Analisa Sifat Mekanik Beton Ringan Non Autoclaved Aerated Concrete Dengan Substitusi Fly Ash Dan Bottom Ash
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dengan semakin pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di
bidang konstruksi, maka kita didorong untuk lebih memperhatikan standar mutu
serta produktivitas kerja untuk dapat berperan serta dalam meningkatkan
pembangunan konstruksi agar lebih baik dan berkualitas. Oleh karena itu,
diperlukan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik
dibandingkan bahan bangunan yang sudah ada selama ini. Beton merupakan salah
satu bahan bangunan yang banyak dipakai dan juga perkembangan inovasi dan
teknologinya terus berjalan pesat. Salah satu perkembangan inovasinya adalah
adalah Beton Ringan (Lightweight Concrete).
Menurut (SNI 3402-2008) Beton ringan adalah beton yang memiliki berat
jenis lebih ringan daripada beton pada umumnya. Beton biasa memiliki berat jenis
yang tinggi (sekitar 2400 kg/m3), sedangkan beton ringan mempunyai berat satuan
tidak lebih dari 1900 kg/m3. Pembuatan beton ringan pada prinsipnya dengan
memberikan campuran isian yang ringan, campuran itu bisa berupa Styrofoam,
batu apung, foam agent, dan abu terbang. Dalam penelitian ini direncanakan
beton ringan non autoclaved aerated concrete (NAAC) dengan menggunakan
foaming agent, kerikil sebagai agregat kasar, serta fly ash dan bottom ash sebagai
substitusi semen dan pasir. Fly ash dan bottom ash merupakan limbah dari
batubara yang diperoleh dari industri.
Berdasarkan PP. No.85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan
berbahaya dan beracun (B3), fly ash dan bottom ash dikategorikan sebagai
limbah B3 karena terdapat kandungan oksida logam berat yang akan mencemari
lingkungan. Bahan berbahaya dan beracun (B3) adalah sisa suatu usaha dan atau
kegiatan yang mengandung bahan berbahaya beracun yang karena sifat dan atau
konsentrasinya dan atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung
dapat mencemarkan dan atau merusak lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan
hidup manusia serta makhluk hidup lain. Salah satu penanganan lingkungan yang
1
Universitas Sumatera Utara
dapat diterapkan adalah memanfaatkan limbah fly ash dan bottom ash untuk
keperluan bahan bangunan dalam pembuatan beton.
Fly ash adalah hasil yang diperoleh dari pembakaran batubara dan
merupakan material berbentuk butiran yang sangat halus yang komponen
terbanyaknya adalah 72,2% Silika berdasarkan hasil pengujian dari balai riset dan
standarisasi industri Medan. Sifat fly ash hampir sama dengan semen yang
berfungsi sebagai perekat yang baik, sehingga dianggap mampu mengurangi
penggunaan semen agar dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan. Sedangkan
bottom ash merupakan material yang tidak terbakar dengan sempurna dari
pembakaran batubara. Bottom ash mempunyai ukuran partikel yang lebih besar
dan lebih berat dari fly ash dengan karakteristik berwarna abu-abu gelap
berbentuk butiran berporos sehingga dianggap mampu mengurangi penggunaan
agregat halus.
Tabel 1.1 Unsur yang terkandung dalam Fly ash
No
Parameter
Satuan
Hasil
Metode
1
Silika sebagai SiO2
%
72,2
Gravimetri
2
Aluminium sebagai Al2O3
%
18,8
Perhitungan
3
Besi sebagai Fe2O3
%
0,79
AAS
4
Kalsium sebagai CaO
%
4,79
Tritimetri
5
Magnesium sebagai MgO
%
3,50
Gravimetri
6
Sodium sebagai Na2O
%
0,03
AAS
7
Potasium sebagai K2O
%
0,04
AAS
8
Fosfor sebagai P2O5
%
0,19
Spektrofotometri
9
Sulfur (S)
%
2,12
Gravimetri
10
Mangan
mg/Kg
81,8
AAS
Sumber : Laboratorium Penguji, Balai riset dan standarisasi industri Medan
2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2. Unsur yang terkandung dalam Bottom ash
No
Parameter
Satuan
Hasil
Metode
1
Silika sebagai SiO2
%
53,4
Gravimetri
2
Aluminium sebagai Al2O3
%
6,77
Perhitungan
3
Besi sebagai Fe2O3
%
1,27
AAS
4
Kalsium sebagai CaO
%
8,74
Tritimetri
5
Magnesium sebagai MgO
%
4,12
Gravimetri
6
Sodium sebagai Na2O
%
0,06
AAS
7
Potasium sebagai K2O
%
0,08
AAS
8
Fosfor sebagai P2O5
%
0,13
Spektrofotometri
9
Sulfur (S)
%
1,05
Gravimetri
10
Mangan
mg/Kg
404
AAS
Sumber : Laboratorium Penguji, Balai riset dan standarisasi industri Medan
Fly ash dan bottom ash yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari
PT. SOCI MAS. Oleh karena itu, penggunaan fly ash dan bottom ash sebagai
substitusi dalam pembuatan beton ringan non
autoclaved aerated concrete
(NAAC) diharapkan dapat meningkatkan kualitas beton, juga sekalian
mendukung gerakan ramah lingkungan, karena kita dapat memanfaatkan limbah
dari batubara yang tidak terpakai agar tidak mencemari lingkungan.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka masalah yang
diangkat dalam penelitian ini adalah:
1. Karakteristik material fly ash dan bottom ash dari PT. SOCI MAS
2. Optimasi kadar penggunaan fly ash dan bottom ash terhadap sifat mekanik
beton ringan non autoclaved aerated concrete
3.
Sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
3
Universitas Sumatera Utara
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk :
1. Mengetahui kadar penggunaan fly ash dan bottom ash yang optimal terhadap
kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
2. Mengetahui sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
3. Perbandingan sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
dengan dan tanpa menggunakan fly ash dan bottom ash
1.4. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan :
1. Memberikan hasil tentang pengaruh penambahan fly ash dan bottom ash
terhadap kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
2. Mengurangi dampak limbah fly ash dan bottom ash bagi lingkungan
3. Fly ash dan bottom ash dapat dijadikan substitusi bahan campuran untuk
pembuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
4. Mengetahui kadar penggunaan fly ash dan bottom ash yang optimal terhadap
kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
1.5. Ruang Lingkup/Batasan Masalah
Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang
dibatasi untuk mencapai maksud dan tujuan, yaitu :
1. Fly ash dan bottom ash yang digunakan berasal dari PT. SOCI MAS
2. Pengujian yang dilakukan adalah :
Kuat tekan
Kuat tarik belah
Absorbsi
3. Pengujian kuat tekan, kuat tarik belah, dan absorbsi dilakukan pada 28 hari
4. Mutu beton ringan NAAC rencana f’c 10 MPa
5. Ukuran bottom ash yang digunakan yaitu lolos saringan No. 4 (4,75mm) dan
ukuran fly ash yang digunakan yaitu lolos saringan No.200
4
Universitas Sumatera Utara
6. Variasi penggunaan fly ash dan bottom ash dengan mengurangi jumlah semen
dan agregat halus mulai dari 0%, 10%, 20%, 30% dari berat semen dan
agregat halus dengan benda uji masing-masing 9 buah untuk setiap komposisi
benda uji.
7. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
8. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi
30 cm.
30 cm
15 cm
1.6. Metode Penelitian
Metode yang akan digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah
melakukan pengujian di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Benda Uji
Dalam penelitian ini yang akan diuji adalah benda uji berbentuk silinder
dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.3. Jumlah dan variasi Sampel Benda Uji
Benda Uji
Persentase fly ash
Persentase bottom ash
(FA)
(BA)
Pengujian
Persentase fly ash dan
bottom ash
( 50% FA : 50% BA )
10 %
20%
30%
10%
20%
30%
0% 10%
20%
30%
Silinder
Kuat tekan
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Silinder
Tarik belah
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Silinder
Absorbsi
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Jumlah benda uji
Total
90
Saat ini beton ringan banyak digunakan sebagai pengganti batubata. Dari
teknologi pembuatannya dikenal ada 2 (dua) jenis, yaitu :
1. Autoclaved Aerated Concrate (AAC)
Pembuatan beton ringan
AAC
yaitu dengan menggunakan autoclaved
chamber. Beton AAC mengalami pengeringan dalam Oven Autoclave
bertekanan tinggi dan diberi uap panas. Suhu di dalam autoclave chamber
sekitar 183 derajat celcius. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau
pematangan agar benda uji benar-benar kering, dan dalam pembuatannya
beton ringan AAC menggunakan alumunium pasta sebagai bahan
pengembang untuk membuat beton menjadi lebih ringan.
2. Non Autoclave Aerated Concrete (NAAC)
Beton ringan NAAC adalah beton ringan yang mengalami proses pengeringan
secara alami. Pada penelitian ini bermaksud untuk mengembangkan beton
ringan NAAC dengan substitusi fly ash dan bottom ash sebagai substitusi
dari semen dan agregat halus, dan dalam pembuatannya beton ringan NAAC
menggunakan foaming agent sebagai bahan pengembang untuk membuat
beton menjadi lebih ringan.
6
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dengan semakin pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di
bidang konstruksi, maka kita didorong untuk lebih memperhatikan standar mutu
serta produktivitas kerja untuk dapat berperan serta dalam meningkatkan
pembangunan konstruksi agar lebih baik dan berkualitas. Oleh karena itu,
diperlukan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik
dibandingkan bahan bangunan yang sudah ada selama ini. Beton merupakan salah
satu bahan bangunan yang banyak dipakai dan juga perkembangan inovasi dan
teknologinya terus berjalan pesat. Salah satu perkembangan inovasinya adalah
adalah Beton Ringan (Lightweight Concrete).
Menurut (SNI 3402-2008) Beton ringan adalah beton yang memiliki berat
jenis lebih ringan daripada beton pada umumnya. Beton biasa memiliki berat jenis
yang tinggi (sekitar 2400 kg/m3), sedangkan beton ringan mempunyai berat satuan
tidak lebih dari 1900 kg/m3. Pembuatan beton ringan pada prinsipnya dengan
memberikan campuran isian yang ringan, campuran itu bisa berupa Styrofoam,
batu apung, foam agent, dan abu terbang. Dalam penelitian ini direncanakan
beton ringan non autoclaved aerated concrete (NAAC) dengan menggunakan
foaming agent, kerikil sebagai agregat kasar, serta fly ash dan bottom ash sebagai
substitusi semen dan pasir. Fly ash dan bottom ash merupakan limbah dari
batubara yang diperoleh dari industri.
Berdasarkan PP. No.85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan
berbahaya dan beracun (B3), fly ash dan bottom ash dikategorikan sebagai
limbah B3 karena terdapat kandungan oksida logam berat yang akan mencemari
lingkungan. Bahan berbahaya dan beracun (B3) adalah sisa suatu usaha dan atau
kegiatan yang mengandung bahan berbahaya beracun yang karena sifat dan atau
konsentrasinya dan atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung
dapat mencemarkan dan atau merusak lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan
hidup manusia serta makhluk hidup lain. Salah satu penanganan lingkungan yang
1
Universitas Sumatera Utara
dapat diterapkan adalah memanfaatkan limbah fly ash dan bottom ash untuk
keperluan bahan bangunan dalam pembuatan beton.
Fly ash adalah hasil yang diperoleh dari pembakaran batubara dan
merupakan material berbentuk butiran yang sangat halus yang komponen
terbanyaknya adalah 72,2% Silika berdasarkan hasil pengujian dari balai riset dan
standarisasi industri Medan. Sifat fly ash hampir sama dengan semen yang
berfungsi sebagai perekat yang baik, sehingga dianggap mampu mengurangi
penggunaan semen agar dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan. Sedangkan
bottom ash merupakan material yang tidak terbakar dengan sempurna dari
pembakaran batubara. Bottom ash mempunyai ukuran partikel yang lebih besar
dan lebih berat dari fly ash dengan karakteristik berwarna abu-abu gelap
berbentuk butiran berporos sehingga dianggap mampu mengurangi penggunaan
agregat halus.
Tabel 1.1 Unsur yang terkandung dalam Fly ash
No
Parameter
Satuan
Hasil
Metode
1
Silika sebagai SiO2
%
72,2
Gravimetri
2
Aluminium sebagai Al2O3
%
18,8
Perhitungan
3
Besi sebagai Fe2O3
%
0,79
AAS
4
Kalsium sebagai CaO
%
4,79
Tritimetri
5
Magnesium sebagai MgO
%
3,50
Gravimetri
6
Sodium sebagai Na2O
%
0,03
AAS
7
Potasium sebagai K2O
%
0,04
AAS
8
Fosfor sebagai P2O5
%
0,19
Spektrofotometri
9
Sulfur (S)
%
2,12
Gravimetri
10
Mangan
mg/Kg
81,8
AAS
Sumber : Laboratorium Penguji, Balai riset dan standarisasi industri Medan
2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2. Unsur yang terkandung dalam Bottom ash
No
Parameter
Satuan
Hasil
Metode
1
Silika sebagai SiO2
%
53,4
Gravimetri
2
Aluminium sebagai Al2O3
%
6,77
Perhitungan
3
Besi sebagai Fe2O3
%
1,27
AAS
4
Kalsium sebagai CaO
%
8,74
Tritimetri
5
Magnesium sebagai MgO
%
4,12
Gravimetri
6
Sodium sebagai Na2O
%
0,06
AAS
7
Potasium sebagai K2O
%
0,08
AAS
8
Fosfor sebagai P2O5
%
0,13
Spektrofotometri
9
Sulfur (S)
%
1,05
Gravimetri
10
Mangan
mg/Kg
404
AAS
Sumber : Laboratorium Penguji, Balai riset dan standarisasi industri Medan
Fly ash dan bottom ash yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari
PT. SOCI MAS. Oleh karena itu, penggunaan fly ash dan bottom ash sebagai
substitusi dalam pembuatan beton ringan non
autoclaved aerated concrete
(NAAC) diharapkan dapat meningkatkan kualitas beton, juga sekalian
mendukung gerakan ramah lingkungan, karena kita dapat memanfaatkan limbah
dari batubara yang tidak terpakai agar tidak mencemari lingkungan.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka masalah yang
diangkat dalam penelitian ini adalah:
1. Karakteristik material fly ash dan bottom ash dari PT. SOCI MAS
2. Optimasi kadar penggunaan fly ash dan bottom ash terhadap sifat mekanik
beton ringan non autoclaved aerated concrete
3.
Sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
3
Universitas Sumatera Utara
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk :
1. Mengetahui kadar penggunaan fly ash dan bottom ash yang optimal terhadap
kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
2. Mengetahui sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
3. Perbandingan sifat mekanik beton ringan non autoclaved aerated concrete
dengan dan tanpa menggunakan fly ash dan bottom ash
1.4. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan :
1. Memberikan hasil tentang pengaruh penambahan fly ash dan bottom ash
terhadap kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
2. Mengurangi dampak limbah fly ash dan bottom ash bagi lingkungan
3. Fly ash dan bottom ash dapat dijadikan substitusi bahan campuran untuk
pembuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
4. Mengetahui kadar penggunaan fly ash dan bottom ash yang optimal terhadap
kekuatan beton ringan non autoclaved aerated concrete
1.5. Ruang Lingkup/Batasan Masalah
Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang
dibatasi untuk mencapai maksud dan tujuan, yaitu :
1. Fly ash dan bottom ash yang digunakan berasal dari PT. SOCI MAS
2. Pengujian yang dilakukan adalah :
Kuat tekan
Kuat tarik belah
Absorbsi
3. Pengujian kuat tekan, kuat tarik belah, dan absorbsi dilakukan pada 28 hari
4. Mutu beton ringan NAAC rencana f’c 10 MPa
5. Ukuran bottom ash yang digunakan yaitu lolos saringan No. 4 (4,75mm) dan
ukuran fly ash yang digunakan yaitu lolos saringan No.200
4
Universitas Sumatera Utara
6. Variasi penggunaan fly ash dan bottom ash dengan mengurangi jumlah semen
dan agregat halus mulai dari 0%, 10%, 20%, 30% dari berat semen dan
agregat halus dengan benda uji masing-masing 9 buah untuk setiap komposisi
benda uji.
7. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
8. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi
30 cm.
30 cm
15 cm
1.6. Metode Penelitian
Metode yang akan digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah
melakukan pengujian di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Benda Uji
Dalam penelitian ini yang akan diuji adalah benda uji berbentuk silinder
dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.3. Jumlah dan variasi Sampel Benda Uji
Benda Uji
Persentase fly ash
Persentase bottom ash
(FA)
(BA)
Pengujian
Persentase fly ash dan
bottom ash
( 50% FA : 50% BA )
10 %
20%
30%
10%
20%
30%
0% 10%
20%
30%
Silinder
Kuat tekan
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Silinder
Tarik belah
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Silinder
Absorbsi
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Jumlah benda uji
Total
90
Saat ini beton ringan banyak digunakan sebagai pengganti batubata. Dari
teknologi pembuatannya dikenal ada 2 (dua) jenis, yaitu :
1. Autoclaved Aerated Concrate (AAC)
Pembuatan beton ringan
AAC
yaitu dengan menggunakan autoclaved
chamber. Beton AAC mengalami pengeringan dalam Oven Autoclave
bertekanan tinggi dan diberi uap panas. Suhu di dalam autoclave chamber
sekitar 183 derajat celcius. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau
pematangan agar benda uji benar-benar kering, dan dalam pembuatannya
beton ringan AAC menggunakan alumunium pasta sebagai bahan
pengembang untuk membuat beton menjadi lebih ringan.
2. Non Autoclave Aerated Concrete (NAAC)
Beton ringan NAAC adalah beton ringan yang mengalami proses pengeringan
secara alami. Pada penelitian ini bermaksud untuk mengembangkan beton
ringan NAAC dengan substitusi fly ash dan bottom ash sebagai substitusi
dari semen dan agregat halus, dan dalam pembuatannya beton ringan NAAC
menggunakan foaming agent sebagai bahan pengembang untuk membuat
beton menjadi lebih ringan.
6
Universitas Sumatera Utara