Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
162 Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
EFEKTIVITAS PENGGUNAAN ABU SEKAM PADI
SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN
DALAM PEMBUATAN BETON
Wahyu Aji Pamungkas
Program Studi Teknik Sipil, Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
ABSTRAK
Beton merupakan suatu material yang secara umum menjadi bahan utama dalam suatu bangunan
terutama pada bagian bangunan yakni struktur. Bahan beton tersebut diperoleh dengan cara
mencampur semen portland, air, agregat, dan terkadang bahan tambah yang bervariasi mulai
dari bahan kimia, bahan berserat, sampai bahan bangunan non-kimia pada perbandigan tertentu.
Pengembangan inovasi yang dilakukan diera sekarang trus mengalami penyempurnaan
pemanfaatan abu sekam padi untuk campuran beton kini sedang dikembangkan. Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui komposisi optimum penambahan abu sekam padi terhadap kuat tekan
beton, dengan penambahan kadar abu sekam padi 8%, 9%, 10%, 11%, dan 12%. Benda uji yang
digunakan adalah silinder berdiameter 15 cm dengan tinggi 30 cm sebanyak 18 buah dan
pengujian dilakukan pada umur 28 hari. Hasil analisis data pengujian kuat tekan beton dengan
abu sekam menunjukkan adanya peningkatan kuat tekan pada variasi 10% sebesar 25,70 Mpa
(1,48%) dibandingkan beton normal 22,39 Mpa. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa
penggunaan abu sekam padi dapat mengurangi penggunaan semen pada campuran beton.
Kata Kunci : abu sekam padi, beton, kuat tekan, semen
PENDAHULUAN
Beton merupakam suatu campuran antara semen, agregat halus dan agregat kasar,
dan air dengan tambahan adanya rongga-rongga udara. Campuran bahan-bahan yang
membentuk beton harus ditetapkan sedemikian rupa, sehingga menghasilkan beton yang
mudah dikerjakan, memenuhi kuat tekan rencana setelah mengeras dan cukup ekonomis
(Lakum, 2009). Kekuatan beton pada dasarnya sangat dipengaruhi oleh beberapa hal
diantaranya mutu agregat halus dan kasar, jenis semen, rasio w/c, dan lainnya.
Gabah biasanya mengandung ± 35% sekam dan 65% beras (BPS dan Kementrian
Pertanian, 2005-2007). Di samping beras, pertanian padi juga menghasilkan jerami,
merang, dan sekam. Sekam merupakan bahan buangan yang pembuangannya sering
menjadi masalah. Cara yang biasanya dilakukan untuk membuang sekam padi adalah
dengan cara membakar di tempat terbuka. Melalui pembakaran secara terkontrol sekam
diubah menjadi abu yang dapat menjadi sumber silika dalam bentuk amorphous.
Dari tabel 1 terlihat bahwa abu sekam padi mempunyai kandungan silika hingga
95,48%. Komposisi silika yang cukup besar pada abu sekam padi, membuat abu sekam
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo 163
padi menjadi bersifat pozzolan yang bila dicampur dengan semen menghasilkan kekuatan
yang lebih tinggi.
Tabel 1. Komposisi Kimia Abu Sekam Padi
Bahan
Temperatur
Origin° (%)
400° (%)
600° (%)
700° (%)
1000° (%)
SiO2 88.01 88.05 88.67 92.15 95.48
MgO 1.17 1.13 0.84 0.51 0.59 SO3 1.12 0.83 0.81 0.79 0.09 CaO 2.56 2.02 1.73 1.60 1.16 K2O 5.26 6.48 6.41 3.94 1.28
Na2O 0.79 0.76 1.09 0.99 0.73 TiO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Fe2O3 0.29 0.74 0.46 0.00 0.43
Sumber : HWANG, C.L, (2002)
Faktor air semen (fas) adalah perbandingan berat air dan berat semen yang
digunakan dalam adukan beton. Faktor air semen yang tinggi dapat menyebabkan beton
yang dihasilkan mempunyai kuat tekan yang rendah dan semakin rendah faktor air semen
kuat tekan beton semakin tinggi. Namun demikian, nilai faktor air semen yang semakin
rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Nilai faktor air semen
yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan, yaitu kesulitan dalam
pelaksanaan pemadatan yang akhirnya dapat menyebabkan mutu beton menurun. Oleh
sebab itu ada suatu nilai faktor air semen optimum yang menghasilkan kuat desak
maksimum. Umumnya nilai faktor air semen minimum untuk beton normal sekitar 0,4
dan maksimum 0,65 (Mulyono, 2003).
Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standar
menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan
kecepatan peningkatan beban tertentu dengan benda uji berupa silinder dengan ukuran
diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Selanjutnya benda uji ditekan dengan alat uji
sampai pecah. Beban tekan maksimum pada saat benda uji pecah dibagi luas penampang
benda uji merupakan nilai kuat desak beton yang dinyatakan dalam suatu Mpa atau
kg/cm2. Tata cara pengujian yang umum dipakai adalah standar ASTM C 39. Rumus yang
digunakan untuk untuk perhitungan kuat tekan beton adalah :
fʹc = 𝑃
𝐴
keterangan :
fʹc = kuat desak beton (Mpa)
P = beban maksimum (N)
A = luas penampang benda uji (mm2)
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
164 Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
Beton kinerja tinggi merupakan suatu inovasi pembuatan beton dalam usaha
untuk menciptakan beton yang memiliki kinerja yang lebih baik dari beton konvensional
(Raharja, dkk 2013). Abu sekam padi merupakan limbah hasil penggilingan padi yang
tidak terpakai bila tidak diolah dapat mencemari lingkungan. Abu sekam padi mudah
didapatkan di seluruh wilayah di Indonesia karena padi sebagai makanan pokok
penduduk Indonesia. Karakteristik abu sekam padi yang cukup halus dengan kandungan
silika aktif yang tinggi menjadi dasar penggunaan abu sekam padi sebagai bahan
pengganti sebagian semen dalam campuran beton. Penggantian sebagian semen
menggunakan abu sekam padi merupakan salah satu upaya menjadikan beton lebih ramah
lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan abu sekam
padi sebagai pengganti sebagian semen ditinjau dari kuat tekan dan modulus elastisitas
beton kinerja tinggi. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total 18
benda uji. Benda uji berbentuk silinder beton dengan diameter 7,62 cm (3 inch) dan tinggi
15,24 cm (6 inch) dan menggunakan variasi komposisi abu sekam padi 0% , 2,5% , 5% ,
7,5% , 10% dan 15%. Setiap jenis campuran beton dibuat 3 benda uji. Mutu beton yang
direncanakan adalah fc’ = 80 MPa. Uji kuat tekan dan modulus elastisitas dilakukan pada
umur 28 hari. Dari hasil uji dan perhitungan oleh Raharja, dkk (2013) didapat kuat tekan
beton yang disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Kuat tekan beton campuran abu sekam padi
No Kode
Keterangan Kuat tekan
Kuat tekan
rata-rata
Benda uji (Mpa) (Mpa)
1
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 0%
87,96
85,55 BKTN B 82,79
BKTN C 85,89
2
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 2,5%
92,10
88,65 BKTN B 84,86
BKTN C 89,00
3
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 5%
90,03
91,41 BKTN B 96,24
BKTN C 87,96
4
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 7,5%
97,28
94,17 BKTN B 90,03
BKTN C 95,21
5
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 10%
100,38
101,07 BKTN B 104,52
BKTN C 98,31
6
BKTN A Beton dengan kadar abu sekam
padi 15%
80,72
84,17 BKTN B 89,00
BKTN C 82,79
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo 165
METODE PENELITIAN
Prosedur yang dilakukan dalam penelitian yaitu, persiapan seluruh bahan material
seperti semen, pasir, krikil, dan abu sekam padi. Selanjutnya proses pencampuran semen,
pasir, dan batu agar menjadi beton segar. kemudian beton segar di campur dengan bahan
tambah berupa abu sekam padi dengan berbagai variasi 8%, 9%, 10%, 11%, 12% yang
diambil atau dikurangi dari berat semen. Selanjutnya siapkan cetakan berbentuk silinder
dengan ukuran diameter 30 cm dan tinggi 15 cm. Kemudian masukkan beton segar
dengan berbagai variasi tersebut kedalam cetakan. setelah 1 x 24jam lepas cetakan.
Selanjutnya proses pengeringan dilakukan dengan cara didiamkan selama 24 jam dalam
suhu kamar (27°C). Kemudian proses perendaman dilakukan agar terjadi proses hidrasi
antara semen dengan air. Tahap terakhir pengujian beton dilakukan pada saat beton
berumur 28 hari.
Untuk memperjelas alur kegiatan dalam penelitian ini dibuat bagan alir penelitian
seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Bagan alir penelitian
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
166 Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
Pengujian kuat tekan beton dilakukan untuk mengetahui kuat tekan hancur dari
benda uji. Pengujian kuat tekan dilakukan saat sampel berumur 28 hari. Jumlah beton
yang di uji adalah 18 beton dengan bentuk silinder. Yang terdiri dari 3 buah beton
normal, 3 buah beton dengan campuran 8% abu sekam padi, 3 buah beton dengan
campuran 9% abu sekam padi, 3 beton dengan campuran 10% abu sekam padi, 3 buah
beton dengan campuran 11% abu sekam padi, 3 buah beton dengan campuran 12% abu
sekam padi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Adukan Campuran Beton
Komposisi bahan campuran beton di tentukan melalui perhitungan mix desain
terlebih dari hasil grafik pengujian agregat halus dan kasar. Penentuan berat kebutuhan
semen ditentukan dengan perbandingan faktor air semen dan kebutuhan semen maksimal,
untuk kebutuhan pasir kerikil menggunakan grafik untuk menentukan zona gradasi
berikut dan hasil dari pengukuran berat jenis keduanya. Penggunaan abu sekam padi
menggunakan perbandingan terhadap volume pasir mix desain dapat dilihat pada Tabel 3.
Kebutuhan bahan penyusun benda uji silinder 3 dan plat beton.
Tabel 3. Kebutuhan bahan penyusun benda uji silinder
Benda uji beton dan
kadar variasi
Volume
(m3)
Kebutuhan Proporsi Campuran
Air (ltr) Semen
(kg)
Pasir
(kg)
Kerikil
(kg)
Abu
sekam
(kg)
0 % Abu Sekam 0,016 3,6 8,151 12,08 19,73 0
8 % Abu Sekam 0,016 3,6 7,526 12,08 19,73 0,625
9 % Abu Sekam 0,016 3,6 7,418 12,08 19,73 0,733
10 % Abu Sekam 0,016 3,6 7,336 12,08 19,73 0,815
11 % Abu Sekam 0,016 3,6 7,255 12,08 19,73 0,896
12 % Abu Sekam 0,016 3,6 7,173 12,08 19,73 0,978
Jumlah 0,096 21,6 44,859 72,48 118,38 4,047
Penggunaan semen berkurang seiring penambahan kadar abu sekam padi pada
campuran beton seperti terlihat pada Gambar 1. grafik hubungan jumlah/kadar semen
dengan abu sekam padi.
Pengujian slump
Pengujian slump bertujuan untuk mengetahui kekentalan adukan beton dari nilai
slump agar dapat memenuhi syarat yang ditentukan. Kekentalan adukan beton dapat
diperiksa dengan menguji beton segar sebelum dituang. Dengan cara diambil langsung
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo 167
dari mesin pengaduk menggunakan ember atau alat yang tidak menyerap air. Pengujian
ini dilakukan dengan menggunakan kerucut yang berdiameter atas 10 cm, diameter
bawah 20 cm dan tinggi 30 cm. Penggunaan adukan beton yang terlalu kental maupun
encer, dianjurkan pada batas yang ditunjukan dalam Tabel 4. dan pada penelitian ini hasil
Slump test di tunjukan pada Tabel 5.
Gambar 1. Hubungan jumlah semen dengan abu sekam padi
Pengujian slump bertujuan untuk mengetahui kekentalan adukan beton dari nilai
slump agar dapat memenuhi syarat yang ditentukan. Kekentalan adukan beton dapat
diperiksa dengan menguji beton segar sebelum dituang. Dengan cara diambil langsung
dari mesin pengaduk menggunakan ember atau alat yang tidak menyerap air. Pengujian
ini dilakukan dengan menggunakan kerucut yang berdiameter atas 10 cm, diameter
bawah 20 cm dan tinggi 30 cm. Penggunaan adukan beton yang terlalu kental maupun
encer, dianjurkan pada batas yang ditunjukan dalam Tabel 4. dan pada penelitian ini hasil
Slump test di tunjukan pada Tabel 5. berikut :
Tabel 4. Nilai slump test untuk berbagai pekerjaan kontruksi ((PBI 1971 N.I.-2)
No Elemen Struktur Slump maks
(cm)
Slump min
(cm)
1 Plat Pondasi, Pondasi telapak bertulang 12,5 5,0
2 Pondasi telapak tidak bertulang, kaison dan konstrusi di
bawah tanah 9,0 2,5
3 Plat [lantai ], balok, kolom dan dinding 15,0 7,5
4 Jalan beton bertulang 7,5 5,0
5 Pembetonan massal 7,5 2,5
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
168 Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
Pengujian nilai slump diperlukan untuk mengetahui tingkat workabilitas adukan
beton dengan adanya penambahan abu sekam padi. Hasil pengujian nilai slump beton
segar dengan kadar variasi 0% hasil pengujian 0 cm, variasi 8% hasil pengujian 3 cm,
variasi 9% hasil pengujian 0%, variasi 10% hasil pengujian 1 cm, variasi 11% hasil
pengujian 0 cm, variasi 12% hasil pengujian 0 cm. Pada beton variasi 8% terjadi
penurunan slump dikarenakan proses penjenuhan material kurang maksimal sehingga
material masih mengandung air yang lebih. Pada Gambar 2. pengujian slump dengan
penurunan 0 cm. Seperti pada Tabel 5. nilai ini tidak memenuhi persyaratan yang PBI
1971 N.I.-2 karna campuran abu sekam padi terlalu menyerap air alhasil nilai Slump
tidak dapat seperti persyaratan PBI 1971 N.I-2.
Tabel 5. Nilai slump test pada benda uji
Gambar 2. Proses pengujian Slump tes pada beton segar
Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada beton umur 28 hari dengan
menggunakan Compression Testing Machine (CTM) untuk mengetahui besar kuat tekan
maksimum yang dapat ditahan oleh beton sampai beton retak atau hancur. Seperti
No Kadar Variasi yang di tambahkan Hasil Uji Slump (cm)
1 8% 3
2 9% 0
3 10% 1
4 11% 0
5 12% 0
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo 169
nampak pada Gambar 3 Bahan uji berbentuk silinder dengan ukuran diameter 15×30 cm.
Rekapitulasi hasil uji kuat tekan dapat dilihat pada Tabel 6.
Gambar 3. Benda uji beton
Tabel 6. Hasil uji kuat tekan beton
No
Kadar
Penambahan
abu sekam
padi
Berat
beton
silinder
(Kg)
Kode
Benda
Uji
Umur
Beton
Kuat
Tekan
(MPa)
Kuat
Tekan
Rata-Rata
Kuat Tekan
Rata-Rata+
Deviasi
(MPa) (MPa)
1 0%
12,7 ASP. 0% 28 20,61
18,22 22,39 12,6 ASP. 0% 28 18,46
12,3 ASP. 0% 28 15,57
2 8%
12,2 ASP. 8% 28 10,87
11,50 14,78 12,3 ASP. 8% 28 13,36
12,3 ASP. 8% 28 10,25
3 9%
12,3 ASP. 9% 28 19,59
20,19 22,84 12,4 ASP. 9% 28 19,65
12,3 ASP. 9% 28 21,35
4 10%
12,4 ASP.10% 28 24,01
23,12 25,70 12,3 ASP.10% 28 22,14
12,4 ASP.10% 28 23,21
5 11%
12,4 ASP.11% 28 18,17
18,40 21,98 12,2 ASP.11% 28 16,59
12,3 ASP.11% 28 20,44
6 12%
12,2 ASP.12% 28 16,99
15,65 19,06 12,1 ASP.12% 28 13,65
12,2 ASP.12% 28 16,31
Menghitung nilai rata rata kuat tekan beton dengan nilai deviasi
Standar Defiasi = √∑( 18,21)/(3 − 1)= 2,53
Nilai Kuat tekan beton (x) =18,21 + ( 1,645x 2,53)= 22,39 Mpa
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
170 Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
Pada pengujian 28 hari dapat diketahui kuat tekan rata-rata beton dengan kadar
variasi penambahan 0% menghasilkan kuat tekan beton yakni 22,39 Mpa, untuk kadar
8% menghasilkan kuat tekan beton yakni 14,78 Mpa, kadar variasi 9% menghasilkan kuat
tekan beton yakni 22,84 Mpa, kadar variasi 10% menghasilkan kuat tekan beton yakni
25,70 Mpa, kadar variasi 11% menghasilkan kuat tekan beton yakni 21,98 Mpa, kadar
variasi 12% menghasilkan kuat tekan beton yakni 19,06 Mpa. Hasil pengujian kuat tekan
beton seperti terlihat pada Gambar 1.
Dari Gambar 1. kuat tekan beton mengalami peningkatan pada kadar variasi abu
sekam padi 9% dan 10% berturut-turut 2,01% dan 14,78%. Pada kadar abu sekam 8%,
11%, 12 % mengalami penurunan berturut-turut yaitu 33,99%, 1,83% dan 14,87%.
KESIMPULAN
Dari data hasil pengujian, analisis data, dan pembahasan beton dengan abu sekam
padi sebagai bahan pengganti sebagian semen kadar variasi bahan tambah 8%, 9%, 10%,
11%, 12%, dapat ditarik kesimpulaan sebagai berikut:
Penambahan variasi kadar abu sekam terhadap berat semen meningkatkan kuat
tekan beton. Peningkatan terjadi pada penambahan kadar abu sekam 9% dan 10%
berturut-turut sebesar 22,84 Mpa dan 25,70 Mpa. Pada kadar abu sekam 8%, 11%, 12 %
mengalami penurunan berturut-turut yaitu 14,78 Mpa, 21,98 Mpa, dan 19,06 Mpa.
Mix desain beton abu sekam pada hasil penelitian ini dapat menghemat
penggunaan semen yakni pada kadar abu sekam 8% dapat mengurangi 0,625 kilo gram
semen, kadar abu sekam 9% dapat mengurangi 0,733 kilo gram semen, kadar abu sekam
10% dapat mengurangi 0,815 kilo gram semen, kadar abu sekam 11% dapat mengurangi
0,896 kilo gram semen, kadar abu sekam 12% dapat mengurangi 0,978 kilo gram semen.
Kuat tekan beton optimum yang dapat dicapai sebesar 24,01 Mpa dengan variasi
kadar abu sekam padi 10%
DAFTAR PUSTAKA
Bbpadi Litbang Pertanian 2017. Manfaat Sekam.
http://bbpadi.litbang.pertanian.go.id/indek.php/berita/info-teknologi/content/419-
manfaat-sekam Diakses pada tanggal 20 Mei 2018.
Departemen Pekerjaan Umum. 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan Di Indonesia
(PUB – 1982), Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung.
Hidayat,Rahmat.2016.https://digilib.uns.ac.id/dokumen/download/56640/MjU0Nz
c3/Pemanfaatan-Limbah-Terak-Sebagai-Bahan-Bangunan-Penganti-
Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2019 Keandalan Infrastruktur Pekerjaan Umum Perumahan Rakyat Bagi Kemajuan Bangsa
Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo 171
PasirTerhadap-Kuat-Tekan-Beton-dengan-Metode-Pencampuran-
Perbandingan-123-abstrak.pdf. Diakses pada tanggal 24 Mei 2018.
Lakum,Khoirul.2009.Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Campuran Untuk
Peningkatan Kekuatan Beton.Universitas Sumatera Utara.Medan.
Murdock L. J, Brook, K, M.. 1986. Bahan Dan Praktek Beton, Terjemahan lr. Stephanus
Hindarko. Erlangga, Jakarta.
Raharja,Sri.As’ad,Sholihin.Sunarmasto.Des-2013.Pengaruh Penggunaan Abu
Sekam Padi Sebagai Bahan Penganti Sebagian Semen Terhadap Kuat
Tekan Dan Modulus Elastisitas Beton Kinerja Tinggi.Universitas Sebelas
Maret Surakarta.Surakarta.
Standar Nasional Indonesia.2000.Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran
Beton Normal. Jakarta.
Tjokrodimuljo,M.E.,Ir.Kardiyono.1996.Teknologi Beton.Universitas Gadjah
mada.Yogyakarta.