14
PUBLIKASI ILMIAH HASIL PENELITIAN PENULIS IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO EDITOR MUH.SALEH PALLU LAWALENNA SAMANG M. W. TJARONGE HERMAN PARUNG S.A. ADISASMITA M. ARSYAD THAHA A. BAKRI MUHIDDIN ISSN: 2087-7986 DITERBITKAN OLEH PROGRAM DOKTOR TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN VOLUME XXXIII-JUNI 2016

IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

PUBLIKASI ILMIAH HASIL PENELITIAN

PENULIS

IKHLAS KITTA

SABARUDDIN

TUMINGAN

PRIYO SUROSO

EDITOR

MUH.SALEH PALLU LAWALENNA SAMANG

M. W. TJARONGE HERMAN PARUNG

S.A. ADISASMITA M. ARSYAD THAHA

A. BAKRI MUHIDDIN

ISSN: 2087-7986

DITERBITKAN OLEH

PROGRAM DOKTOR TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN VOLUME XXXIII-JUNI 2016

Page 2: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016

Penaggung Jawab

Dr.-Ing.Ir.Wahyu H. Piarah, MSME

Pimpinan Umum Prof.Dr.Ir.Lawalenna Samang, MS., M.Eng.

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

Dewan Redaksi Prof.Dr.rer.nat. Ir. A.M. Imran Oemar

Ir. Baharuddin Mire, MT.

Dr.Ir. Andani, M.T.

Dr. Daeng Paroka, ST, MT.

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

Reviewer 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.

Redaktur Pelaksana Prof.Dr.M. Wihardi Tjaronge, ST, M.Eng.

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

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

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

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

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

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

Sekretariat Hasdiana, ST.

SUSUNAN REDAKSI

Page 3: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |22

MIKROSTRUKTUR DAN KUAT TEKAN BETON

MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BATUBARA (POND ASH)

SEBAGAI PENGGANTI AGREGAT HALUS

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

1Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Poros Gowa-Malino KM-7, Telp 0812-5304265, email : [email protected] 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Poros Gowa-Malino KM-7, Telp 0815-2539401, email:[email protected] 3Dosen Jurusan Teknik Arsitektur, Universitas Hasanuddin,

Jalan Poros Gowa-Malino KM-7, Telp 0813-42705657, email:[email protected] 4Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,

Jalan Poros Gowa-Malino KM-7, Telp 0811-460132, email:[email protected]

ABSTRAK

Abu batubara di Kalimantan Timur berjumlah sekitar 1.885 ton/bulan hasil pembakaran Pembangkit Listrik

Tenaga Uap.Penangangan limbah pembakaran batubara yang direkomendasikan badan pengelola dampak

lingkungandengan cara membuang abu batubara ke dalam kolam-kolam yang dialiri air agar abu batubara

tidak terbang yang menimbulkan polusi udara. Endapan atau kumpulan abu batubara dalam kolam

pengendap dinamakan Pond Ash. Penelitian ini memanfaatkan pond ash untuk campuran beton, dengan

menguji pengaruh penggunaan pond ash sebagai pengganti sebagian agregat halus optimum dalam campuran

beton, diteliti menggunakan spesimen berbentuk silinder diameter 100 mm dan tinggi 200 mm. Spesimen

dibuat dengan mengambil perbandingan prosentase pond ash sebesar 0%: 5%: 10%: 15% dan 20% terhadap

campuran beton dengan faktor air semen konstan 0,49 berdasarkan hasil rancangan campuran beton normal

f’c 25 MPa. Pengujian beton keras dilakukan terhadap kuat tekan beton dan mikrostruktur dalam campuran

beton. Hasil pengujian menetapkan kadar optimum agregat pond ash dalam campuran beton berdasarkan

pengujian yang sudah ditetapkan, diperoleh komposisi pond ash optimum 17,5% pada pengujian kuat tekan

beton. Maka komposisi optimum untuk bahan campuran pasir 20,0% : pond ash 17,5% : batu pecah 62,5%

dan diperoleh hasil kekuatan tekan 25,05 MPa untuk beton normal dan 27,06 MPa untuk beton pond ash

optimum atau terjadi peningkatan sebesar 8,05% terhadap beton normal. Terhadap mikrostruktur pada beton

normal maupunbeton pond ash menunjukkan hasil yang sama dimana senyawaportlandite (CH) dan

tobermorite (CSH) meningkat, tetapi trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) menurun.

Kata kunci : Pond Ash, Kuat Tekan, Mikrostruktur.

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi konstruksi dewasa ini menuntut adanya peningkatan kualitas

bahan beton yang lebih baik, lebih kuat, lebih awet dan lebih murah serta mudah

dilaksanakan. 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, karena sampai saat

ini beton merupakan material yang dirasa paling ekonomis, mudah didapat, dan mudah

dikerjakan dalam penggunaan komponen struktur. Hal ini disebabkan karena beton

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.Beton adalah bahan bangunan berupa batuan yang terbuat dari campuran

antara semen portland, agregat halus/pasir, agregat kasar/kerikil dan air dengan/tanpa

bahan tambahan/admixtures sesuai komposisinya, dimana beton dihasilkan dari

sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawi sejumlah material pembentuknya.

Berdasarkan ACI SP-19 dan ASTM C125-1995, bahan tambah beton adalah material

selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton sebelum atau selama

pengadukan berlangsung. Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam campuran

Page 4: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |23

beton dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi dan bahan

tambah yang bersifat mineral.Chemical admixture (ASTM C 494), yaitu bahan tambah

cairan kimia untuk mengendalikan waktu pengerasan, mereduksi kebutuhan air, menambah

kemudahan pengerjaan beton, meningkatkan nilai slump dan sebagainya, digunakan dalam

jumlah yang sedikit untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari campuran, harus mengikuti

spesifikasi yang ditetapkan produsennya dan harus dengan pengawasan yang ketat agar

tidak berlebihan yang justru dapat memperburuk sifat beton. Trial mix sebelum

penggunaan sangat dianjurkan.

Sedangkan additive bersifat mineral yang ditambahkan pada saat pengadukan

dilaksanakan, lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja kekuatannya,

mengurangi panas hidrasi, mengurangi daya tahan terhadap serangan sulfat,

meningkatakan kuat tekan beton, meningkatkan keawetan beton, mengurangi penyusutan,

mengurangi porositas dan daya serap air. Beberapa bahan tambah mineral adalah

pozzollan, fly ash (abu batubara), slag, silica fume, abu sekam padi, abu tandan dan

cangkang sawit dan penghalus gradasi.

Abu batubara di Kalimantan Timur saat ini berjumlah sekitar 1.885 ton/bulan hasil

pembakaran pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (Teuku I dan Hendro F. 2008,

www://diskominfo.kaltimprov.go.id/, www://bisnis.news.viva.co.id/, www://lampost.co/

berita/pln/, Tim Kajian Batubara Nasional, 2006) dibedakan menjadi dua. Pertama, abu

batubara yang lembut seperti debu yang umum disebut abu terbang batubara (fly

ashbatubara), berdimensi sangat halus setara lolos saringan #200. Jenis ini mengandung

SiO2, Al2O3, P2O5, dan Fe2O3, dengan kandungan silika yang cukup tinggi, memiliki sifat

semen/pozzolan. Kedua, abu batubara yang kasar berbentuk butiran atau abu dasar

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

mengkilat. Kedua limbah tersebut merupakan limbah pembakaran batu bara, bersifat non

plastis, tidak berkohesi dan berbutir halus mempunyai ukuran seperti agregat halus.

Pond ash terdiri darifraksi halus dari abu terbang (fly ash), yang dikumpulkan di

electrostatic precipitators / ESP, danabu dasar/ bottom ash dan abu lainnya diangkut ke

daerah tambak penimbunan abu dengan memberikanaliran air atau sebaliknya dan

disimpan di kolam abu dalam kondisi tercampur dikenal dengan abu kolam/pond ash

(Bhungani, Hiren., 2015). Flyash dan bottom ash dicampur dengan air dan dibuang di

kolam disebut sebagai abu kolam / pond ash (Bagwan, K M.,2014). Ketika fly ash dan

bottom ash atau keduanya dicampur dengan sejumlah air untuk membuatnya menjadi

bubur dan disimpan dalam kolam disebut sebagai abu kolam / pond ash (Rathod,

Mihir.2015).Sistem pengelolaan limbah abu semua PLTU di Kalimantan Timur, dilakukan

dengan cara menimbun pada kolam abu / pond ash.

Memperhatikan kondisi tersebut, dalam penelitian ini dicoba mencari solusi pemanfaatan

bahan pond ash untuk bahan pembuatan beton. Berdasarkan gradasinya, pond ash

memenuhi persyaratan agregat halus masuk zona 3, maka dicoba memanfaatkan pond ash

untuk menggantikan sebagian pasir dalam bahan campuran beton.

Permasalahan yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini,bagaimana pengaruh bahan

limbah abu batubara (pond ash) sebagai pengganti sebagian agregat halus (pasir)dalam

campuran beton dan bagaimana hubungan antara kuat tekan beton dengan mikrostruktur

yang terjadi pada proses hidrasi campuran beton?. Untuk menjawab permasalahan ini maka

tujuan penelitian ini ditegaskan untuk menentukan komposisi / proporsi pond ash optimum

dari variasi kadar pond ashyang direncanakan terhadap pasir dalam campuran beton dan

mengevaluasi karakteristik campuran beton terhadap kekuatan tekan dan mikrostruktur

beton dalam campuran antara beton normal dan beton pond ash.

Page 5: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |24

2. KAJIAN PUSTAKA

a. Beton pond ash

Betonpond ash adalah batuan hasil daricampuran agregat, semen dan air sebagai hidrasi

ditambah pond ash sebagai pengganti sebagian pasir yang mengeras dengan komposisi

tertentu. Penelitian yang berhubungan dengan limbah abu batubara sebenarnya sudah

banyak tetapi bahan limbah yang digunakan terpisah antara abu terbang batubara dan abu

dasar batubara. Disini dicoba dengan menggabungkan antara kedua jenis abu batubara

tersebut menjadi satu sesuai kondisi di lapangan yang menerapkan pengelolaan limbah abu

batubara ditempatkan menjadi satu kolam pembuangan (pond ash).

Beberapa peneliti yang memanfaatkan limbah pond ash sbagai bahan beton antara lain :

Bhungani dan Y. V. Akbari (2015), Penggunaan limbah berbahaya (pond ash) dalam

pembuatan beton akan menyebabkan lingkungan yang hijau & teknologi beton

berkelanjutan,kuat tekan beton meningkat sesuai peningkatan umurnya,kekuatan tarik

belah beton dan kekuatan lentur beton meningkat pada penambahan 20% pengganti pasir,

sertapenggunaan pond ash membuat beton lebih ekonomis.Mihir Rathod dan Shipra

Sharma (2015), limbah termal pond ash dan bottom ash dapat digunakan penggantian

agregat halus dalam beton, workability menurun sesuai peningkatan persentase pond

ash,pada kadar pond ash 30 - 40% dalam campuran beton meningkatkan kuat tekan, kuat

lentur dan kekuatan tarik belah beton,tetapi density beton menurun mengikuti peningkatan

persentase penggantian pasir dengan pond ash.Penelitian tentang pemanfaatan bahan pond

ash sebagai pengganti semen (25 - 45%), persentase pond ash meningkat, kekuatan tekan

beton berkurang, hasil penelitian K. M. Bagwan, dan Dr. S. S. Kulkarni (2014).

b. Material Penyusun Beton

Semen Portland

Sifat-sifat kimia dari bahan pembentuk mempengaruhi kualitas semen yang dihasilkan,

sebagaimana hasil susunan kimia yang terjadi diperoleh senyawa dari semen portland.

Persentase berat dari C3S, C2S, C3A dan C4AF dalam semen portland dapat dihitung

dengan rumus yang awalnya dikembangkan oleh Bogue dan diadopsi dari ASTM C150.

Hidrasi semen sangat komplek sehingga reaksi dari masing-masing unsur semen dalam

bentuk silikat (C3S dan C2S) dan aluminat (C3A dan C4AF) dianalisa masing-masing

secara tunggal.

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

bereaksi dengan semen, yang akan menjadi pasta pengikat agregatdan sebagai pelumas

antar butir-butir agregat agar dapat mudah dikerjakan (diaduk, dituang dan dipadatkan)

saat beton segar, 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.

Agregat. Kandungan agregat dalam beton mencapai 60%-75% dari volume beton.

Agregat dibedakan menjadi dua yakni agregat kasar yaitu agregat yang memiliki ukuran

butir lebih dari 5 mm, dapat berupa kerikil alami hasil disintegrasi alami batuan atau batu

pecah yang dihasilkan oleh industri pemecah batu. Dan agregat halus yaitu agregat dengan

butiran kurang dari 5 mm, dapat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami batuan

atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu.

c. Sifat-sifat Mekanik Beton

Page 6: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |25

Sifat-sifat mekanik beton diawali dengan pengujian-pengujian terhadap kekuatan tekan,

kekuatan tarik, karakteristik tegangan-regangan (modulus elastisitas), dan sifat-sifat fisik

diantaranya proses pengerasan, deformasi, respon terhadap kondisi lingkungan.

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

a. Kuat tekan

Sifat yang paling penting dari beton adalah kuat tekan beton, karena berhubungan dengan

sifat-sifat lain, maksudnya apabila kuat tekan beton tinggi, sifat-sifat lainnya juga

baik.Kuat tekan beton didefinisikan sebagai besarnya tekanan yang mampu ditahan oleh

luasan permukaan beton sehingga beton tersebut hancur. Persamaan perhitungan kuat

tekan beton dan tata cara pengujian mengacu standar ASTM C 39.

b. Mikrostruktur Beton

Tujuan dari pengujian mikrostruktur beton adalah untuk mengetahui senyawa kimia yang

terdapat dalam kandungan semen portland dan dipergunakan untuk menganalisa kekuatan

ikatan bahan semen serta mikrostruktur yang terjadi. Marfologi mikrostruktur yang timbul

adalahsenyawaportlandite (CH), tobermorite (CSH),sebagai akibat adanya reaksi antara

trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) dengan air (H2O).

3. METODE PENELITIAN a. Rancangan Penelitian

Metode pelaksanaan penelitian ini adalah penelitian ekperimental dan analisa tentang

karakteristik mikrostruktur dan sifat mekanik pada beton yang dibuat dengan bahan pond

ash sebagai pengganti agregat halus. Adapun tahapan penelitian ini adalah :

a) Pemeriksaan karakteristik material penyusun beton yakni pemeriksaan agregat halus,

pemeriksaan agregat kasar, pemeriksaan semen serta pemeriksaan air.

b) Rancangan campuran dengan menggunakan metode SNI untuk beton normal.

Ditetapkan mutu beton f’c = 25 MPa.

c) Variasi kadar Pond Ash diambil sebanyak 5 variasi termasuk beton kontrol, yakni:

kadar pond ash 0%; 5%; 10%; 15% dan 20% terhadap berat agregat campuran.

d) Pengujian beton adalah pengujian kuat tekan betondengan mangacu ASTM, dilakukan

pada umur 1, 3, 7, 14, 28 dan 90 hari.

e) Analisa mikrostruktur beton dilakukan dengan pengujian SEM dan XRD.

b. Bahan dan Peralatan

Bahan yang digunakan untuk penelitian ini ditetapkan menggunakan Semen Portland

Komposite (PCC) Tonasa, air yang digunakan diambil dari air bersih (PDAM)

dilingkungan Laboratorium Bahan Konstruksi Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri,

agregat diambil dari plant borneo ready mix di Samarinda yang diimpor dari Kota Palu

Sulawesi Tengah, baik agregat halus (pasir alami) maupun agregat kasar (batu pecah).

Sedangkan bahan pond ash diambil dari PLTU PT. Berau coal di Lati Kabupaten Berau

Kalimantan Timur.

Alat pengujian yang digunakan adalah R-ray defraction (XRD), scanning electron

microscope (SEM), universal testing mechine kapasitas 1000 KN. Concrete compression

testing mechine, mesin pencampur bahan (molen/mixer), cetakan berbentuk silinder

diameter 10 cm dan tinggi 20 cm, neraca dan alat bantu lainnya.

c. Waktu dan Lokasi Penelitian

Waktu Penelitianberlangsung selama 18 (delapan belas) bulan, mulai bulan Oktober 2013

sampai dengan April 2015.

Lokasi Penelitiandilaksanakan di dua tempat yakni pada Laboratorium Bahan Konstruksi

Politeknik Negeri Samarinda untuk pengujian sifat fisik betonnya mulai dari pengujian

Page 7: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |26

bahan, pembuatan benda uji dan pengujian kuat tekan, kuat tarik belah. Laboratorium

Mikrostruktur Universitas Negeri Makassar untuk pengujian kimiawi, SEM dan XRD.

4. HASIL PENGUJIAN Pengujian awal untuk menentukan komposisi campuran, terlebih dahulu dilakukan

pengujian material penyusun beton (semen, pasir, batu dan pond ash). Hasil penelitian

terhadap bahan beton diperoleh sebagai berikut :

Semen Portland

Sifat-sifat kimia dari bahan pembentuk mempengaruhi kualitas semen, hasil pengujian

susunan kimia dalam bentuk susunan oxida dari semen portland komposit dibandingkan

dengan semen portlan dalam Neville & Brooks (2010) ditunjukkan pada tabel 1 berikut :

Tabel 1. Susunan Oxida Semen Portland (Neville & Brooks, 2010).

No Oksida Hasil Uji (%) Syarat Neville (%)

1 Kapur (CaO) 64,25 60 – 67

2 Silika (SiO2) 19.44 17 – 25

3 Alumunia (Al2O3) 0.52 3 – 8

4 Besi (Fe2O3) 2.36 0.5 – 6

5 Magnesia (MgO) 0.48 0.1 – 4

6 Sulfur (SO3) 0.35 0.5 – 1

Agregat. Beberapa sifat karakteristikagregat pasir, batu pecah dan pond ash,berdasarkan

hasil analisis pengujian diperoleh hasil seperti tercantum dalam Tabel 2. Penyerapan pond

ash sangat tinggi mempengaruhi keperluan air untuk campuran.

Tabel 2. Hasil pengujian karakteristik Pasir, Batu pecah dan pond ash.

No Karakteristik Pasir Batu Pecah Pond ash

1 Bobot isi 1,362 1,522 0,859

2 Berat jenis SSD 2,547 2,718 1,868

3 Penyerapan (%) 1,40 0,80 37,93

4 Kadar Air (%) 1,256 1,142 1,275

5 Abrasion Los Angeles (%) --- 16,6 ---

Hasil pengujian analisa saringan agregat untuk menentukangradasi batu pecah, gradasi

pasir dan gradasi pond ash. Gradasi agregat kasar distribusi butirannya untuk diameter

maksimum 20 mm sesuai standar SNI 03-2834-2000terdapat kekurangan butiran

kasarnya,butiran pasir memenuhi dan masuk kategori zona 1, sedangkanpond ash sebagai

pengganti pasir mengacu standar yang digunakan mengikuti standar untuk agregat halus,

hasilnya memenuhi kategori zona 3.

Variasi komposisi campuran pada awalnya dihitung dengan cara percobaan prosentase

gradasi gabungan pasir terhadap batu pecah tanpa menambahkan pond ash diperoleh

perbandingan 37,5% pasir dan 62,5% batu pecah.

Dari hasil gradasi gabungan awal, selanjutnya dengan menetapkan prosentase batu pecah

62,5% sebagai komposisi konstan sekaligus sebagai komposisi campuran bahan beton

kontrol, sedangkan variasi selanjutnya prosentase pasir berkurang berbanding dengan

penggantian pond ash sebesar 0%; 5%; 10%; 15% dan 20% terhadap total agregat untuk

campuran beton.

Tahap selanjutnya, hasil dari gabungan agregat bahan campuran beton 5 variasi rencana,

hasil pengujian kadar air dan penyerapan agregat serta hasil pengujian berat jenis dan

penyerapan agregat, diperhitungakan dalam format rancangan campuran beton sesuai SNI

03-2834-2000,hasil perhitungan keperluan bahan tiap 1 m3 adalah seperti tabel 3.

Page 8: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |27

Tabel 3. Hasil perhitungan komposisi bahan untuk campuran beton.

No. Komposisi

pond ash

Komposisi bahancampuran (Kg/m3)

Semen Air Pasir Pond ash Agregat kasar

1 0 % 408,16 202,91 664,59 0,00 1.124,33

2 5 % 408,16 234,77 575,98 56,75 1.124,,33

3 10 % 408,16 266,64 487,37 113,50 1.124,33

4 15 % 408,16 298,50 398,75 170,25 1.124,33

5 20 % 408,16 330,36 310,14 227,00 1.124,33

Dari masing-masing komposisi bahan dibuatkan benda uji sesuai bentuk dan ukurannya,

pada pengujian tahap ini adalah untuk menentukan kadar pond ash optimum dari 5 variasi

yang diujikan. Hasil untuk masing-masing pengujian dijelaskan sebagai berikut :

1. Kuat tekan beton

Hasil pengujian kuat tekan beton yang diperoleh antara beton normal dan beton pond ash

ditunjukkan pada gambar 1.Peningkatan kekuatan tekan beton terlihat bahwa kekuatan

tekan untuk semua variasi beton meningkat dengan bertambahnya umur hidrasi.

Peningkatan kuat tekan beton nampak lebih cepat pada umur hidrasi awal, sampai 28 hari,

selanjutnya peningkatannya cenderung lebih lambat. Hubungan kekuatan tekan beton

terhadap umur memiliki pola peningkatan yang sama antara beton normal maupun beton

pond ash. Memperhatikan hal ini dapat dinyatakan kalau beton pond ash mempunyai

karakteristik peningkatan kekuatan tekan yang sama pada berbagai umur dibandingkan

dengan karakteristik peningkatan kekuatan tekan beton normal.

Gambar 1. Hubungan kuat tekan beton terhadap umur.

Untuk menjawab tujuan dari penelitian ini, hasil perhitungan rata-rata kekuatan tekan

setelah direduksi terhadap umur 28 hari (kecuali umur 1 hari) untuk menentukan kadar

pond ash optimum dengan bantuan grafik polinomial yang ditunjukkan pada gambar 2.

diperoleh hasil dengan kekuatan tekan 25,05 MPa untuk beton normal,kekuatan tekan

maksimum 27,32 MPa untuk beton pond ash 15%dan kekuatan tekan optimum sebesar

27,06 MPa dengan penggantian pond ash sebesar 17,5% terjadi peningkatan kuat tekan

beton sebesar 8,05% terhadap beton normal.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Kuat

tek

an (

MP

a)

Umur (hari)

0%

5%

10%

15%

20%

Page 9: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |28

Gambar 2. Kekuatan tekan beton optimum.

2. Mikrostruktur Beton

Hasil pengujian mikrostruktur antara beton normal dan beton pond ash berbagai variasi

memiliki perbedaan jenis dan kuantitas senyawa yang terbentuk. Salah satu penyebabnya

adalah perbedaan agregat bahan pembentuk yang digunakan dalam pencampuran. Yang

paling mendasar pada beton pond ash, pengaruh kandungan senyawa bahan pond ash

mempengaruhi proses reaksi yang terjadi dalam ikatan-ikatan kimia beton.

Gambar 3. Mikrostruktur beton normal.

Gambar 3 menunjukkan marfologi hasil pengujian SEM pada mikrostruktur beton normal,

memiliki portlandite (CH), tobermorite (CSH) yang meningkat, tetapi trikalsium silikat

(C3S) dan dikalsium silikat (C2S) menurun. Ini terjadi karena adanya reaksi antara C3S

atau C2S dengan air (H2O) sehingga membentuk CSH dan hasil sampingan CH.

Hasil pengujian mikrostruktur pada beton pond ash berbagai variasi memiliki perbedaan

jenis dan kuantitas senyawa yang terbentuk seperti gambar 4.

25.05

25.79

26.60

27.32

26.87

24.5

25.0

25.5

26.0

26.5

27.0

27.5

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

Kuat

tek

an (

MP

a)

% Pond Ash

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

% F

ase M

ikro

str

uktu

r

Umur (hari)Portlandite TobermoriteTricalsium Silicate Dicalsium SilicateTricalsium Aluminate

Page 10: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |29

Gambar 4. Mikrostruktur pada beton pond ash berbagai variasi.

Gambar 4 menunjukkan marfologi hasil pengujian SEM pada mikrostruktur beton pond

ash, juga memiliki karakteristik yang sama dengan marfologi mikrostruktur pada beton

normal, dimana portlandite (CH) dantobermorite (CSH) meningkat, tetapi trikalsium

silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) menurun. Ini terjadi karena adanya reaksi antara

C3S atau C2S dengan air (H2O) sehingga membentuk CSH dan hasil sampingan CH.

Persentase fase mikrostruktur antara beton normal dengan beton pond ash menunjukkan

pola perubahan yang sama. Nilai persentase fase mikrostruktur antara kedua beton

penelitian juga memberikan hasil yang tidak signifikan, maka karakteristik antara beton

normal dan beton pond ash adalah sama.

5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa terhadap kuat tekan beton dan marfologi mikrostruktur bahan

untuk pembuatan campuran beton dan hasil analisa pola peningkatan kekuatan terhadap 5

variasi pengujian dapat disimpulkan :

a. Berdasarkan karakteristik bahan campuran beton pond ashsebagai pengganti pasir

diperoleh komposisi pond ash optimum sebesar 17,5% terhadap bahan untuk campuran

beton, diperoleh perbandingan/komposisi bahan pasir 20,0% : pond ash 17,5% : batu

pecah 62,5% diperoleh hasil kekuatan tekan 25,05 MPa untuk beton normal dan 27,06

MPa untuk beton pond ash optimum atau terjadi peningkatan sebesar 8,05% terhadap

beton normal.

b. Berdasarkan marfologi fase mikrostruktur hasil pengujian SEM antara beton normal

dan beton pond ash memiliki karakteristik yang sama, walau ada perbedaan nilai hasil

analisa tetapi perbedaan tersebut tidak signifikandimana senyawa portlandite (CH) dan

tobermorite (CSH) meningkat, tetapi trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium silikat

(C2S) menurun, serta dapat disimpulkan bahwa bahan pond ash dapat digunakan untuk

pembuatan beton.

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

% F

ase

Mik

rostr

uktu

r

Umur (hari)

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

% F

ase

Mik

rostr

uktu

r

Umur (hari)

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

% F

ase

Mik

rostr

uktu

r

Umur (hari)

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

% F

ase

Mik

rostr

uktu

r

Umur (hari)

Portlandite TobermoriteTricalsium Silicate Dicalsium SilicateTricalsium Aluminate

Pond ash 20% Pond ash 15%

Pond ash 10% Pond ash 5%

Page 11: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |30

6. DAFTAR PUSTAKA 1. ACI 318-14, (2014) Building Code Requirements for Structural Concrete. ISBN: 978-

0-87031-930-3 American Concrete Institute 38800 Country Club Drive Farmington

Hills, MI 48331, September 2014.

2. ASTM (1992) Annual Book of ASTM Standars. Section 4 Construction, Volume

04.02 Concrete Aggregates, Philadelphia.

3. ASTM C 33-90, (1992) Annual Book of Standard specification for concrete

aggregates.

4. ASTM C-150, (2007) Standard Specification for Portland Cement, Juni 2007.

5. ASTM C39/C39M – 12a, (2012) Standard Test Method for Compressive Strength of

Cylindrical Concrete Specimens, October 2012.

6. ASTM C39/C39M - 99, (1999) Standard Test Method for Compressive Strength of

Cylindrical Concrete Specimens.

7. ASTM C496/C496M-11, (2011) Standard Test Method for Splitting Tensile Strength

of Cylindrical Concrete Specimens, August 2011.

8. Bagwan, K. M., Kulkarni, Dr. S. S. (2014) A Study of Characteristic and Use of Pond

Ash for ConstructionWebsite: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459, ISO 9001:2008

Certified Journal, Volume 4, Issue 6, June 2014.

9. Bhungani, Hiren., Akbari. Y. V. (2015) Use Waste Material of Sikka Power Plant-

(Mound Ash) in Concrete Replacement as Fine AggregateIJSRD/Vol. 3/Issue

02/2015/564).

10. http://bisnis.news.viva.co.id/news/read/138777-pltu_200mw_dibangun_di_

kalimantan_timur. Di akses pada tanggal 16 Mei 2015, 18:11

11. http://diskominfo.kaltimprov.go.id/berita-pltu-teluk-balikpapan-ditarget-ber operasi--

2015-.html, Sabtu, 26 Maret 2013). Di akses pada tanggal 16 Mei 2015, 17:42

12. http://lampost.co/berita/pln-hadapi-kendala-tangani-limbah-abu-batubara, Di akses

pada tanggal 16 Mei 2015, 15:21

13. 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.

14. 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.

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

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

16. Neville, A M; Brooks, J J. (2010) Concrete Technology, second edition, Longman

Scientific & Technical.

17. 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.

Page 12: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Juni 2016 |31

18. 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.

19. Rathod, Mihir., Sharma, Shipra. (2015) Review on the Use of both Fly-Ash and Pond-

Ash in Concrete Mix DesignIJSRD / Vol. 2/Issue 12/2015/056.

20. 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.

21. Tjaronge M. W., 2012. Teknologi Bahan Lanjut Semen dan Beton Berongga, Telaga

Zamzam, Makassar Indonesia.

22. Tjaronge M. W., R. Irmawaty, S. A. Adisasmita, A. A. Amiruddin, and Mansyur, 2013.

Compressive Strength and Chemical Compound of Concrete Mixed with Sea Water,

Marine Sand and Portland Composite Cement, Proceeding of the 7th International

Conference on Asia and Pacific Coasts (APAC) Bali Indonesia.

23. Tumingan; Tjaronge, M W; Djamaluddin, Rudy; dan Sampebulu, Victor.

(2014)Compression Strength Of Concrete With Pond Ash As Replacement Of Fine

Aggregate, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 9, No. 12,

December 2014.

24. Tumingan, M. W Tjaronge, Rudy Djamaluddin and Victor Sampebulu, (2016),

Penyerapan dan Porositas pada Beton Menggunakan Bahan Pond Ash Sebagai

Pengganti Pasir, Politeknologi VOL. 15 No. 1 Januari 2016, ISSN: 2407-9103.

Page 13: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, Februari 2016 |82

Page 14: IKHLAS KITTA SABARUDDIN TUMINGAN PRIYO SUROSO

ALAMAT:

Jalan Poros Gowa – Malino KM. 7 Sulawesi Selatan

Tel. 0411-580373, Fax. 0411-580373

Email: [email protected]

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