Pengaruh Penambahan Abu Kulit Kopi Terhadap Kuat Tekan Dan Modulus Elastisitas Beton.
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
PENGARUH PENAMBAHAN ABU KULIT KOPI TERHADAP KUAT TEKAN
DAN MODULUS ELASTISITAS BETON
I Gusti Ngurah Sasmitha1, I Ketut Sudarsana2, Anak Agung Gede Sutapa2
e-mail: ngurah.sasmitha@gmail.com
Abstrak : Pengaruh penambahan limbah seperti abu sekam padi dan abu terbang pada kuat tekan (f’c)
dan modulus elastisitas (E) beton telah dilakukan. Abu kulit kopi merupakan hasil pembakaran limbah
kulit kopi pada proses penggilingan kopi. Jumlah benda uji silinder yang digunakan adalah tiga buah
untuk setiap perlakuan tanpa pengulangan dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Komposisi
campuran beton diperoleh berdasarkan rancangan campuran sesuai SNI 03-2834-2000 dengan target kuat
tekan 25 MPa. Semen yang digunakan pada penelitian ini adalah PC dengan variasi penambahan abu kulit
kopi : 5%, 10%, dan 15% terhadap berat semen. Perawatan beton dilakukan dengan cara perendaman.
Pengujian f’c dan E dilakukan pada umur 28 dan 56 hari. Hasil penelitian menunjukan pada penambahan
10% abu kulit kopi terjadi peningkatan maksimum sebesar 11,54% pada umur uji 28 hari dan 16,67%
pada umur uji 56 hari untuk f’c beton dibandingkan tanpa penambahan abu kulit kopi. Sedangkan nilai E
pada penambahan yang sama diperoleh peningkatan sebesar 6,42% pada umur uji 28 hari dan 25,96%
pada umur uji 56 hari dibandingkan tanpa penambahan abu kulit kopi. Pada penambahan 15% justru
terjadi penurunan baik f’c dan E. Hubungan antara f’c dan E pada penelitian ini menunjukkan nilai yang
lebih rendah dibandingkan hubungan yang terdapat pada SNI.
Kata kunci : abu kulit kopi, kuat tekan, modulus elastisitas
EFFECT OF ADDITIONING COFFE SKIN ASH ON COMPRESSION STRENGTH
AND ELASTIC MODULUS OF CONCRETE
Abstract : aditioning effect of waste like paddy ash and fly ash against compression strength (f’c) and
elastic modulus (E) has been studied. Coffe skin ash from burning waste skin coffe on coffe grinding
process. The number of cylindrical specimen used is three pieces for each treatment without repetition
with a diameter of 150 mm and height 300 mm. The composition of the concrete mixture is obtained by
mix design in accordance with SNI 03-2834-2000 target of compression strength is 25 MPa. The cement
used in this study is PC with variation of additioning coffe skin ash is: 5%, 10%, and 15% of cement
weight. Concrete maintenance is by soaking. Testing of f’c and E performed at 28 and 56 days. Results
showed the addition of 10% coffe skin ash increased to a maximum of 11,54% at the age of 28 days and
16,67% at the age of 56 days to test the concrete f'c than without the addition of coffe skin ash. While the
value of E at the same additions obtained an increase of 6,42% at the age of 28 days and 25,96% at 56
days compared to the test without the addition of coffee skin ash. In addition 15% actually decreased both
f'c and E. Relation between f’c and E in this study showed a lower value than the relationships contained
in the SNI.
Keywords : Coffe skin ash, compression strength, elastic modulus
PENDAHULUAN
Penggunaan limbah pada pembuatan beton telah
banyak diteliti. Abu sekam padi dan abu terbang
merupakan limbah yang paling sering digunakan.
Penambahan limbah ini dapat berfungsi sebagai
filler jika ukuran partikel terendah yang dideteksi
berukuran 75μm (ASTM 115-96), maupun pozzolan
jika senyawa yang terkandung adalah silika dan
alumina yang tidak memiliki sifat semen namun
karena adanya air dan kalsium hidroksida pada
semen dapat mengeras (SNI 15-0302-2004). Abu
kulit kopi merupakan hasil pembakaran kulit kopi
limbah hasil penggilingan biji kopi, limbah ini
jumlahnya sangat banyak di Kecamatan Pupuan,
Tabanan, Bali, Namun pemanfaatannya sangat
terbatas. Selain kuat tekan beton, modulus elastisitas
merupakan parameter yang diperlukan dalam
menentukan kualitas beton. Modulus elastisitas
dipengaruhi oleh bahan pembentuk beton sendiri.
Modulus elastisitas beton dapat ditentukan nilainya
berdasarkan persamaan linear dengan f’c sebagai
parameter penentu tanpa memperhatikan material
pembentuk, jenis semen dan bahan tambahan yang
digunakan pada beton tersebut (03-2847-2002).
Dikarenakan adanya penambahan abu kulit kopi
yang pada penelitian ini permasalahan yang
kemudian tibul adalah sejauh mana pengaruh
penambahan abu kulit kopi terhadap kuat tekan dan
modulus elastisitas beton yang dihasilkan.
Berdasarkan pengaruh abu kulit kopi tersebut
kemudian ingin diketahui bagaimana hubungan
antara kuat tekan dan modulus elastisitasnya.
IX-1
Pengaruh Penambahan Abu Kulit Kopi
Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ………………………………………………………… (Sasmitha, Sudarsana , Sutapa)
MATERI DAN METODE
Materi
Pada penelitian ini digunakan bahan pembentuk
yang sama seperti beton normal yaitu air, semen,
agregat halus dan agregat kasar. Agregat halus yang
digunakan berasal dari Karangasem dan masuk
dalam batas zone 2. Agregat kasar yang digunakan
merupakan batu pecah dengan ukuran maksimum
butir adalah 20 mm. Air yang digunakan berasal dari
PDAM yang terdapat di Laboratorium Teknologi
Bahan, Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana.
Untuk perekat digunakan semen PC. Abu kulit kopi
yang digunakan sebagai bahan tambahan merupakan
hasil pembakaran kulit kopi pada suhu 900oC selama
12 jam dengan ukuran partikel yang tembus ayakan
no. 200 (75μm), kandungan unsur yang terkandung
dalam abu kulit kopi diperoleh berdasarkan metode
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) di
laboratorium Kimia Analitik, Fakultas MIPA,
Universitas Udayana, Bali. Dari unsur tersebut
kemudian dilakukan pendekatan dengan metode
perbandingan massa atom relatif dan massa molekul
relatif untuk memperoleh persentase senyawa yang
terkandung (Tabel 1)
Tabel 1. Persentase senyawa abu kulit kopi
Senyawa
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
Mg2O3
Senyawa lain
Persentase
39,392
0,649
3,373
2,075
8,764
45,747
Pencampuran dilakukan dengan bantuan mesin
pencampur dan pemadatan dilakukan dengan
bantuan meja penggetar. Benda uji yang telah
dicetak dibiarkan selama 24 jam sebelum akhirnya
cetakan benda uji dibuka. Perawatan beton
dilakukan dengan perendaman. Pengujian dilakukan
setelah beton berumur 28 dan 56 hari dengan tiga
buah benda uji untuk masing-masing variasi
penambahan abu kulit kopi, pengujian perpendekan
beton akibat beban tekan dilakukan dengan alat dial
gauge (Gambar 3).
Gambar 3. Proses pengukuran perpendekan beton
Untuk dapat membuat kurva hubungan
regangan dan tegangan, pencatatan perpendekan
beton dilakukan setiap peningkatan beban 20 KN
hingga mencapai beban batas. Dari kurva tegangan
dan regangan yang diperoleh, kemudian dihitung
nilai modulus elastisitas beton (E) untuk setiap
perlakuan dengan menggunakan rumusan dari
ASTM 469-95 sebagai berikut:
�� =
� −�
� −0,00005
Sifat fisik dari bahan pembentuk beton yang
digunakan pada penelitian ini diperlihatkan pada
Tabel 2. Gradasi agregat yang digunakan sesuai
dengan SNI 03-2834-2000 ditunjukkan pada
Gambar 1 dan Gambar 2.
Dimana :
Ec : modulus elastisitas beton
S2 : 40% dari tegangan batas (MPa)
S1 : tegangan pada saat regangan 0,00005 (MPa)
ε2 : regangan longitudinal akibat tegangan S2
Metode
Berdasarkan data Ec dan kuat tekan yang
diperoleh dari berbagai variasi penambahan serta
umur uji kemudian dilakukan analisis regresi untuk
mendapatkan hubungan Ec dan f’c. dalam analisis
tersebut digunakan nilai rata-rata yang diperoleh
dari benda uji yang tersedia.
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini
adalah silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi
300 mm. Jumlah benda uji yang digunakan dalam
penelitian ini adalah tiga buah untuk setiap variasi
penambahan abu kulit. Perbandingan bahan
pembentuk beton diperoleh dengan rancangan
campuran yang sesuai dengan SNI 03-2843-2000
dengan target kekuatan 25 MPa dan Fas 0,5.
Sebelum dicampur, agregat halus dan agregat kasar
dikondisikan Saturated Surface Dry (SSD) untuk
mencegah terjadinya penyerapan air oleh agregat.
IX-2
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
Sifat Fisik
Berat Satuan (Kg/m3)
Berat Jenis SSD
Penyerapan Air (%)
Kadar Lumpur (%)
Kadar Air
Keausan
Tabel 2. Sifat fisik bahan pembentuk beton
Bahan Pembentuk Beton
Agregat Halus
Agregat Kasar
PC
1460
1435
1293
2,463
2,674
2,811
0,800
2,941
0,700
0,605
1,626
22,200
-
100
95.59
90
100
100
88.95
90
60
50
41.53
40
Batas atas
30
Gradasi
Digunakan
batas bawah
16.81
20
10
0 0
0
0
0.15
0.3
0.6
1.18
95
100
80
80.12
Lolos ayakan (%)
lolos ayakan (%)
80
70
Abu Kulit Kopi
425
-
2.36
4.75
70
60
50
40
30
Batas atas
30
Batas bawah
20
Gradasi
digunakan
10
9.5
Ukuran ayakan (mm)
Gambar 1 Gradasi agregat halus
0
0
0
4.76
9.52
19
38.1
Ukuran ayakan (mm)
Gambar 2 Gradasi agregat halus
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Penurunan nilai slump yang terjadi akibat
penambahan abu kulit kopi ditampilkan pada
Tabel 3. Sedangkan nilai dari kuat tekan dan
modulus elastisitas untuk setiap variasi
penambahan abu kulit kopi dan umur uji
diberikan pada Tabel 4.
Tabel 3 Nilai slump beton untuk berbagai persentase abu kulit kopi
Nilai slump (mm)
Persentase abu
Sebelum
Setelah
Pencampuran
kulit kopi
penambahan
penambahan
air
air
I
100
0%
II
100
I
60
90
5%
II
65
90
I
30
110
10%
II
30
115
I
15
125
15%
II
13
120
Persentase
penambahan air
10%
10%
25%
25%
40%
40%
IX-3
Pengaruh Penambahan Abu Kulit Kopi
Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ………………………………………………………… (Sasmitha, Sudarsana , Sutapa)
Tabel 4 Kuat tekan dan modulus elastisitas beton untuk setiap variasi penambahan dan umur uji beton
Umur Uji beton
Persentase
penambahan abu
28 Hari
56 Hari
kulit kopi
f’c (MPa)
E (MPa)
f’c (MPa)
E (MPa)
0%
29,42
12755,904
33,96
13036,905
5%
30,56
13116,513
36,22
14015,132
10%
32,82
13535,436
39,61
16421,922
15%
26,03
12384,212
28,29
12594,131
Berdasarkan Tabel 3 terlihat bahwa terjadi
penurunan dari nilai slump akibat penambahan
abu kulit kopi. Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa
nilai kuat tekan
dan modulus elastisitas
meningkat dengan penambahan 5% dan 10% baik
dalam umur uji 28 dan 56 hari jika dibandingkan
dengan tanpa penambahan abu kulit kopi.
Sedangkan pada penambahan abu kulit kopi
sebesar 15% justru terjadi penurunan kuat tekan
dan modulus elastisitas dibandingkan dengan
tanpa penambahan abu kulit kopi. Namun
demikian, untuk persentase penambahan yang
sama, beton dengan umur uji 56 hari
menghasilkan kuat tekan dan modulus elastisitas
yang lebih tinggi dibandingkan pada umur uji 28
hari.
Hubungan antara Kuat Tekan dan Modulus
Elastisitas
Berdasarkan data kuat tekan dan modulus
elastisitas yang diperoleh, kemudian di plot
kedalam diagram pencar untuk melihat
kecenderungan hubungan antara kedua parameter
kualitas beton tersebut yang disajikan pada
Gambar 3.
Modulus Elastisitas (MPa)
20000
15000
10000
Beton Umur
28 Hari
Beton Umur
56 hari
5000
0
20
30
Kuat Tekan Beton (MPa)
40
Gambar 3 Hubungan kuat tekan dengan modulus
elastisitas berdasarkan data yang diperoleh dari
penelitian
Dari Gambar 3 terlihat bahwa kecenderungan
hubungan kuat tekan dan modulus elastisitas dari
penelitian adalah linear, hal ini sesuai dengan
rumusan empiris yang terdapat pada SNI 032847-2002.
Kemudian
dianalisis
dengan
pendekatan linear tanpa konstanta antara akar
IX-4
kuadrat kuat tekan beton √�′� dengan modulus
elastisitas beton (E) untuk memperoleh hubungan
yang sesuai dengan penelitian ini. Persamaan
yang diperoleh berdasarkan √�′� dan E pada
penelitian ini adalah =
, 9 √�′� .
Pembahasan
Kandungan SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 yang
kurang dari syarat minimum 70% berdasarkan
ASTM 618 menyebabkan abu kulit kopi tidak
dapat dimasukkan dalam ketiga kelas yang
terdapat dalam aturan tersebut. Namun, jika
dilihat dari kandungan CaO yang terdapat pada
abu kulit kopi tersebut abu kulit kopi dapat
diklasifikasikan dalam kelas C pada ASTM 618.
Sehingga dalam penelitian ini abu kulit kopi
bertindak sebagai filler karena ukuran partikel
yang digunakan hanya yang melalui ayakan no.
200 (75 μm) sesuai dengan batas deteksi terendah
berdasarkan ASTM 115-96.
Kuat tekan dan modulus elastisitas menigkat
pada penambahan abu kulit kopi 5% dan 10%,
namun penurunan terjadi pada kuat tekan dan
modulus elastisitas pada penambahan 15% abu
kulit kopi. Penurunan kuat tekan dan modulus
elastisitas ini terjadi karena kandungan CaO pada
abu kulit kopi cukup tinggi. CaO yang tinggi
dapat menyebabkan meningkatnya panas hidrasi
serta menyebabkan terjadinya susut sehingga
terbentuk retak pada beton. Dengan terjadinya
retak, kepadatan yang dimiliki oleh beton tersebut
akan berkurang, akibatnya kemampuan beton
untuk menahan beban desak berkurang (Bustnes
,2004).
Penurunan nilai slump terjadi akibat abu kulit
kopi yang menyerap air pada campuran beton.
Untuk mempertahankan nilai slump dilakukan
penambahan air. Penambahan air mengakibatkan
rasio berat air dan semen (faktor air semen) dari
beton yang telah direncanakan bertambah.
Bertambahnya nilai faktor air semen ini juga
berakibat pada terbentuknya pori di dalam beton
yang dapat mengurangi kepadatan beton sehingga
kemampuannya dalam menahan beban desak dan
perpendekan beton berkurang (Salain, 2006).
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
Hubungan kuat tekan dengan modulus
elastisitas pada penelitian ini menunjukkan nilai
yang linear. Persamaan yang diperoleh untuk
menggambarkan hubungan kuat tekan dan
modulus elastisitas adalah � =
, 9 √�′� .
Persamaan ini jauh lebih rendah dari hubungan
empiris yang terdapat pada SNI yaitu =
00 √�′� , hal ini terjadi dapat disebabkan oleh
jumlah benda uji yang terbatas maupun perbedaan
antara metode serta alat uji yang digunakan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kuat tekan dan modulus elastisitas mencapai
nilai tertinggi pada penambahan 10% abu kulit
kopi baik pada umur uji 28 dan 56 hari.
Pada penambahan 15% abu kulit kopi terjadi
penurunan baik kuat tekan maupun modulus
elastisitas akibat tingginya kandungan CaO yang
cukup tinggi serta terbentunya pori akibat
meningkatnya faktor air semen.
Abu kulit kopi dalam penelitian ini bertindak
sebagai filler jika dilihat dari ukuran partikel yang
digunakan.
Hubungan antara kuat tekan dan modulus
elastisitas yang diperoleh dari penelitian ini
menunjukkan nilai yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan hubungan yang terdapat
pada SNI
Saran
Perlu dilakukan penelitian mengenai jumlah
senyawa kimia kulit kopi dengan metode yang
berbeda.
Perlu dilakukan penelitian mengenai abu kulit
kopi sebagai bahan pengganti sebagian semen.
Perlu dilakukan penelitian kuat tekan dan
modulus elastisitas beton pada umur lebih dari 56
hari.
UCAPAN TERIMA KASIH
Husaini, U. (1995). Pengantar Statistik, Bu-mi
Aksara Jakarta, Jakarta.
Salain, I M. A. Karyawan. 2006. Hubungan
Antara Modulus Elastisitas Dengan Kuat
Tekan Pada Beton yang Dibuat Dengan
Menggunakan Semen Portland-Pozzolan
Maupun Semen Portland Tipe I. Jurnal Ilmiah
Teknik Sipil. Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Udayana, Vol. 10, No. 1,
Januari 2006.
Anonimous. 1992. ASTM C-618-92a fineness of
portland cement. ASTM, America.
Anonimus. 1995. SNI 03-2834-2000 Tata Cara
Pembuatan Rencana Campuran Beton
Normal. Badan Standar Nasional Indonesia,
Jakarta.
Bustnes, Moosberg, H. 2004. Steel Slag As Filler
Material In Concrete. Swedish Cement and
Concrete research Institute, Sweden.
LAMPIRAN
Gambar 4 Proses pencampuran beton
Gambar 5 Proses pengujian slump
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terimakasih atas segala bantuan baik tenaga
maupun moril yang telah diberikan semua pihak
yang ikut terlibat.
DAFTAR PUSTAKA
Brooks, J. J. and Nenvile, A. M. 1987. Concrete
Technology. Longman Group, UK, London.
Murdock, L. J., Brooks, K. M., (Terjemahan
Stepanus Hindarto). 1999. Bahan dan Praktek
Beton, Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta.
Gambar 6 Proses pengujian kuat desak dan
perpendekan beton
IX-5
PENGARUH PENAMBAHAN ABU KULIT KOPI TERHADAP KUAT TEKAN
DAN MODULUS ELASTISITAS BETON
I Gusti Ngurah Sasmitha1, I Ketut Sudarsana2, Anak Agung Gede Sutapa2
e-mail: ngurah.sasmitha@gmail.com
Abstrak : Pengaruh penambahan limbah seperti abu sekam padi dan abu terbang pada kuat tekan (f’c)
dan modulus elastisitas (E) beton telah dilakukan. Abu kulit kopi merupakan hasil pembakaran limbah
kulit kopi pada proses penggilingan kopi. Jumlah benda uji silinder yang digunakan adalah tiga buah
untuk setiap perlakuan tanpa pengulangan dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Komposisi
campuran beton diperoleh berdasarkan rancangan campuran sesuai SNI 03-2834-2000 dengan target kuat
tekan 25 MPa. Semen yang digunakan pada penelitian ini adalah PC dengan variasi penambahan abu kulit
kopi : 5%, 10%, dan 15% terhadap berat semen. Perawatan beton dilakukan dengan cara perendaman.
Pengujian f’c dan E dilakukan pada umur 28 dan 56 hari. Hasil penelitian menunjukan pada penambahan
10% abu kulit kopi terjadi peningkatan maksimum sebesar 11,54% pada umur uji 28 hari dan 16,67%
pada umur uji 56 hari untuk f’c beton dibandingkan tanpa penambahan abu kulit kopi. Sedangkan nilai E
pada penambahan yang sama diperoleh peningkatan sebesar 6,42% pada umur uji 28 hari dan 25,96%
pada umur uji 56 hari dibandingkan tanpa penambahan abu kulit kopi. Pada penambahan 15% justru
terjadi penurunan baik f’c dan E. Hubungan antara f’c dan E pada penelitian ini menunjukkan nilai yang
lebih rendah dibandingkan hubungan yang terdapat pada SNI.
Kata kunci : abu kulit kopi, kuat tekan, modulus elastisitas
EFFECT OF ADDITIONING COFFE SKIN ASH ON COMPRESSION STRENGTH
AND ELASTIC MODULUS OF CONCRETE
Abstract : aditioning effect of waste like paddy ash and fly ash against compression strength (f’c) and
elastic modulus (E) has been studied. Coffe skin ash from burning waste skin coffe on coffe grinding
process. The number of cylindrical specimen used is three pieces for each treatment without repetition
with a diameter of 150 mm and height 300 mm. The composition of the concrete mixture is obtained by
mix design in accordance with SNI 03-2834-2000 target of compression strength is 25 MPa. The cement
used in this study is PC with variation of additioning coffe skin ash is: 5%, 10%, and 15% of cement
weight. Concrete maintenance is by soaking. Testing of f’c and E performed at 28 and 56 days. Results
showed the addition of 10% coffe skin ash increased to a maximum of 11,54% at the age of 28 days and
16,67% at the age of 56 days to test the concrete f'c than without the addition of coffe skin ash. While the
value of E at the same additions obtained an increase of 6,42% at the age of 28 days and 25,96% at 56
days compared to the test without the addition of coffee skin ash. In addition 15% actually decreased both
f'c and E. Relation between f’c and E in this study showed a lower value than the relationships contained
in the SNI.
Keywords : Coffe skin ash, compression strength, elastic modulus
PENDAHULUAN
Penggunaan limbah pada pembuatan beton telah
banyak diteliti. Abu sekam padi dan abu terbang
merupakan limbah yang paling sering digunakan.
Penambahan limbah ini dapat berfungsi sebagai
filler jika ukuran partikel terendah yang dideteksi
berukuran 75μm (ASTM 115-96), maupun pozzolan
jika senyawa yang terkandung adalah silika dan
alumina yang tidak memiliki sifat semen namun
karena adanya air dan kalsium hidroksida pada
semen dapat mengeras (SNI 15-0302-2004). Abu
kulit kopi merupakan hasil pembakaran kulit kopi
limbah hasil penggilingan biji kopi, limbah ini
jumlahnya sangat banyak di Kecamatan Pupuan,
Tabanan, Bali, Namun pemanfaatannya sangat
terbatas. Selain kuat tekan beton, modulus elastisitas
merupakan parameter yang diperlukan dalam
menentukan kualitas beton. Modulus elastisitas
dipengaruhi oleh bahan pembentuk beton sendiri.
Modulus elastisitas beton dapat ditentukan nilainya
berdasarkan persamaan linear dengan f’c sebagai
parameter penentu tanpa memperhatikan material
pembentuk, jenis semen dan bahan tambahan yang
digunakan pada beton tersebut (03-2847-2002).
Dikarenakan adanya penambahan abu kulit kopi
yang pada penelitian ini permasalahan yang
kemudian tibul adalah sejauh mana pengaruh
penambahan abu kulit kopi terhadap kuat tekan dan
modulus elastisitas beton yang dihasilkan.
Berdasarkan pengaruh abu kulit kopi tersebut
kemudian ingin diketahui bagaimana hubungan
antara kuat tekan dan modulus elastisitasnya.
IX-1
Pengaruh Penambahan Abu Kulit Kopi
Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ………………………………………………………… (Sasmitha, Sudarsana , Sutapa)
MATERI DAN METODE
Materi
Pada penelitian ini digunakan bahan pembentuk
yang sama seperti beton normal yaitu air, semen,
agregat halus dan agregat kasar. Agregat halus yang
digunakan berasal dari Karangasem dan masuk
dalam batas zone 2. Agregat kasar yang digunakan
merupakan batu pecah dengan ukuran maksimum
butir adalah 20 mm. Air yang digunakan berasal dari
PDAM yang terdapat di Laboratorium Teknologi
Bahan, Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana.
Untuk perekat digunakan semen PC. Abu kulit kopi
yang digunakan sebagai bahan tambahan merupakan
hasil pembakaran kulit kopi pada suhu 900oC selama
12 jam dengan ukuran partikel yang tembus ayakan
no. 200 (75μm), kandungan unsur yang terkandung
dalam abu kulit kopi diperoleh berdasarkan metode
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) di
laboratorium Kimia Analitik, Fakultas MIPA,
Universitas Udayana, Bali. Dari unsur tersebut
kemudian dilakukan pendekatan dengan metode
perbandingan massa atom relatif dan massa molekul
relatif untuk memperoleh persentase senyawa yang
terkandung (Tabel 1)
Tabel 1. Persentase senyawa abu kulit kopi
Senyawa
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
Mg2O3
Senyawa lain
Persentase
39,392
0,649
3,373
2,075
8,764
45,747
Pencampuran dilakukan dengan bantuan mesin
pencampur dan pemadatan dilakukan dengan
bantuan meja penggetar. Benda uji yang telah
dicetak dibiarkan selama 24 jam sebelum akhirnya
cetakan benda uji dibuka. Perawatan beton
dilakukan dengan perendaman. Pengujian dilakukan
setelah beton berumur 28 dan 56 hari dengan tiga
buah benda uji untuk masing-masing variasi
penambahan abu kulit kopi, pengujian perpendekan
beton akibat beban tekan dilakukan dengan alat dial
gauge (Gambar 3).
Gambar 3. Proses pengukuran perpendekan beton
Untuk dapat membuat kurva hubungan
regangan dan tegangan, pencatatan perpendekan
beton dilakukan setiap peningkatan beban 20 KN
hingga mencapai beban batas. Dari kurva tegangan
dan regangan yang diperoleh, kemudian dihitung
nilai modulus elastisitas beton (E) untuk setiap
perlakuan dengan menggunakan rumusan dari
ASTM 469-95 sebagai berikut:
�� =
� −�
� −0,00005
Sifat fisik dari bahan pembentuk beton yang
digunakan pada penelitian ini diperlihatkan pada
Tabel 2. Gradasi agregat yang digunakan sesuai
dengan SNI 03-2834-2000 ditunjukkan pada
Gambar 1 dan Gambar 2.
Dimana :
Ec : modulus elastisitas beton
S2 : 40% dari tegangan batas (MPa)
S1 : tegangan pada saat regangan 0,00005 (MPa)
ε2 : regangan longitudinal akibat tegangan S2
Metode
Berdasarkan data Ec dan kuat tekan yang
diperoleh dari berbagai variasi penambahan serta
umur uji kemudian dilakukan analisis regresi untuk
mendapatkan hubungan Ec dan f’c. dalam analisis
tersebut digunakan nilai rata-rata yang diperoleh
dari benda uji yang tersedia.
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini
adalah silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi
300 mm. Jumlah benda uji yang digunakan dalam
penelitian ini adalah tiga buah untuk setiap variasi
penambahan abu kulit. Perbandingan bahan
pembentuk beton diperoleh dengan rancangan
campuran yang sesuai dengan SNI 03-2843-2000
dengan target kekuatan 25 MPa dan Fas 0,5.
Sebelum dicampur, agregat halus dan agregat kasar
dikondisikan Saturated Surface Dry (SSD) untuk
mencegah terjadinya penyerapan air oleh agregat.
IX-2
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
Sifat Fisik
Berat Satuan (Kg/m3)
Berat Jenis SSD
Penyerapan Air (%)
Kadar Lumpur (%)
Kadar Air
Keausan
Tabel 2. Sifat fisik bahan pembentuk beton
Bahan Pembentuk Beton
Agregat Halus
Agregat Kasar
PC
1460
1435
1293
2,463
2,674
2,811
0,800
2,941
0,700
0,605
1,626
22,200
-
100
95.59
90
100
100
88.95
90
60
50
41.53
40
Batas atas
30
Gradasi
Digunakan
batas bawah
16.81
20
10
0 0
0
0
0.15
0.3
0.6
1.18
95
100
80
80.12
Lolos ayakan (%)
lolos ayakan (%)
80
70
Abu Kulit Kopi
425
-
2.36
4.75
70
60
50
40
30
Batas atas
30
Batas bawah
20
Gradasi
digunakan
10
9.5
Ukuran ayakan (mm)
Gambar 1 Gradasi agregat halus
0
0
0
4.76
9.52
19
38.1
Ukuran ayakan (mm)
Gambar 2 Gradasi agregat halus
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Penurunan nilai slump yang terjadi akibat
penambahan abu kulit kopi ditampilkan pada
Tabel 3. Sedangkan nilai dari kuat tekan dan
modulus elastisitas untuk setiap variasi
penambahan abu kulit kopi dan umur uji
diberikan pada Tabel 4.
Tabel 3 Nilai slump beton untuk berbagai persentase abu kulit kopi
Nilai slump (mm)
Persentase abu
Sebelum
Setelah
Pencampuran
kulit kopi
penambahan
penambahan
air
air
I
100
0%
II
100
I
60
90
5%
II
65
90
I
30
110
10%
II
30
115
I
15
125
15%
II
13
120
Persentase
penambahan air
10%
10%
25%
25%
40%
40%
IX-3
Pengaruh Penambahan Abu Kulit Kopi
Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ………………………………………………………… (Sasmitha, Sudarsana , Sutapa)
Tabel 4 Kuat tekan dan modulus elastisitas beton untuk setiap variasi penambahan dan umur uji beton
Umur Uji beton
Persentase
penambahan abu
28 Hari
56 Hari
kulit kopi
f’c (MPa)
E (MPa)
f’c (MPa)
E (MPa)
0%
29,42
12755,904
33,96
13036,905
5%
30,56
13116,513
36,22
14015,132
10%
32,82
13535,436
39,61
16421,922
15%
26,03
12384,212
28,29
12594,131
Berdasarkan Tabel 3 terlihat bahwa terjadi
penurunan dari nilai slump akibat penambahan
abu kulit kopi. Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa
nilai kuat tekan
dan modulus elastisitas
meningkat dengan penambahan 5% dan 10% baik
dalam umur uji 28 dan 56 hari jika dibandingkan
dengan tanpa penambahan abu kulit kopi.
Sedangkan pada penambahan abu kulit kopi
sebesar 15% justru terjadi penurunan kuat tekan
dan modulus elastisitas dibandingkan dengan
tanpa penambahan abu kulit kopi. Namun
demikian, untuk persentase penambahan yang
sama, beton dengan umur uji 56 hari
menghasilkan kuat tekan dan modulus elastisitas
yang lebih tinggi dibandingkan pada umur uji 28
hari.
Hubungan antara Kuat Tekan dan Modulus
Elastisitas
Berdasarkan data kuat tekan dan modulus
elastisitas yang diperoleh, kemudian di plot
kedalam diagram pencar untuk melihat
kecenderungan hubungan antara kedua parameter
kualitas beton tersebut yang disajikan pada
Gambar 3.
Modulus Elastisitas (MPa)
20000
15000
10000
Beton Umur
28 Hari
Beton Umur
56 hari
5000
0
20
30
Kuat Tekan Beton (MPa)
40
Gambar 3 Hubungan kuat tekan dengan modulus
elastisitas berdasarkan data yang diperoleh dari
penelitian
Dari Gambar 3 terlihat bahwa kecenderungan
hubungan kuat tekan dan modulus elastisitas dari
penelitian adalah linear, hal ini sesuai dengan
rumusan empiris yang terdapat pada SNI 032847-2002.
Kemudian
dianalisis
dengan
pendekatan linear tanpa konstanta antara akar
IX-4
kuadrat kuat tekan beton √�′� dengan modulus
elastisitas beton (E) untuk memperoleh hubungan
yang sesuai dengan penelitian ini. Persamaan
yang diperoleh berdasarkan √�′� dan E pada
penelitian ini adalah =
, 9 √�′� .
Pembahasan
Kandungan SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 yang
kurang dari syarat minimum 70% berdasarkan
ASTM 618 menyebabkan abu kulit kopi tidak
dapat dimasukkan dalam ketiga kelas yang
terdapat dalam aturan tersebut. Namun, jika
dilihat dari kandungan CaO yang terdapat pada
abu kulit kopi tersebut abu kulit kopi dapat
diklasifikasikan dalam kelas C pada ASTM 618.
Sehingga dalam penelitian ini abu kulit kopi
bertindak sebagai filler karena ukuran partikel
yang digunakan hanya yang melalui ayakan no.
200 (75 μm) sesuai dengan batas deteksi terendah
berdasarkan ASTM 115-96.
Kuat tekan dan modulus elastisitas menigkat
pada penambahan abu kulit kopi 5% dan 10%,
namun penurunan terjadi pada kuat tekan dan
modulus elastisitas pada penambahan 15% abu
kulit kopi. Penurunan kuat tekan dan modulus
elastisitas ini terjadi karena kandungan CaO pada
abu kulit kopi cukup tinggi. CaO yang tinggi
dapat menyebabkan meningkatnya panas hidrasi
serta menyebabkan terjadinya susut sehingga
terbentuk retak pada beton. Dengan terjadinya
retak, kepadatan yang dimiliki oleh beton tersebut
akan berkurang, akibatnya kemampuan beton
untuk menahan beban desak berkurang (Bustnes
,2004).
Penurunan nilai slump terjadi akibat abu kulit
kopi yang menyerap air pada campuran beton.
Untuk mempertahankan nilai slump dilakukan
penambahan air. Penambahan air mengakibatkan
rasio berat air dan semen (faktor air semen) dari
beton yang telah direncanakan bertambah.
Bertambahnya nilai faktor air semen ini juga
berakibat pada terbentuknya pori di dalam beton
yang dapat mengurangi kepadatan beton sehingga
kemampuannya dalam menahan beban desak dan
perpendekan beton berkurang (Salain, 2006).
Jurnal Ilmiah Elektronik Infrastruktur Teknik Sipil
Hubungan kuat tekan dengan modulus
elastisitas pada penelitian ini menunjukkan nilai
yang linear. Persamaan yang diperoleh untuk
menggambarkan hubungan kuat tekan dan
modulus elastisitas adalah � =
, 9 √�′� .
Persamaan ini jauh lebih rendah dari hubungan
empiris yang terdapat pada SNI yaitu =
00 √�′� , hal ini terjadi dapat disebabkan oleh
jumlah benda uji yang terbatas maupun perbedaan
antara metode serta alat uji yang digunakan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kuat tekan dan modulus elastisitas mencapai
nilai tertinggi pada penambahan 10% abu kulit
kopi baik pada umur uji 28 dan 56 hari.
Pada penambahan 15% abu kulit kopi terjadi
penurunan baik kuat tekan maupun modulus
elastisitas akibat tingginya kandungan CaO yang
cukup tinggi serta terbentunya pori akibat
meningkatnya faktor air semen.
Abu kulit kopi dalam penelitian ini bertindak
sebagai filler jika dilihat dari ukuran partikel yang
digunakan.
Hubungan antara kuat tekan dan modulus
elastisitas yang diperoleh dari penelitian ini
menunjukkan nilai yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan hubungan yang terdapat
pada SNI
Saran
Perlu dilakukan penelitian mengenai jumlah
senyawa kimia kulit kopi dengan metode yang
berbeda.
Perlu dilakukan penelitian mengenai abu kulit
kopi sebagai bahan pengganti sebagian semen.
Perlu dilakukan penelitian kuat tekan dan
modulus elastisitas beton pada umur lebih dari 56
hari.
UCAPAN TERIMA KASIH
Husaini, U. (1995). Pengantar Statistik, Bu-mi
Aksara Jakarta, Jakarta.
Salain, I M. A. Karyawan. 2006. Hubungan
Antara Modulus Elastisitas Dengan Kuat
Tekan Pada Beton yang Dibuat Dengan
Menggunakan Semen Portland-Pozzolan
Maupun Semen Portland Tipe I. Jurnal Ilmiah
Teknik Sipil. Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Udayana, Vol. 10, No. 1,
Januari 2006.
Anonimous. 1992. ASTM C-618-92a fineness of
portland cement. ASTM, America.
Anonimus. 1995. SNI 03-2834-2000 Tata Cara
Pembuatan Rencana Campuran Beton
Normal. Badan Standar Nasional Indonesia,
Jakarta.
Bustnes, Moosberg, H. 2004. Steel Slag As Filler
Material In Concrete. Swedish Cement and
Concrete research Institute, Sweden.
LAMPIRAN
Gambar 4 Proses pencampuran beton
Gambar 5 Proses pengujian slump
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terimakasih atas segala bantuan baik tenaga
maupun moril yang telah diberikan semua pihak
yang ikut terlibat.
DAFTAR PUSTAKA
Brooks, J. J. and Nenvile, A. M. 1987. Concrete
Technology. Longman Group, UK, London.
Murdock, L. J., Brooks, K. M., (Terjemahan
Stepanus Hindarto). 1999. Bahan dan Praktek
Beton, Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta.
Gambar 6 Proses pengujian kuat desak dan
perpendekan beton
IX-5