan.

2.2.4.3 Jenis Bahan Tambah Lainnya

a) Abu Kulit Gabah (Rice Husk Ash)

  Kulit gabah dari penggilingan padi dapat digunakan sebagi bahan bakar dalam proses produksi. Kulit gabah terdiri dari 75% bahan mudah terbakar dan 25% berat akan berubah menjadi abu. Abu ini dikenal dengan dengan Rice Husk Ash (RHA) yang mempunyai kandungan silika reaktif sekitar 85 – 90%.

  Untuk membuat abu kulit gabah menjadi silika reaktif yang dapat digunakan sebagai material pozzolan dalam beton maka diperlukan kontrol pembakaran yang baik. Temperatur pembakaran tidak boleh melebihi 800°C sehingga dapat dihasilkan RHA yang terdiri dari silika yang tidak terkristalisasi.

  Jika kulit gabah ini terbakar hingga suhu lebih dari 850°C maka akan menghasilkan abu yang sudah terkristalisasi menjadi arang dan tidak reaktif lagi sehingga tidak mempunyai sifat pozzolan.

  RHA kemudian dapat digiling untuk mendapatkan ukuran butiran yang halus. RHA sebagai bahan tambahan dapat digunakan dengan mencampurkannya pada semen atau hanya memakai air kapur sebagai campuran untuk mendapatka beton dengan kuat tekan rendah. b) Limbah Karet Cacahan karet ban merupakan salah satu bahan tambah ataupun pengganti pada agregat yang akhir –akhir ini mulai diteliti dampak penggunaannya terhadap campuran pada beton. Penggunaan cacahan karet ban ini dapat diperlakukan sebagai pengganti agregat kasar ataupun halus tergantung pada besar butiran cacahan karet yang digunakan.

  Dampak tahap awal yang diharapkan dari penggunaan cacahan karet ban ini adalah didapatnya nilai perilaku mekanik beton yang setara ataupun mendekati dengan beton normal. Sehingga didapat penghematan agregat dalam campuran beton tersebut.

  c) Bahan serat Selain limbah dan industri metal, bahan serat (fiber) dapat pula meningkatkan kinerja beton, yang dikenal dengan beton berserat. Disini serat berfungsi sebagai tulangan mikro yang melindungi beton dari keretakan, meningkatkan kuat tarik dan lentur secara tak langsung. Serat juga meningkatkan kekuatan tekan dan daktilitas beton, meningkatkan kekedapan beton, serta meningkatkan daya tahan beton terhadap beban bertulang dan beban kejut. Sistem tulangan mikro yang terbuat dari serat-serat ini bekerja berdasarkan prinsip- prinsip mekanis, yaitu berdasar pada ikatan (bond) anatar serat dan beton, bukan secara kimiawi..Oleh karenanya, material komposit beron berserat akan menjadi bahan yang tak mudah retak.

  Proses kimiawi dalam beton tidak akan terpengaruh dengan adanya serat dan tidak akan merugikan proses pengerasanbeton dalam jangka pendek maupun panjang. Beberapa jenis bahan serat yang dapat dipergunakan dalam beton, antara lain serat alami (rami, abaca), serat sintetis (polyproplene. polyester), nylon),

  sera t baja, dan fiber glass.

  Meningkatkan kuat tarik dan lentur, meningkatkan daktilitas dan kemampuan menyerap energi saat berdeformasi, mengurangi retak akibat susut beton, meningkatkan ketahanan fatigue (beban berulang) dan meningkatkan ketahanan impact (beban tumbukan) merupakan beberapa keunggulan beton berserat.

2.4.5 Abu Boiler Pabrik Kelapa Sawit (PKS)

  Abu kerak boiler ini adalah abu yang telah mengalami proses penggilingan dari kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat buah pada suhu 700 –

  o

  800 C pada dapur tungku boiler. Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit merupakan biomass dengan kandungan silika (SiO ) yang potensial dimanfaatkan.

  2 Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan kerak yang keras berwarna

  putih – keabuan akibat pembakaran dengan suhu yang tinggi dengan kandungan silika 61 %. Tingginya kandungan silika ini membuat abu kerak boiler ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan dalam campuran beton.

Gambar 2.8 Abu Boiler

  Proses terjadin dinya limbah sawit ini dapat digolongkan da dalam dua jenis, yaitu limbah cair dan dan limbah padat. Prosesnya sendiri terdiri da dari dua tahapan, yaitu :

  a. Tahapan I Buah tandan sawi wit dimasukkan dalam lori dengan kapasitas sa s satu lori 2,5 ton buah tandan sawi wit masuk ke rebusan sebanyak 10 (sepuluh) uh) lori dalam satu kali rebusan selam lama 60 menit. Setelah direbus lalu diangkat da t dan dimasukkan ke tempat bantinga ntingan untuk memisahkan buah sawit denga ngan tandanannya.

  Tandanannya kelua eluar ke pembuangan dan buah sawitnya di di masukkan ke dalam proses tahap hapan –II.

b. Tahapan II

  Buah sawit yang ng terpisah dari tandanan masuk ke prose oses pemisahan kulit / daging g biji dengan biji sawit. Kulit / dagin ging biji dipres menghasilkan C CPO. Melalui proses penyaringan CPO, a , akan diperoleh CPO asli dan ka kadar air. Kadar air itulah yang menjadi lim i limbah cair dan dibuang (dialirkan) ke kolam pembuangan limbah. Kolam limbah cair

  adalah

  ada beberapa tahapan kolam, yaitu ; tahapan kolam pertama

  tempat limbah cair langsung dari pabrik. Limbah cair dari kolam-I dialirkan ke kolam-II, dari kolam ke-II ke kolam-III, lalu dari kolam-III ke kolam-IV.

  Setelah limbah cair sampai ke kolam-IV (kolam terakhir) limbah cair tersebut sudah netral dan dapat berfungsi sebagai pupuk cair dimanfaatkan untuk menyiram bibit sawit atau pohon sawit. Biji sawit di masukkan ke mesin pemecah akan menghasilkan inti biji sawit (bungkil) dan cangkang biji. Inti biji sawi (bungkil) dikirim ke pabrik permintaan.

  Sebagian cangkang dengan sampahnya masuk ke ruang pembakaran (dapur boiler o o dengan suhu sekitar 700 C-800

  C) untuk bahan bakar pabrik. Hasil pembakarannya inilah menghasilkan limbah padatan berupa abu boiler.