ISSN:2087-7986

PUBLIKASI ILMIAH

RENCANA PENELITIAN

PENULIS

SUHERIYATNA

TUMINGAN

RUSDI USMAN LATIEF

ABDUL GAUS

ARBAIN TATA

MUHAMMAD RIDWAN

JUNUS MARA

MUFTI AMIR SULTAN

AHMAD YAURI YUNUS

ARIFIN MATOKA

LANTU

EDITOR

SALEH PALLU

LAWALENNA SAMANG

WIHARDI TJARONGE

DITERBITKAN OLEH PROGRAM DOKTOR TEKNIK SIPIL

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS HASANUDDIN

VOLUME XII-NOPEMBER 2013

Penaggung Jawab

Pimpinan Umum

Pimpinan Redaksi

Dewan Redaksi

Reviewer

Redaktur Pelaksana

Sekretariat

SUSUNAN REDAKSI

Dr.-Ing.Ir.Wahyu H. Piarah, MS ME

Prof.Dr.Ir.Lawalenna Samang, MS., M’.Ertg.

Prof.Dr.Ir.Muh.Saleh Pallu, M.Eng.

Prof.Dr.rer.nat. Ir. A.M. Imran Oemaj:

Ir. Baharuddin Mire, MT.

Dr.Ir. Andani, M.T.

Dr. Daeng Paroka, ST, MT.

Baharuddin Hamzah, ST, M.Arch, Ph.D

Prof.Dr.Ir.Trisutomo, MS.

Prof. Dr. Ir. Muh. Ramli Rahim, M.Eng.

Prof.Dr.-Ing. M.Yamin Jinca, MSTr.

Prof.Dr.Ir.Shirly Wunas, DEA

Prof.Dr.Ir.Nadjamuddin Harun, MS.

Prof.Dr.Ir.Mary Selintung, M.Sc.

Prof.Dr-Ing. Herman Parung, M.Eng,

Dr.Ir.Muhammad Ramli, MT.

Dr.Ir.M.Arsyad Thaha, MT.

Dr.Ir.Rudy Djamaluddin, ST., M.Eng.

Ir.Achmad Bakri Muhidding, M.Sc., PhD.

Prof.Dr.Wihardi Tjaronge, MT, M.Eng.

Dr.Eng.Tri Harianto, ST., M.Eng.

Dr.Eng.Mukhsan Putra Hatta, ST., MT.

Dr.Eng.A. Arwin Amiruddin, ST., MT.

Ir.Sakti Adi Adjisasmita,MS.,M.Sc.Eng., PhD.

Dr. Eng. Isran Ramli, ST., MT.

M.Asad Abdurahman, ST., M.Eng., PM.

Nurmawaty, SP.

Editorial

Para pembaca yang kami muliakan,

PUBLIKASI ILMIAH ini sebagai kumpulan makalah yang ditulis oleh mahasiswa program doktor

Teknik Sipil Universitas Hasanuddin. Makalah tersebut merupakan salah satu persyaratan

mahasiswa S-3 untuk mengikuti ujian kuaiifikasi doktor dan diterbitkan secara berkala oleh jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Isi. makalah terdiri dari rencana penelitian

disertasi yang menggambarkan ide dan gagasan topik penelitian berbagai disiplin ilrnu, baik dari

kelompok bidang Teknik Sipil maupun dari kelompok bidang non-Teknik Sipil dan juga sebagai

wadah komunikasi ilmiah dan menyebarluaskan rencana penelitian dan hasil penelitian dari para

mahasiswa pascasarj ana.

Kami telah berupaya menyajikan publikasi ini menjadi karya inovatif dari mahasiswa S3 untuk

dapat bermakna bagi kita semua, terutama para akademisi termasuk mahasiswa pascasarjana

mengenal perkembangan ilmu ketekniksipilan. Namun kami menyadari bahwa masih ada

kekurangannya, karena itu para pembaca diharapkan untuk memberikan masukan yang berharga

pada penyempurnaan terbitan berikutnya.

Kepada para pembaca, kami ucapkan banyak terima kasih dan selamat berkarya untuk Bangsa dan

Negara.

Salam

Redaksi

Alamat Redaksi

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin

Jalan Perintis Kemerdekaan KM-10, Makassar 90245

Telp. 0411-587636, Fax. 0411-580505

Email: sipil.unhas@yahoo.co.id

Website: http://www.civileng-unhas.ac.id

DAFTAR ISI

SUHERIYATNA 1-10

Uji Model Sekala Penuh Perkuatan Tanah Pada Deposisi Tanah Lunak Dengan Cerucuk Miring

TUMINGAN 11-20

Perilaku Campuran Beton Menggunakan Bahan Limbah Abu Batubara (Coal Ash)

RUSDI USMAN LATIEF 21-30

Model Risiko Public Private Partnership (Ppp) Ihfrastruktur Bandar Udara Di Indonesia

ABDUL GAUS 31-40

Studi Eksperimental Karakteristik Campuran Aspal Ac Be Dengan Bahan Pengikat Bga Dan Bahan

Tambah Serat Polypropylene

ARBAIN TATA 41-50

Studi Pengaruh Lingkungan Laut Terhadap Karateristik Balok Beton Bertulang Diperkuat

Lembaran GFRP Yang Dikena Beban FATIK

MUHAMMAD RIDWAN 51-60

Studi Eksperimental Kapasitas Daya Dukung tiang Mikro Grid Kayu Galam Pada Tanah Lunak

JUNUSMARA 61-70

Perilaku Elemem Balok Kolom Kastella Akibat Beban Bolak Balik

MUFTI AMIR SULTAN 71-80

Studi Pengaruh Lingkungan Laut Tropis Terhadap Karakteristik Balok Beton Bertuiang Yang Diperkuat

Dengan LembarGFRP

AHMAD YAURI YUNUS 81-90

Studi Karakteristik Dan Kebutuhan Moda Transportasi Angkutan Umum Informal (Studi Kasus:

Angkutan Umum Informal Daya, Sudiang, Perumahan Telkomas Kota Makassar)

ARIFIN MATOKA 91-100

Pemodelan Bak Pengendap (Settling Basin) Untuk Mereduksi Pengaruh Sedimentasi Saluran Irigasi

Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (Studi Kasus Saluran Irigasi Provinsi Gorontalo)

LANTU 101-110

Model Hubungan Antara Sifat Kelistrikan Dan Sifat Mekanik Batuan Bawah Permukaan

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |11

PERILAKU CAMPURAN BETON MENGGUNAKAN

BAHAN LIMBAH ABU BATUBARA (COAL ASH)

Tumingan1, M. Wihardi Tjaronge2, Victor Sampebulu3 dan Rudy Djamaluddin4

1 Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Perintis Kemerdekaan KM-10, Telp 0812-5304265, email : tumingan@yahoo.co.id 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Perintis Kemerdekaan KM-10, Telp 0815-2539401, email:tjaronge@yahoo.co.jp 3 Dosen Jurusan Teknik Arsitektur, Universitas Hasanuddin,

Jalan Perintis Kemerdekaan KM-10, Telp 0813-42705657, email:vicsam_ars@yahoo.com 4Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Perintis Kemerdekaan KM-10, Telp 0811-460132, email:rudy0011@yahoo.com

ABSTRAK Karena tekanan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan penerangan listrik, Pemerintah Indonesia

menggalakkan dengan membangun Pembangkit listrik baru diantaranya menggunakan bahan bakar utama

batubara yang dampaknya akan menghasilkan limbah pembakaran. Pemanfaatan bahan limbah pembakaran

batubara dengan cara mendaur ulang (recycle) merupakan langkah yang baik untuk mengurangi limbah dan

menjadikannya sebagai bahan produktif karena saat ini limbah tersebut tersedia dalam jumlah yang banyak.

Salah satu bagian penting dan langkah awal dalam penelitian beton adalah penelitian mengenai sifat mekanik

beton yang bertujuan untuk mengetahui dengan melakukan analisis perilaku mikrostruktur sampai diperoleh

gambaran dan penjelasan secara detail. Pada penelitian ini akan dilakukan studi eksperimental untuk

menyelidiki perilaku mikrostruktur beton yang dibuat dari campuran bahan limbah pembakaran batubara

sebagai pengganti agregat halus menjadi beton/concrete coal ash terhadap perilaku mekanik beton dengan

mengambil mutu beton normal f’c 30 MPa. Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan

gambaran dan penjelasan bahwa Coal Ash sebagai pengganti sebagian agregat halus terhadap karakteristik

mekanik Concrete Coal Ash (CCA) bisa diterima dan memenuhi perilaku beton serta merubah pola pikir

dengan melakukan daur ulang (recycle) bahan limbah menjadi bahan produktif.

Kata kunci : Concrete Coal Ash, Micro-Struktur, Sifat Mekanik Beton.

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Beton merupakan salah satu material yang banyak dan sangat luas digunakan dalam bidang

konstruksi, oleh karena itu pengembangan terhadap material ini terus dilakukan untuk

mendapatkan beton dengan kualitas yang lebih baik.

Sampai saat ini beton bertulang masih merupakan material yang dirasa paling ekonomis,

mudah didapat, dan mudah dikerjakan dalam penggunaan komponen struktur. Walaupun

beton juga mempunyai kelemahan antara lain: kekuatan tariknya rendah, sehingga untuk

keperluan menahan tegangan tarik perlu dipakai baja tulangan. Hal ini disebabkan karena

beton bertulang mempunyai sifat tekan yang kuat, memiliki daya tahan yang tinggi, tidak

perlu perawatan tambahan selama struktur digunakan sesuai fungsinya yang terletak di

lingkungan yang tidak agresif.

Pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Uap / sistem Boiler yang menggunakan bahan

bakar batubara mengakibatkan timbulnya limbah padat berupa abu batubara. Abu batubara

dibedakan menjadi dua, yaitu abu batubara normal yang dihasilkan dari pembakaran

batubara antrasit atau batubara bitumes dan abu batubara kelas C yang dihasilkan dari

batubara jenis lignite atau subbitumes. Berdasarkan bentuk butirannya ada yang lembut

seperti debu disebut debu batubara / abu terbang batubara (fly ash batubara) butirannya

terbang terkena tiupan angin, berdimensi sangat halus setara lolos saringan #200. Jenis ini

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |12

mengandung SiO2, Al2O3, P2O5, dan Fe2O3 namun kandungan SiO2 cukup tinggi mencapai

± 70 persen. Dengan kandungan silika yang cukup tinggi memungkinkan abu batubara

memenuhi kriteria sebagai bahan yang memiliki sifat semen/pozzolan.

Limbah lainnya adalah abu batubara berbentuk butiran/kasar disebut abu dasar batubara

(bottom ash batubara), butirannya seperti pasir berwarna hitam ke abu-abuan tidak mengkilat

(apabila warna hitam mengkilat berarti debu batubara yang belum terbakar yang memiliki

karakteristik yang berbeda dengan abu sisa pembakaran). Fly ash & Bottom ash merupakan

limbah pembakaran batu bara, bersifat non plastis, tidak berkohesi dan berbentuk butiran.

Coal Ash atau abu baatubara adalah campuran antara abu terbang batubara (Coal fly ash)

dan abu dasar batubara (Coal bottom ash), sebagian besar (hampir semua) tempat

pembangkit listrik tenaga uap yang ada di Kalimantan Timur membiarkan material keduanya

tercampur menjadi satu karena tidak dikelola secara baik dan tidak dimanfaatkan sehingga

membutuhkan biaya pengelolaan yang besar antara lain memerlukan tempat pembuangan

yang luas dan harus memenuhi syarat lingkungan.

Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 18 tahun 1999 dan Peraturan Pemerintah Nomor

85 tahun 1999, abu batubara diklasifikasikan sebagai limbah B-3, penanganannya harus

memenuhi kaidah-kaidah dalam peraturan tersebut. Penanganan yang direkomendasikan

kedua peraturan di atas adalah solidifikasi dimana dengan proses tersebut sifat B-3 dalam

abu batubara akan menjadi stabil dan dapat dimanfaatkan sebagai produk yang aman bagi

kesehatan dan lingkungan. Metode pengujian limbah B-3 yang direkomendasikan adalah

dengan uji TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure), pengujian ini dilakukan

setelah abu batubara diubah/dibuat terlebih dahulu menjadi bentuk massive, kokoh dan

stabil, dengan harapan tidak akan terjadi leaching yang berlebihan.

Pemanfaatan limbah B-3 adalah kegiatan penggunaan kembali (reuse) dan/atau daur ulang

(recycle) dan/atau perolehan kembali (recovery) yang bertujuan untuk mengubah limbah B-

3 menjadi produk yang dapat digunakan dan harus aman bagi lingkungan (PerMen. LH No.

2/2008). Disamping itu dengan pemanfaatan limbah B-3 dapat mengurangi jumlah limbah

B-3, penghematan sumber daya alam dan meminimalisasi potensi dampak negatif terhadap

lingkungan dan kesehatan manusia.

1.2 Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang, maka dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

a. Bagaimana pengaruh limbah abu batubara (coal ash) dengan beberapa variasi

menggantikan agregat halus, terhadap sifat-sifat mekanik dan sifat fisik dari campuran

beton (kekuatan tekan, kekuatan tarik belah dan kekuatan lentur serta proses hidrasi

betonnya)?

b. Bagaimana menentukan proporsi/komposisi yang sesuai untuk campuran beton yang

menggunakan bahan limbah abu batubara sebagai pengganti agregat halus (coal ash

agregate / CAA) yang optimal menjadi beton agregat batubara?

c. Bagaimana model perilaku campuran beton yang terbuat dari agregat abu batubara

terhadap sifat mekanik dan sifat fisik?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang ingin dicapai dapat dikemukakan sebagai berikut:

a. Menentukan komposisi / proporsi Coal Ash optimum / terbaik dari variasi kadar Coal

Ash terhadap Pasir dalam campuran Beton.

b. Mengevaluasi perilaku campuran beton terhadap kekuatan tekan, kekuatan tarik belah

dan kekuatan lentur, modulus elastisitas, pola hubungan tegangan beton terhadap waktu

dan proses hidrasi mikrostruktur (proses pembentukan/pengerasan) campuran beton

antara beton normal dan beton coal ash (CCA).

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |13

c. Menganalisa model perilaku campuran beton yang terbuat dari agregat abu batubara

(coal ash) sebagai pengganti agregat halus/pasir.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Dengan adanya pemahaman dan penjelasan tentang perilaku campuran beton

menggunakan bahan limbah pembakaran batubara, lebih meyakinkan bahwa bahan

tersebut dapat digunakan untuk bahan konstruksi beton.

b. Sebagai bahan pertimbangan, pengetahuan dan masukan bagi pemerintah, swasta dan

masyarakat jasa konstruksi bahwa limbah sisa pembakaran batubara dapat dimanfaatkan

untuk bahan konstruksi, sementara fokus untuk bahan beton.

c. Sebagai referensi peneliti selanjutnya apabila ingin memanfaatkan bahan limbah

pembakaran batubara untuk bahan konstruksi lainnya, misalnya aplikasi pada perkerasan

kaku dan lentur jalan raya, bangunan konstruksi pantai, dll.

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Ruang lingkup penelitian dapat dikemukakan sebagai berikut:

a. Melakukan uji eksperimental untuk mengetahui perilaku campuran beton yang terbuat

dari limbah pembakaran batubara terhadap kekuatan tekan, kekuatan tarik, kekuatan

lentur, modulus elastisitas, modulus kehalusan agregat (finishes modulus).

b. Melakukan analisis perilaku campuran beton berbahan limbah batubara berdasarkan

hasil pengujian eksperimen.

Penelitian ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:

a. Beton yang direncanakan adalah beton abu batubara dan beton konvensional dengan

mutu f’c 30 MPa dan rencana campuran beton berdasarkan SK.SNI. 03-2847-2002.

b. Metode pengujian adalah mengacu metode micro structure test.

c. Untuk rancangan campuran beton, akan dilakukan uji laboratorium formula material

beton terhadap kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat lenturnya dengan variasi waktu

pengujian pada umur 3, 7, 14, 28, 56 dan 90 hari.

2. LANDASAN TEORI

2.1 Beton

Beton didefinisikan sebagai batu-buatan yang dicetak pada cetakan dalam keadaan cair atau

kental, kemudian mampu mengeras secara baik. Beton terdiri dari agregat halus, agregat

kasar dan suatu bahan pengikat yang lazim dipakai adalah bahan pengikat yang bersifat

hidrolik, akan mengikat dan mengeras secara baik kalau dicampur dengan air. Suatu

perlakuan khusus terhadap beton setelah mengikat, yang menghasilkan kekuatan-kekuatan

potensial yang sangat tinggi baru-baru ini dalam tahap pengembangan yang menarik. Beton

impregmentasi polimer dibuat dengan meresapi beton biasa dengan cairan monomer organik

yang kemudian dipolimerisasikan dengan radiasi, hasilnya adalah peningkatan kekuatan-

kekuatan tarik dan tekan yang besar disertai dengan bertambah baiknya sifat dapat tembus,

kekerasan dan sifat tahan lama.

Agar dihasilkan kuat desak beton yang sesuai dengan rencana diperlukan mix design untuk

menentukan jumlah bahan penyusun yang dibutuhkan. Disamping itu, adukan beton

diusahakan dalam kondisi yang homogen dengan kelecakan tertentu agar tidak terjadi

segregasi. Selain perbandingan bahan susunannya, kekuatan beton ditentukan oleh padat

tidaknya campuran bahan penyusun beton tersebut. Semakin kecil rongga yang dihasilkan

dalam campuran beton, maka semakin tinggi kuat desak beton yang dihasilkan.

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |14

2.2 Material Penyusun Beton

Semen Portland

Semen portland merupakan bubuk halus yang diperoleh dengan menggiling klinker (dari

pembakaran campuran yang baik dan merata antara kapur dan bahan-bahan yang

mengandung silika, aluminia, dan oxid besi), dengan batu gips sebagai bahan tambah dalam

jumlah yang cukup. Dalam campuaran beton, semen bersama air sebagai kelompok aktif

sedangkan pasir dan kerikil sebagai kelompok pasif adalah kelompok yang berfungsi sebagai

pengisi.

Sifat-sifat kimia dari bahan pembentuk juga mempengaruhi kualitas semen, sebagaimana

hasil susunan kimia yang terjadi diperoleh senyawa dari semen portland seperti ditunjukkan

pada tabel 1 berikut :

Tabel 1. Komposisi Senyawa Utama Semen Portland

Nama Senyawa Rumus Kimia Notasi % Berat Nama Mineral

Trikalsium Silikat

Dicalsium Silikat

Tricalsium Alumat

Tetracalsium -Aluminoferit

3CaO.SiO2

2CaO.SiO2

3CaO.Al2O3

4CaO.Al2O3

FeO3

C3S

C2S

C3A

C4Af

50

25

12

8

Alite

Belite

Aluminate

Ferrite

Senyawa-senyawa kimia dari semen portland tidak stabil secara termodinamis, sehingga

sangat cenderung untuk bereaksi dengan air. Untuk membentuk produk hidrasi dan

kecepatan bereaksi dengan air dari setiap komponen adalah berbeda-beda, maka sifat-sifat

hidrasi masing-masing komponen perlu dipelajari.

A i r.

Dalam pembuatan beton, air merupakan salah satu faktor penting, karena air dapat bereaksi

dengan semen, yang akan menjadi pasta pengikat agregat, juga berpengaruh terhadap kuat

desak beton, karena kelebihan air akan menyebabkan penurunan pada kekuatan beton itu

sendiri. Selain itu akan mengakibatkan beton menjadi bleeding, yaitu air bersama-sama

semen akan bergerak ke atas permukaan adukan beton segar yang baru saja dituang. Hal ini

akan menyebabkan kurangnya lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan bagian yang

lemah.

Air untuk beton yang dilekati alumunium, termasuk agregat tidak boleh mengandung ion

clorida. Untuk mencegah korosi, kadar klorida setelah beton berumur 28 hari dibatasi seperti

pada tabel 2 berikut :

Tabel 2. Kandungan clorida pada berbagai jenis beton

Bentuk konstruksi Maks. Clorida Ion thd berat semen

a. Beton pratekan 0,06 %

b. Beton bertulang yg berhub. Dg Clorida 0,15 %

c. Beton bertulang di tempat yg selalu kering 1,0 %

d. Beton bertulang secara umum 0,3 %

Agregat

Agregat merupakan salah satu bahan pengisi beton, namun demikian peranan agregat pada

beton sangatlah penting. Kandungan agregat dalam beton kira-kira mencapai 70%-75% dari

volume beton. Agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat beton, sehingga pemilihan

agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan campuran beton. Agregat

dibedakan menjadi dua macam yaitu agregat halus dan agregat kasar yang didapat secara

alami atau buatan.

Bahan Tambahan (Admixture)

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |15

Bahan tambah yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan dari limbah pembakaran

batubara yang sudah menjadi abu disebut abu batubara (Coal Ash). Coal Ash adalah

terminology umum untuk abu terbang yang ringan dan abu relatif berat yang timbul dari

suatu proses pembakaran yang lazimnya menghasilkan abu. Coal Ash terdiri dari Fly Ash

dan Bottom Ash, dikatakan fly ash apabila lolos saringan no #200 (0.075 mm), dan dikatakan

bottom ash apabila tertahan pada saringan no #200 (0.075 mm). Abu terbang (Fly Ash)

diperoleh dari sisa pembakaran Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) atau sisa pembakaran dari

Boiler, yang mempergunakan batubara sebagai sumber energi. Sisa pembakaran berupa

partikel halus berkisar 75%-90% limbah batubara keluar melalui cerobong asap, serta hanya

sebagian kecil tersisa ditungku api.

Coal Ash yang ada berbentuk seperti butiran agregat halus / pasir halus dalam batas gradasi

pasir kategori zona 4 berdasarkan SNI 03-2834-1993, sebagai berikut :

Gambar 1. Grafik hasil pengujian gradasi Coal Ash

2.3 Sifat-sifat Mekanik Beton

Sifat-sifat mekanik beton selalu diawali dengan pengujian-pengujian terhadap kekuatan

tekan, kekuatan tarik, kekuatan lentur, karakteristik tegangan-regangan (modulus

elastisitas), dan sifat-sifat fisik diantaranya proses pengerasan, deformasi, respon terhadap

kondisi lingkungan.

Dari sifat-sifat tadi kekuatan beton merupakan suatu hal yang sangat penting, karena hal ini

merupakan gambaran mengenai kualitas beton.

Kekuatan/sifat-sifat beton keras ini dapat dikemukakan sebagai berikut :

a. Kuat Tekan

Kuat tekan beton didefinisikan sebagai besarnya tekanan yang mampu ditahan oleh luasan

permukaan beton sehingga beton tersebut hancur. Persamaan perhitungan kuat tekan beton

dapat ditulis sebagai berikut :

............................................................................................................. (1)

Dimana : f’c = Kuat tekan beton (MPa)

P = Beban maksimum (N)

A = Luas penampang yang menerima beban (mm2)

b. Kuat Tarik

Tujuan dari pengujian kekuatan tarik belah beton adalah untuk mengetahui daya ikatan

antara semen dan agregat dari benda uji silinder, yang umum diberikan sebagai kekuatan

tarik beton fct yang nilainya adalah sebagai berikut :

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

9.64.752.361.180.60.30.150.075

% L

olo

s S

arin

gan

Diameter Lubang Ayakan (mm)

Batas Gradasi Pasir Zona No.4

𝑓′𝑐 = P

A

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |16

....................................................................................................... (2)

Dimana : fct = Kuat tarik belah (MPa)

P = beban uji maksimum (beban belah/hancur) (N)

L = panjang benda uji (mm)

D = diameter benda uji (mm)

berdasarkan rumusan dalam SNI. 03-2847-2002 besaran kuat tarik belah disebut sebagai

kekuatan runtuh beton yang nilainya berbanding dengan kekuatan tekan beton dengan

besaran sebagai berikut :

......................................................................................................... (3)

Dimana : fr = Kuat runtuh beton (MPa)

𝑓′𝑐 = Kuat tekan beton (MPa)

c. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas merupakan tolok ukur siaft elastis beton, regangan yang terjadi selama

pembebanan dianggap elastis, menggambarkan besarnya tegangan pada satu satuan

regangan. Pengujian modulus elastisitas beton berfungsi menetahui kemampuan daya

elastisitas beton dalam memikul beban besar dalam waktu yang cepat/tiba-tiba, dapat

dilakukan bersamaan dengan pengujian kuat tekan, dimana besaran modulus elastisitas

beton diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :

......................................................................................................... (4)

Dimana : EC = modulus elastisitas (MPa)

S2 = tegangan pada 40% dari tegangan ultimate (MPa)

S1 = tegangan pada kondisi regangan ε1 (MPa)

ε2 = regangan pada kondisi S2

ε1 = regangan dengan nilai 0,00005

d. Kekuatan Lentur

Kekuatan lentur beton adalah kemampuan balok beton yang diletakan pada dua perletakan

untuk menahan gaya dengan arah tegak lurus sumbu benda uji, yang diberikan padanya,

sampai benda uji patah dan dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa) gaya tiap satuan luas.

Rumus-rumus perhitungan yang digunakan dalam metode pengujian kuat lentur beton dalam

mega pascal (MPa) adalah sebagai berikut:

atau ............................................................................ (5)

Dimana : σ1 = Kuat lentur benda uji (MPa)

P = Beban tertinggi yang dicapai mesin uji (pembacaan dalam ton sampai

3 angka dibelakang koma)

1 = Jarak (bentang) antara dua garis perletakan (mm)

b = Lebar tampang lintang patah arah horisontal (mm)

h = Lebar tampang lintang patah arah vertikal (mm)

a = Jarak rat-rata antara tampang lintang patah dan tumpuan luar yang

terdekat, diukur pada 4 tempat pada sisi titik dari bentang (mm).

e. Peningkatan Kekuatan Beton

𝑓𝑟 = 0,6 √𝑓′𝑐

𝐸𝑐 = S2 − S1

ε2 − ε1

𝜎𝑙 = P. l

b h2 𝜎𝑙 =

3. P. a

b h2

𝑓𝑐𝑡 = 2 P

L D

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |17

Adanya variasi umur pengujian diperlukan untuk mengevaluasi proses peningkatan

kekuatan/proses pengerasan beton antara beton normal dengan beton abu batubara yang

digambarkan dalam bentuk grafik kekuatan tekan terhadap umur beton seperti berikut:

Gambar 2. Grafik proses pengerasan beton

2.4 Hasil-hasil Penelitian sebelumnya

Penelitian-penelitian terdahulu kebanyakan tentang penggunaan abu terbang (Fly ash) dalam

beton baik di luar maupun di dalam negeri. Hal ini ditunjang dengan perkembangan

teknologi material beton yang menghasilkan beton dengan mutu atau kualitas yang lebih

baik. Hasil penelitian mengenai penambahan abu terbang (Fly ash) dalam campuran beton

dapat mengakibatkan adukan beton tersebut mempunyai kelecakan yang baik, mengurangi

bleeding, kemudahan pemompaan adukan beton di dalam pipa pengecoran, lebih mudah

dalam pekerjaan finishing, dan pada beton setelah mengeras, maka beton tersebut menjadi

memiliki kinerja tinggi khususnya dalam sifat mekaniknya. Lain halnya penelitian-

penelitian yang menggunakan limbah coal ash yakni campuran antara fly ash dan bottom

ash secara alami akibat proses pembuangan dari boiler/tungku ke lokasi penimbunan, masih

sangat jarang bahkan coal ash yang dicampur untuk beton sangat sedikit sekali. Beberapa

hasil penelitian terdahulu yang mewakili menggunakan bahan fly ash atau bottom ash antara

lain :

a. Malkit Singh, Rafat Siddique (2013)

Abu dasar batubara (CBA/Coal Bottom Ash) yang terdiri dari partikel anglomerat. Limbah

pembakaran batubara menjadi abu dasar batubara sekitar 25% dan sisanya 75% berupa abu

terbang. Dalam makalah ini diperoleh bahwa abu dasar batubara baik digunakan untuk

campuran beton. Pengaruh abu dasar batubara terhadap beton dapat meningkatkan

kemudahan pengerjaan (workability), penggumpalan, waktu pengikatan dan kekuatan tekan,

kekuatan tarik belah, kekuatan lentur, penyusutan dan durabilitas.

Kekuatan tekan dapat meningkat pengaruh penggunaan air sebagai campuran bahan plastis.

Abu dasar batubara merupakan bahan yang potensial menggantikan agregat halus

meningkatkan durabilitas beton.

b. M.P.Kadam, DR.Y.D. Patil (2013)

Pengaruh abu dasar batubara sebagai agregat halus pengganti pasir yang digunakan untuk

mengetahui kekuatan tekan, kekuatan tarik belah, kekuatan lentur, Modulus Elastisitas,

Kepadatan dan permeabilitas air, dengan perbandingan Pasir alam yang diganti abu dasar

batubara sebesar 0 % , sampai 100 % dengan interval 10 % terhadap berat, akibat penyerapan

air pada bottom ash meningkatkan nilai slump mencapai 100 mm. Hasil mm. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa kuat tekan, kekuatan tarik belah dan kekuatan lentur menurun sesuai

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25

Kuat

Tek

an (

MP

a)

Umur (hari)

Proses Pengerasan beton

Perendaman

oven 1 hr tanpa rendam

oven 1 hr direndam

tanpa dirawat

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |18

persentase abu dasar batubara pengganti tetapi kekentalan beton meningkat. Diperoleh hasil

bahwa penggantian pasir sebesar 30%, hasil kuat tekan, lentur, tarik belah dan uji

permeabilitas air menghasilkan kapasitas beton sama dengan yang ditetapkan/direncanakan.

Menelaah beberapa hasil penelitian dengan memanfaatkan limbah abu batubara di atas, bisa

diambil kesimpulan sementara sebagai Hipotesa, bahwa limbah abu batubara dapat

dimanfaatkan dari bahan limbah menjadi bahan produktif.

3. METODE PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Sebagai dasar pembuatan sampel eksperimen adalah berdasarkan kajian pustaka, Standar,

Pedoman dan lainnya yang sesuai dengan perencanaan pada penelitian ini, dan akan

dilakukan uji eksperimental yang merupakan implementasi dari kondisi yang sebenarnya.

Studi eksperimental yang akan dilakukan sesuai dengan tahap-tahap penelitian berikut ini.

3.2 Tahapan Penelitian

a. Tahap Persiapan

Tahap ini meliputi kajian pustaka mengenai teori dasar dan penelitian-penelitian terdahulu

yang berkaitan, persiapan alat dan bahan, termasuk juga perhitungan mix design campuran

untuk mutu beton yang direncanakan. Studi eksperimen dilakukan terhadap micro-struktur,

apabila diperlukan bisa dalam bentuk struktur skala penuh.

b. Desain Sampel

Bahan dan komposisi campuran ditetapkan menggunakan Semen Portland type 1 (apabila

masih bisa diperoleh/didapat) sesuai ASTM, sedangkan factor air semen dihitung

menggunakan metode SNI dengan mengambil satu variasi f.a.s yakni hasil perhitungan

rancangan campuran untuk mutu beton f’c = 30 MPa. Variasi yang diambil adalah variasi

kadar Coal Ash sebanyak 5 variasi yakni: 0%; 12,5%; 25%; 37,5% dan 50% terhadap berat

agregat halus (pasir) dimana pada variasi 0% adalah beton normal sebagai pembanding.

Dengan membuat benda uji/sampel untuk masing-masing variasi sebanyak 12 (dua belas)

dengan variasi umur 3, 7, 14, 28, 56 dan 90 hari. Untuk umur 1 hari ditiadakan apabila tidak

diperoleh Semen type I karena setting time melebihi standar, maka jumlah benda uji untuk

penelitian ini sesuai matrik pada tabel 3.

Dari hasil pengujian kuat tekan, kuat tarik belat dan kuat lentur, tahap selanjutnya dari

masing-masing variasi diambil 2 (dua) benda uji untuk dilakukan pengujian X-ray

diffraction untuk dianalisa proses pembentukan beton secara kimiawi yakni pola susunan

campuran dan kepadatan dari campuran sendiri.

3.3 Waktu dan Lokasi Penelitian

Waktu Penelitian direncanakan berlangsung selama 6 (enam) bulan, mulai bulan Oktober

2013 sampai dengan Maret 2014.

Lokasi Penelitian akan dilaksanakan di dua tempat yakni pada Laboratorium Bahan

Konstruksi Politeknik Negeri Samarinda untuk pengujian sifat fisik betonnya dan

Laboratorium Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin di

Gowa untuk pengujian micro struktur lanjutannya.

Tabel 3. Rincian jumlah specimen silinder

No Variasi (%)

Pengujian Umur

Jumlah Psr CA 3 7 14 28 56 90

1 100 0

Tekan 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |19

2 87,5 12,5

Tekan 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

3 75 25

Tekan 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

4 67,5 37,5

Tekan 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

5 50 50

Tekan 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

6 Komposisi

Optimum

Tekan & Elastisitas 2 2 2 2 2 2 12

Tarik Belah 2 2 2 2 2 2 12

Lentur 2 2 2 2 2 2 12

4. HASIL YANG DIHARAPKAN Hasil dari penelitian ini diharapkan:

1. Memberikan gambaran dan penjelasan analisis bahwa Coal Ash memenuhi dan baik

digunakan untuk bahan beton ditinjau dari sifat mekanik dan sifat fisiknya.

2. Menghasilkan analisis pengaruh mikrostruktur terhadap karakteristik mekanik Concrete

Coal Ash (CCA) yang jelas sehingga membantu Pemerintah, Swasta juga masyarakat

jasa konstruksi melakukan daur ulang (recycle) dan merubah pola pikir bahan limbah

menjadi bahan produktif.

3. Menemukan model mekanik concrete coal ash (CCA) sebagai referensi pada penelitian

lanjutan baik skala micro maupun aplikasi dalam konstruksi sekala penuh.

5. DAFTAR PUSTAKA

1. Collepardi, Mario; Collepardi, Silvia; Ongaro, Daniele; Curzio, Alessandro Quadrio and

Sammartino, Mauro; (2010) Concrete with Bottom Ash from Municipal Solid Wastes

Incinerators. In Second International Conference on Sustainable Construction

Materials and Technologies, June 28 – June 30, 2010, ISBN 978-1-4507-1490-7.

http://www.claisse.info/Proceedings.htm.

2. Durán-Herrera, A; Juárez C.A; Valdez, P; Bentz, D.P, (2011) Evaluation of sustainable

high-volume fly ash concretes. Cement & Concrete Composites 33 (2011) 39–45.

journal homepage: www.elsevier.com/locate/cemconcomp.

3. Guleria, S. P. and Dutta, R. K. (2011) Tension and Compression Behaviour of Fly Ash-

Lime-Gypsum Composite Mixed with Treated Tyre Chips. International Scholarly

Research Network ISRN Civil Engineering Volume 2011, Article ID 310742, 15 pages.

4. Hardjito, Djwantoro and Fung, Shaw Shen, (2010) Parametric Study on the Properties

of Geopolymer Mortar Incorporating Bottom Ash. Concrete Research Letters Vol. 1(3)

September 2010, page 115-124.

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Nopember 2013 |20

5. Ivan Diaz-Loya E., Erez N. Allouche, and Saiprasad Vaidya, (2011) Mechanical

Properties of Fly-Ash-Based Geopolymer Concrete. ACI Material Journal / May-Juny

2011, # 300-306.

6. Kadam, M.P., and Patil, DR.Y.D., (2013) Effect of Bottom Ash as sand replacement on

the properties of concrete with different W/C/ ratio, International Journal of Advanced

Technology in Civil Engineering, ISSN: 2231 –5721, Volume-2, Issue-1.

7. Keith, Kevin Paul. (2011) Characterization of the Behavior of High Volume Fly Ash

Concrete. A thesis submitted to the Graduate Faculty of Auburn University in partial

fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science Auburn, Alabama.

December 12, 2011.

8. Kurama, Haldun; Kaya,Mine., (2008) Usage of coal combustion bottom ash in concrete

mixture, Construction and Building Materials 22 (2008) 1922–1928.

9. Nuruddin, M.F; Qazi,Sobia; Shafiq, N; Kusbiantoro, A. (2010) Compressive Strength

& Microstructure of Polymeric Concrete Incorporating Fly Ash & Silica Fume.

Canadian Journal on Civil Engineering Vol. 1, No. 1, February 2010.

10. Prasad, D. S. Rajendra; Maheshwarappa, S. M; Suresh, S, (2011) Effect on Compressive

Strength of Replacing Cement by Fly-ash and RHA with CO2 Curing. In International

Journal of Earth Sciences and Engineering ISSN 0974-5904, Volume 04, No 06 SPL,

October 2011, pp. 959-964.

11. Quan, Hongzhu., (2011) The Effects of Change in Fineness of Fly Ash on Air-Entraining

Concrete. . In The Open Civil Engineering Journal, 2011, 5, 124-131.

12. Singh, Malkit; Siddique, Rafat., (2013) Effect of coal bottom ash as partial replacement

of sand on properties of concrete, Resources, Conservation and Recycling 72 (2013)

20– 32.

13. Wegen, Gert van der; Hofstra, Ulbert; Speerstra, John., (2013) Upgraded MSWI Bottom

Ash as Aggregate in Concrete, Waste Biomass Valor DOI 10.1007/s12649-013-9255-6

Received: 18 October 2012 / Accepted: 10 June 2013.