PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KERANG SEBAGAI SUBSTITUSI PASIR DAN ABU AMPAS TEBU SEBAGAI SUBSTITUSI SEMEN PADA CAMPURAN BETON MUTU K225 DENGAN NaCl SEBAGAI RENDAMAN

Fitriani1, Gunawan Tanzil2

1Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Universitas SriwijayaJl. Raya Prabumulih KM 32 Indralaya, Sumatera SelatanE-mail: fitriani.limarga@gmail.com

2Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Prabumulih KM 32 Indralaya, Sumatera Selatan

ABSTRAK

Seiring dengan peningkatan kebutuhan akan pembangunan meningkatkan pula permintaan dan konsumsi semen dan agregat sebagai bahan utama dalam pembuatan beton, hal ini menjadi pertimbangan utama penelitian terhadap bahan alternatif pengganti sebagian semen dan agregat yang lebih ramah lingkungan. Fokus dalam penelitian ini adalah pengaruh substitusi limbah pecahan cangkang (kulit) kerang (CK) sebagai bahan pengganti sebagian pasir (agregat halus) dan abu ampas tebu (AT) sebagai bahan pengganti sebagian semen terhadap kekuatan beton. Adapun kedua jenis limbah tersebut dikombinasikan sebagai material substitusi sebagian dalam campuran beton mutu K-225 dengan pengkondisian beton dalam rendaman NaCl. Persentase yang digunakan untuk abu ampas tebu adalah sebesar 8%, 10%, dan 12% sedangkan persentase pecahan kulit kerang yaitu 9%, 11%, dan 13%. Lalu persentase tersebut dikombinasikan menjadi 3 jenis beton campuran AT dan CK sebagai berikut: Beton Kombinasi 1 (BK-1) 8%AT + 9%CK; Beton Kombinasi 2 (BK-2) 10%AT + 11%CK; Beton Kombinasi 3 (BK-3) 12%AT + 13%CK. Dari hasil penelitian didapatkan dengan kombinasi substitusi 8%AT + 9%CK kekuatan tekan beton meningkat hingga 25%. Pada umur pengujian 28 hari beton dengan kombinasi substitusi 10%AT + 11%CK dapat mempertahankan kekuatan tekan beton dengan penurunan kekuatan terendah dibandingkan dengan beton kombinasi lainnya dalam rendaman NaCl.Kata Kunci : beton, kulit kerang, abu ampas tebu, natrium klorida

ABSTRACT

Along with the increasing demand of construction, the consumption of cement and aggregate as main materials of concrete is getting high. This leads to a major consideration of developing ecofriendly substitute materials for both cement and aggregate. This research concentrates on the utilization of crushed clam shell (CCS) and sugarcane bagasse ash (SBA) as partial replacement of fine aggregate and cement, respectively. Moreover, it discusses the effects of the substitution toward the strength of concrete. Both SBA and CCS are combined as partial substitute materials in the concrete mixture with the refference strength of 225 kg/cm2, it is then immersed in NaCl solution. The percentages used for SBA are 8%, 10%, 12% while for CCS the percentages are 9%, 11%, 13%. These percentages are then combined to form 3 types of combination, namely: BK-1 with 8%SBA+9%CCS, BK-2 with 10%SBA+11%CCS, and BK-3 with 12%SBA+13% CCS. The test results reveal that the first type of combined concreteBK-1 with 8%SBA+ 9%CCSimmersed in NaCl solution have the strength increase up to 25% compared to normal concrete. At the age of 28 days, combined concrete with 10%SBA+11%CCS is able to withstand its compressive strength against the deterioration of NaCl solution with lowest decrement of compressive strength compared with other combination. Keywords : concrete, clam shell, sugarcane bagasse ash, sodium chloride

4

1. PENDAHULUANBeton merupakan salah satu material yang paling banyak digunakan dalam struktur. Beton sendiri tersusun atas material pengisi yaitu agregat kasar dan halus serta bahan pengikat berupa campuran semen dan air. Dibandingkan dengan material lainnya penggunaan beton memiliki keunggulan tersendiri yaitu kemudahan untuk dibentuk sesuai kebutuhan, kekuatan tekan yang tinggi, serta pemeliharaan yang relatif mudah dan murah.

Saat ini variasi material penyusun beton itu sendiri semakin berkembang. Salah satu variasi dari material penyusun beton adalah dengan memanfaatkan limbah sebagai bahan alternatif pengganti sebagian baik pada material pengisi atau pengikat beton. Dengan memanfaatkan bahan limbah diharapkan dapat memberi kontribusi terhadap lingkungan dan menciptakan inovasi material penyusun beton yang murah dan ramah lingkungan.

Abu ampas tebu sebagai salah satu limbah berasal dari industri pertanian dengan kandungan silika yang tinggi dapat dimanfaatkan sebagai material pengganti sebagian semen. Pada penelitian terdahulu, dengan nilai substitusi abu ampas tebu sebesar 15% terhadap semen merupakan batas optimum persentase yang dapat meningkatkan nilai kekuatan tekan beton secara maksimal.(kawade et al, 2013).

Cangkang (kulit) kerang merupakan salah satu limbah yang jumlahnya sangat banyak karena pertumbuhannya yang cenderung cepat dan adalah salah satu jenis bahan yang banyak dikonsumsi namun bagian cangkangnya hanya akan dibuang. Pecahan cangkang kerang dapat dimanfaatkan sebagai material pengganti sebagian pada agregat halus. Dalam penelitian terdahulu dimana pasir kondisi jenuh permukaan kering / saturated surface dry (SSD) disubstitusi oleh pecahan cangkang kerang dengan persentase sebesar 10% menunjukkan hasil kuat tekan mendekati beton normal (tanpa substitusi). Namun substitusi pecahan cangkang kerang sebesar 20% akan menurunkan nilai kuat tekan beton. Sehingga pada penelitian terdahulu dirangkum bahwa jumlah persentase substitusi agregat halus oleh pecahan cangkang kerang yang terlalu tinggi akan menghambat kenaikan kekuatan tekan beton dalam jangka panjang (Yang et al, 2010).

Pada proses pembuatan sampel beton, pada umumnya setelah beton dilepaskan dari cetakan biasanya beton direndam dalam air biasa sebagai salah satu proses perawatan beton. Dalam penelitian terdahulu oleh Abalaka, A.E.(2011) membandingkan kekuatan beton antara beton normal dan beton campuran abu sekam padi, dengan perendaman dalam air biasa dan larutan NaCl 5% menunjukkan bahwa beton normal memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan beton abu sekam padi dalam rendaman larutan NaCl.

Berdasarkan pertimbangan dan penelitian terdahulu yang telah dijabarkan di atas maka dalam penelitian ini akan dibuat beton dengan kombinasi material pengganti sebagian abu ampas tebu dan pecahan cangkang kerang dengan perendaman dalam larutan NaCl 5%. Untuk selanjutnya ditinjau bagaimana pengaruh persentase kombinasi kedua jenis material terhadap kuat tekan beton. Serta bagaimana perbandingan nilai kuat tekan beton dalam rendaman air biasa dan rendaman NaCl 5%.

2. TINJAUAN PUSTAKABeton merupakan material komposit yang tersusun dari materi agregat kasar dan halus yang melekat satu sama lain karena adanya bahan pengikat, dimana campuran semen juga berperan dalam mengisi rongga antar agregat. Secara sederhana beton dapat direpresentasikan berdasarkan partikel penyusunnya yaitu beton terdiri dari bahan pengisi (filler) dan bahan pengikat (binder). Bahan pengisi yaitu agregat kasar dan agregat halus sedangkan bahan pengikat berupa campuran semen dan air yang membentuk pasta semen. Ketika pasta semen bertemu agregat halus maka menjadi mortar. Adukan beton terbentuk ketika seluruh material penyusun utama pada beton bertemu atau ketika mortar dicampur agregat kasar. Dengan dibantu proses hidrasi antara semen dan air maka adukan beton ini akan semakin mengeras. Ketika adukan beton dapat mempertahankan bentuknya sendiri maka beton dapat dilepas dari cetakan. Pada umur 28 hari beton dikatakan mencapai kekuatan tekan maksimum atau kekuatan tekan rencana (fc).Menurut ASTM C-33, agregat halus merupakan agregat yang lolos saringan no.4 (4.75mm) dan tertahan pada saringan no.200 (75 m). Jika agregat memiliki ukuran butiran lebih besar dari 4,75 mm atau tertahan pada saringan no.4 maka agregat dikategorikan sebagai agregat kasar. Agregat normal memiliki berat jenis rata-rata berkisar antara 2,5-2,7 digunakan dalam beton normal yang memiliki berat isi 2200-2500 kg/m3

Salah satu parameter utama yang digunakan untuk menentukan kinerja atau mutu beton adalah kuat tekan (compressive strength). Menurut SNI 03-1974-1990, kuat tekan beton (fc) adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan. (1)

Keterangan : tekan= Kuat Tekan (kg/cm)P= Beban Maksimum (kg)A= Luas penampang (cm)

3. METODOLOGIMaterial : material yang digunakan dalam peneletian ini yaitu semen Baturaja, split (agregat kasar), pasir Tanjung Raja (agregat halus), air pencampur, Abu Ampas Tebu, dan Pecahan Cangkang Kerang.

Semen : Semen Portland tipe 1 dengan merk dagang Semen Baturaja dalam kemasan dengan berat 50kg/zak.

Agregat Kasar : split ukuran 10mm-20mm didapatkan dari daerah Lahat, Sumatera Selatan.

Agregat Halus : Pasir sungai yang berasal dari pertambangan pasir di Desa Tanjung Raja Selatan, Sumatera Selatan.

Air : Air keran Laboratorium Bahan dan Beton, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sriwijaya.

Abu Ampas Tebu (AT) : ampas tebu diperoleh dari industri gula tebu di daerah Belitang kemudian dibakar hingga bentuk fisiknya berubah menjadi abu.

Pecahan Kulit Kerang (CK) : kulit /cangkang kerang diperoleh dari industri kerang kupas rumahan di daerah 9 ilir Palembang, Sumatera Selatan. Sebelum digunakan dalam campuran beton terlebih dahulu kulit kerang dicuci, dikeringkan, dan dihancurkan sehingga menjadi pecahan cangkang kerang lolos saringan 4.75mm.

Pengujian MaterialAnalisis Saringan (Sieve Analysis): uji ini dilakukan terhadap agregat halus (pasir), agregat kasar (split ), dan pecahan cangkang kerang. Standar pengujian berdasarkan ASTM C-136 dari hasil pengujian didapatkan zona pasir yang menunjukkan tingkat kehalusan serta nilai fineness modulus.

Kadar Air (Water Content) : pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan persentase kandungan air dalam agregat halus dan agregat kasar dengan standar pengujian ASTM C 566.

Berat Jenis (Specific Gravity) dan Persen Penyerapan (%Absorption) : untuk agregat kasar metode pengujian berdasarkan standar ASTM C 127 sedangkan untuk agregat halus dengan standar ASTM C 128.

Kadar Organik : sebagai persyaratan kelayakan agregat halus untuk dapat digunakan sebagai campuran dalam beton. Metode pengujian sesuai standar ASTM C40, agregat halus dan pecahan kulit kerang dalam larutan NaOH 3% lalu dicek pada standar warnaOrganic Plate (batas standar warna no.3).

Kadar Lumpur : pengujian dengan pemeriksaan bahan lolos saringan no.200 dengan cara pencucian standar ASTM C117-95. Batas kelayakan jumlah lumpur tidak melebihi 5%.

Berat Volume (Berat Isi) : pengujian ini dilakukan terhadap agregat kasar, agregat halus, dan pecahan kulit kerang. Ada dua jenis berat isi yang diuji yaitu berat isi padat (compact) dan berat isi gembur (loose). Standar pengujian berdasarkan ASTM C29.

Uji Komposisi Kimia (Chemical Composition) : pengujian ini dilakukan terhadap abu ampas tebu dan kulit kerang (dalam bentuk abu). Komposisi kimia yang diteliti antara lain adalah kandungan SiO2, CaO, Fe2O3, MgO, SO3, dan LOI. Pengujian ini dilakukan dengan bantuan dari Laboratorium PT. Semen Baturaja.

Perancangan Campuran BetonCampuran beton dibuat sesuai dengan rasio atau perbandingan semen, agregat halus, agregat kasar, dan air yang telah didapatkan melalui perhitungan job mix formula (jmf) beton yang direncanakan sesuai standar SNI-03-2834-2002.Proporsi campuran material penyusun beton sebagai beton referensi (tanpa abu ampas tebu dan pecahan kulit kerang) serta beton kombinasi substitusi sebagian abu ampas tebu dan pecahan kulit kerang ditampilkan dalam tabel 1.

Tabel 1. Proporsi campuran beton normal dan beton kombinasi (kg/m3)Faktor Air Semen = 0,6Semen = 375 kg/m3Air = 159,51 kg/m3Pasir = 715,8 kg/m3Split = 1074,7 kg/m3

%SubstitusiAT + CKSemenATPasirCK

0%3750715,80

8% + 9%34530651.464.4

10% + 11%337.537.5637.178.7

12% + 13%33045622.793.1

Untuk setiap jenis beton di atas, sampel benda uji dibuat untuk pengujian pada umur 7, 14, dan 28 hari masing-masing 3 spesimen sehingga untuk setiap jenis beton kombinasi maupun beton referensi (0%) berjumlah 9 sampel spesimen masing-masing.

Pengujian Slump (Slump Test)Uji slump dilakukan untuk penentuan ukuran derajat kemudahan pengecoran (workability) adukan beton basah / segar. Uji ini dilakukan terhadap beton yang baru saja selesai diaduk dimana campuran beton masih dalam kondisi dapat mengalir dengan menggunakan kerucut Abrams. Semakin tinggi nilai slump maka semakin rendah kekentalan adukan beton tersebut. Salah satu faktor utama yang mempengaruhi nilai slump beton adalah faktor air semen (fas) atau water-cement ratio (w/c). Makin tinggi w/c nilai slump akan meningkat maka workability beton akan meningkat pula.

Pencetakan BetonDalam penelitian ini, spesimen benda uji adalah berupa kubus dengan panjang sisi 15x15x15 cm. Berdasarkan variasi jenis beton pada tabel 1. Maka seluruh jumlah sampel beton berjumlah 36 sampel kubus.

Perendaman BetonSetelah beton dilepaskan dari cetakan, beton lalu diberi perlakuan perendaman dalam larutan NaCl 5%. Sebagai perbandingan, dengan jumlah sampel dan jenis kombinasi yang sama, beton direndam dalam air biasa.

Pengujian Kekuatan Tekan Beton Pengujian kekuatan beton dilakukan menggunakan alat Compression Testing Machine pada umur pengujian 7, 14, dan 28 hari. Metode pengujian kuat tekan beton dengan berpedoman pada SNI-03-1974-1990.

4. HASIL DAN PEMBAHASANHasil pengujian material ditampilkan dalam tabel 2 dibawah ini :

Tabel 2. Rangkuman Hasil Pengujian MaterialJenis TestAgregat

PasirCKSplit

Kadar OrganikNo.3No.2-

Kadar Lumpur (%)2,35%--

BeratVolume(kg/ltr)Padat1,531 1,708 1,596

Gembur1,4501,552 1,485

Modulus Kehalusan2,0893,7886,549

Kadar Air (%)12,6%-1,26%

Apparent Specific Gravity2,609-2,705

Bulk Spec. Kondisi Kering2,574-2,542

Bulk Spec. Kondisi SSD2,588-2,602

Penyerapan Air (%)0,51%-2,37%

Proporsi campuran untuk benda uji berupa kubus ukuran 150x150x150mm, volume kubus = 0,00375 m3 ditampilkan pada tabel 3 berikut:

Tabel 3. Proporsi Campuran BetonKeteranganSemen(kg)Pasir(kg)Split(kg)Air(kg)

Tiap m3375715,81074,7159,5

Untuk 1 kubus1,272,423,630,54

Untuk 1 kubus + toeslag 30%1,643,144,720,7

Untuk 3 kubus4,939,4214,152,1

Proporsi campuran 11,912,870.43

Beton normal (BN) atau beton referensi adalah jenis beton dengan 0% substitusi abu ampas tebu dan 0 substitusi pecahan cangkang kerang, sehingga beton ini tersusun dari komponen utama yaitu semen, pasir, split, dan air. Sedangkan ketiga jenis beton lainnya merupakan jenis beton kombinasi (BK). beton kombinasi 1 (BK-1) dengan substitusi 8%AT+9%CK. Kombinasi kedua disebut beton kombinasi 2 (BK-2) dengan nilai substitusi 10%AT+11%CK. Yang terakhir dengan persentase substitusi terbesar disebut Beton kombinasi 3 (BK-3) dengan nilai substitusi 12%AT+13%CK.

Hasil Uji KTB beton pada umur 7, 14, dan 28 hari dengan perlakuan dalam rendaman NaCl berturut-turut ditampilkan dalam gambar 1, 2, dan 3 berikut :

Gambar 1. Histogram KTB umur 7 hari Beton Normal (BN) dan Beton Kombinasi (BK)

Gambar 2. Histogram KTB umur 7 hari Beton Normal (BN) dan Beton Kombinasi (BK)

Gambar 3. Histogram KTB umur 7 hari Beton Normal(BN) dan Beton Kombinasi (BK)

Hasil KTB beton normal maupun beton kombinasi dalam rendaman larutan NaCl 5% ditampilkan dalam tabel 4 dan pada histogram gambar 4.

Tabel 4. Data KTB rata-rata dalam Rendaman LarutanNaCl 5%JenisBetonKuat Tekan rata-rata (kg/cm2)

7 hari14 hari28 hari

BN154,79172,92208,40

BK-1180,47197,83266,55

BK-2165,36178,20254,46

BK-3111,75132,90200,10

Gambar 4. Histogram KTB rata-rata Beton dalam Rendaman NaCl 5%

Berdasarkan pada data tabel 4 dan gambar 4 di atas kuat tekan beton tertinggi didapati pada beton kombinasi 1 (BK-1) umur 28 hari dengan nilai 266,55 kg/cm2. Dimana kuat tekan tertinggi ini mengalami peningkatan 27,9% dari beton referensi. Sebaliknya, kuat tekan beton terendah ditemukan pada beton kombinasi 3 (BK-3) sebesar 200,1kg/cm2 mengalami penurunan -3,98% dari beton normal. Secara keseluruhan beton mengalami kenaikan kuat tekan beton yang signifikan saat akan mencapai umur 28 hari. Dengan semakin bertambahnya jumlah substitusi abu ampas tebu dan pecahan kulit kerang maka kuat tekan beton mengalami penurunan.

Perbandingan KTB beton dalam rendaman air biasa dan rendaman NaCl 5% pada umur pengujian 28 hari ditampilkan dalam tabel 5 dan diagram gambar 5 berikut :Setelah melakukan uji kuat tekan beton, dilakukan pengukuran rembesan NaCl pada bagian dalam permukaan beton dengan menggunakan asam nitrat (nitric acid). Pengukuran rembesan ini dinyatakan dengan dimensi panjang dalam satuan mm. Berikut merupakan hasil pengukuran panjang rembesan pada beton normal dan beton kombinasi substitusi.

Gambar 5. Histogram Panjang Rembesan antara Beton Normal dan Beton Kombinasi Abu AmpasTebu dan Pecahan Cangkang Kerang padaUmur Pengujian 28 Hari

Berdasarkan pada histogram pada gambar 5 panjang rembesan tertinggi ditemukan pada beton normal, namun panjang rembesan terendah pada BK-1 (8%AT + 9%CK). Seiring dengan bertambahnya persentase substitusi maka panjang rembesan makin meningkat.

5. KESIMPULANPemanfaatan kombinasi abu ampas tebu (AT) sebagai pengganti sebagian semen dan pecahan cangkang kerang (CK) pengganti sebagian agregat halus dapat meningkatkan KTB dengan kombinasi persentase substitusi 8%AT & 9%CK.Semakin tinggi nilai substitusi abu ampas tebu dan substitusi pecahan kulit kerang maka semakin menurun nilai kekuatan tekan beton. Penurunan paling besar pada beton kombinasi substitusi 12% abu ampas tebu dan 13% pecahan kulit kerang pada umur 7 hari sebesar 27,81%.Semakin tinggi nilai persen substitusi maka semakin rendah nilai KTB.Kedalaman rembesan NaCl akan semakin dalam ketika jangka waktu perendaman semakin lama. Semakin besar nilai rembesan maka nilai kuat tekan beton menurun.

DAFTAR PUSTAKA1) Dipohusodo, I., 1999, Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1990-03 Departemen Pekerjaan Umum RI. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2) Mordock, L.J., dan K.M. Brook.,1991, Bahan dan Praktek Beton. Terjemahan Stephany Hindarko, Erlangga, Jakarta.3) Mulyono, T., 2003, Teknologi Beton. Andi Offset, Yogjakarta.4) Nawi, E.G., 1990, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Terjemahan Bambang Suryoatmojo, Eresco, Bandung.5) Subakti, A., 1994, Teknologi Beton Dalam Praktek. Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.6) Theodosius, G dan Margaret Saleh, 2002, Konstruksi Beton I jilid 1, Delta Teknik Group, Jakarta.7) ACI Committee E-701, 2007, Aggregates for Concrete, ACI Education Bulletin E1-07, Farmington Hills, USA.8) Departemen Pekerjaan Umum,. LPMB, 1989, Tata Cara Rencana Pembuatan Campuran Beton Normal, SK SNI 03-2834-2000. Depertemen Pekerjaan Umum, Bandung.9) Abalaka, A. E., and A. D. Babalaga, 2011, Effects of Sodium Chloride Solutions on Compressive Strength Development of Concrete Containing Rice Husk Ash. Federal University of Technology, Nigeria.10) Amaziah, W. O., et al, 2013, Exploratory Study of Crushed Periwinkle Shell as Partial Replacement for Fine Aggregates in Concrete. Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences, University of Science & Technology Nkpolu, Port Harcourt, Nigeria.11) Kawade, U.R.,V.R.Rathi, and D. G. Vaishali, 2013, Effect of Use of Bagasse Ash on Strength of Concrete. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology.12) Lavanya, M.R, B. Sugumaran, and T. Pradeep, 2012, An Experimental Study on The Compressive Strength of Concrete by Partial Replacement of Cement with Sugarcane Bagasse Ash. International Journal of Engineering Invention, Volume 1, Issue 11.13) ZHONG B. Y. et al., 2012, Structure and Property Characterization of Oyster Shell Cementing Material. College of Material Science & Engineering, Fuzhou University, China.