6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton

Nama asing dari beton adalah concrete, diambil dari gabungan prefiks bahasa

Latin com, yang artinya bersama-sama, dan crescere (tumbuh), yang maksudnya

kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Beton pada

umumnya merupakan campuran dari tiga komponen, yaitu bahan yang mengikat

seperti kapur atau semen, agregat, dan air. Jika diperlukan, bahan tambah

(admixture atau additive) dapat ditambahkan untuk mengubah sifat-sifat tertentu

dari beton. Dalam campuran beton, air dan semen membentuk perekat atau

matriks yang mana sebagai tambahan mengisi kekosongan agregat halus, melapisi

permukaan agregat halus dan kasar, dan mengikat mereka bersama-sama.

Menurut Tri Mulyono pada umumnya, beton mengandung rongga udara

sekitar 1% - 2%, pasta semen (semen dan air) sekitar 25% - 40%, dan agregat

(agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60% - 75%. Untuk mendapatkan

kekuatan yang baik, sifat dan karakteristik dari masing-masing bahan penyusun

tersebut perlu dipelajari sehingga menghasilkan beton yang cukup mudah

dikerjakan, memenuhi kuat tekan rencana setelah mengeras, dan ekonomis.

Kekuatan beton terbentuk akibat terikatnya partikel-partikel agregat kasar dan

halus oleh pasta semen yang berjalan secara gradual dan berkelanjutan. Kekuatan

beton akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Berdasarkan

standar, karakteristik kuat tekan beton ditentukan ketika beton telah berumur 28

hari (Sumarno, 2010). Sifat beton yang meliputi : mudah diaduk, di salurkan, di

cor, di padatkan dan diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan

adukan dan mutu beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi.

Beton normal diklasifikasikan menjadi dua golongan, yaitu beton normal dan

beton ringan. Beton normal tergolong beton yang memiliki densitas sekitar 2,2 –

2,4 gr/cm3 dan kekuatannya tergantung pada komposisi campuran beton (mix

design). Sedangkan untuk beton ringan memiliki densitas < 1,6 gr/cm3, begitu

7

juga dengan kekuatannya sangat bervariasi dan sesuai dengan penggunaan dan

pencampuran bahan bakunya.

2.2 Beton Ringan (Lightweight Concrete)

Beton ringan adalah salah satu jenis beton normal yang memiliki berat jenis

(density) lebih ringan daripada beton pada umumnya. Tujuan penggunaan beton

ringan adalah untuk mengurangi berat sendiri dari struktur sehingga komponen

struktur pendukungnya seperti pondasinya akan menjadi lebih hemat. Beton

ringan dapat dibuat dengan berbagai cara, antara lain dengan menggunakan

agregat ringan (fly ash, batu apung, kulit kerang dll), campuran antara semen,

silika, pozolan, atau semen dengan cairan kimia penghasil gelembung udara.

Agregat yang digunakan untuk memproduksi beton ringan merupakan agregat

ringan juga. Berat jenis beton dengan agregat ringan yang kering udara sangat

bervariasi, tergantung pada pemilihan agregatnya , apakah pasir alam atau agregat

pecah yang ringan halus yang dipergunakan. Terminolog ASTM C.125

mendefenisikan bahwa agregat ringan adalah agregat yang digunakan untuk

menghasilkan beton ringan, meliputi batu apung, scoria, vulkanik cinder, tuff,

expanded, atau hasil pembakaran lempung, shale, slte, shele, perlit, atau slag atau

hasil batubara dan hasil residu pembakarannya (Mulyono, 2004).

Table 2.1 Komposisi bahan pembentuk beton

Nama Bahan Jumlah (%)

Agregat kasar dan halus 60 - 80

Semen 7 - 15

Air 14 – 21

Udara 1 – 8

Sumber: Murdock L.J., Brook. K.M., 1999

Pada umumnya beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m³. Karena itu

keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan

pada proyek bangunan tinggi (high rise building) akan dapat secara signifikan

mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada

perhitungan pondasi. Teknologi bahan bangunan berkembang terus, salah satunya

8

beton ringan aerasi (Aerated Lightweigt Concrete) atau sering disebut juga (Auto

Aerated Concrete).

Keuntungan dari beton ringan antara lain : memiliki nilai tahanan panas

(thermal insulator) yang baik, memiliki tahanan suara (peredam) yang baik, tahan

api (fire resistant). Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya

(compressive strength) lebih kecil dibanding dengan beton normal sehingga tidak

dianjurkan penggunaannya untuk structural (Sumarno, 2010). Dari berbagai

kelebihan maupun kelemahan dari beton ringan maka beton ringan dapat di

aplikasi/digunakan pada beberapa bagaian seperti : dinding, Cladding, ornamen

bangunan maupun material pengisi dan bentuk beton ringan juga banyak

diaplikasi dalam pelbagai proyek dalam bentuk: blok/bata, panel, bentuk khusus.

Gambar 2.1 Beton Ringan dalam bentuk blok/bata

Beton Ringan (Lightweight Concrete), ada beberapa metode yang dapat

digunakan untuk mengurangi berat jenis beton atau membuat beton lebih ringan

antara lain adalah sebagai berikut (Tjokrodimuljono, 1995):

1. Dengan membuat gelembung-gelembung gas/udara dalam adukan semen

sehingga terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Salah satu cara

yang dapat dilakukan adalah dengan menambah bubuk alumunium

kedalam campuran adukan beton.

2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar, batu

apung atau agregat buatan sehingga beton yang dihasilkan akan lebih

ringan dari pada beton biasa.

9

3. Dengan cara membuat beton tanpa menggunakan butir-butir agregat halus

atau pasir yang disebut beton non pasir.

Menurut Tjokrodimuljo secara garis besar pembagian penggunaan beton

ringan dapat dibagi tiga yaitu:

1. Untuk non struktur dengan nilai massa jenis antara 240 – 800 kg/m3dan

kuat tekan dengan nilai 0,35 – 7 MPa digunakan untuk dinding pemisah

atau dinding isolasi.

2. Untuk struktur ringan dengan nilai massa jenis antara 800 – 1400 kg/m3

dan kuat tekan dengan nilai 7 – 17 MPa digunakan untuk dinding memikul

beban.

3. Untuk struktur dengan nilai massa jenis antara 1400 – 1800 kg/m3dan kuat

tekan > 17 MPa digunakan sebagai beton normal.

Menurut Dobrowolski dikutip dari Nely Wahyuni pembagian beton

menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas:

1. Beton dengan berat jenis rendah (Low-Density Concretes) dengan nilai

massa jenis 240 – 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,35 – 6,9 MPa.

2. Beton dengan kekuatan menengah (Moderate-Trength Lighweight

Concretes) dengan nilai densitas 800 – 1440 kg/m3 dan nilai kuat tekan 6,9

– 17,3 MPa.

3. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concrete) dengan nilai

densitas 1440 - 1900 kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17,3 MPa.

Menurut Neville and Brooks dikutip dari Nely Wahyuni pembagian beton

menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas:

1. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concretes) dengan nilai

densitas 1400 - 1800 kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17 MPa.

2. Beton ringan untuk pasangan batu (Masonry Concretes) dengan nilai

densitas 500 - 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 7 – 14 MPa.

3. Beton ringan untuk penahan panas (Insulating Concretes) dengan nilai

densitas < 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,7 – 7 MPa.

Beberapa penelitian yang pernah dilakukan oleh beberapa peneliti tentang

pembuatan beton ringan dengan memanfaatkan limbah atau agregat – agregat

10

ringan yang telah diketahui komposisinya terlebih dahulu sebagai bahan penyusun

beton ringan tersebut adalah untuk mengetahui seberapa besar kekuatan yang

diperoleh dari agregat yang digunakan. Beberapa penelitian terdahulu mengenai

pemanfaatan fly ash, kulit kerang dan batu apung dapat dilihat pada tabel di

bawah ini .

Tabel 2.2 Penelitian tentang beton

Peneliti Zulfikar

Syaram

Sumarno D.Tripriyo, G.P.

Raka dan Tavio

S.

Subasi

Semen √ √ √ √

Pasir √ √ √ √

Fly ash - √ √ √

Kulit kerang - √ - -

Batu apung √

(dihaluskan)

- √ (bentuk

kerikil)

-

Limbah beton - √ - -

Tanah liat - - - √

Kompisisi

Terbaik

10 % batu

apung

2 % kulit

kerang dan fly

ash

16 % batu

apung

4 % fly ash

2 %

Kuat tekan (MPa) 11,70 23,20 35,69 23,72

Massa jenis

(kg/m3)

1780 1760 1850 1540

Daya serap air

(%)

9,30 8,74 - 12,50

2.3 Semen

Semen adalah suatu bahan yang memiliki sifat adhesive dan kohesif yang

memungkinkan melekatnya fragmen-fragmen mineral menjadi suatu massa yang

padat. Dalam pengertian umum, semen adalah suatu binder, suatu zat yang dapat

menetapkan dan mengeraskan dengan bebas, dan dapat mengikat material lain.

Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10%, namun karena

11

fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi penting

(Mulyono, 2004). Semen dapat dibedakan menjadi semen non hidrolik dan

hidrolik . Semen non hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air,

akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non hidrolik

adalah kapur. Sedangkan semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat

dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain kapur hidrolik,

semen penzzolan, semen terak, semen alam, semen portland, semen Portland

ponzzoland, semen Portland terak tanur tinggi, semen alumina dan semen

expansif (Mulyono, 2004). Semen hidrolik terutama terdiri dari silikat (silicate)

dan lime yang terbuat dari kapur dan tanah liat (batu tulis) yang digerinda, di

campur, di bakar dalam pembakaran kapur (klin), dan kemudian dihancurkan

menjadi tepung. Semen semacam ini secara kimia dicampur dengan air

(hydration) untuk membentuk massa yang mengeras.

Fungsi utama semen sebagai bahan perekat untuk mengikat butir-butir agregat

sehingga membentuk suatu massa yang padat dan mengisi rongga udara di antara

butir-butir agregat sehingga banyak digunakan pada pembangunan di sektor

konstruksi sipil. Bahan dasar pembentuk semen adalah :

3CaO.SiO2 (tricalcium silikat) disingkat C3S (58%-69%)

2CaO.SiO2 (dicalcium silikat) disingkat C2S (8%-15%)

3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate) disingkat C3A (2%-15%)

4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit) disingkat C4AF (6%-14%)

C3S dan C2S merupakan senyawa yang membuat sifat-sifat perekat, C3A adalah

senyawa yang paling reaktif, sedangkan C4F berfungsi sebagai katalisator yang

menurunkan temperature pembakaran dalam pembentukan calcium silikat.

Jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton ringan ini adalah semen

Portland. Pengaruh dari semen pada kekuatan beton ringan untuk suatu

perbandingan bahan-bahan ditentukan oleh kehalusan butiran-butiran dan

komposisi kimianya melalui hydrasi untuk mengikat dan menyatukan agregat

menjadi padat.

Semen Portland (sering disebut sebagai OPC, singkatan dari Ordinary

Portland Cement) adalah jenis yang paling umum dari semen yang digunakan

12

secara umum di seluruh dunia karena merupakan bahan dasar beton , mortar ,

plester . Semen Portland adalah material yang mengandung paling tidak 75%

kalsium silikat (3CaO.SiO2 dan 2CaO.SiO2), sisanya tidak kurang dari 5% berupa

Al silikat, Al ferit silikat, dan MgO.Rasio CaO untuk SiO2 tidak boleh kurang dari

2,0.

Jenis semen yang beredar di pasaran meliputi semen Portland Putih, semen

Portland mengacu pada SNI 15-2049-2004, semen Portland Komposit mengacu

pada SNI 15-7064-2004 dan semen Portland Pozolan mengacu pada SNI 15-0302-

2004 (Mulyono, 2004). Standar Nasional Indonesia membagi semen Portland

menjadi 5 jenis (Hidayat, 2002) yaitu:

1. Jenis I, yaitu semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak

memerlukan persyaratan-persyaratan khusus.

2. Jenis II, yaitu semen Portland yang penggunaannya memerlukan

ketahanan terhadap sulfat atau kalor hidrasi sedang.

3. Jenis III, semen porland yang dalam penggunaannya memerlukan

kekuatan tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi.

4. Jenis IV, semen porland yang dalam penggunaannya memerlukan kalor

hidrasi rendah.

5. Jenis V, Semen porland yang dalam penggunaannya memerlukan

ketahanan tinggi terhadap sulfat.

Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri dari 5

tipe yaitu :

1. Semen Portland tipe I

Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling klinker

yang kandungan utamanya kalsium silikat dan digiling bersama-sama

dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa

kalsium sulfat. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9% (SO3);

1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

13

2. Semen Portland tipe II

Dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan

persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal, dan

dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung

bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini

adalah:

51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5% (SO3);

0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

3. Semen Portland tipe III

Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang

memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan

dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi , dam-dam.

Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO3);

0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.

4. Semen Portland tipe IV

Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan

tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi, misal untuk

pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-

bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini

adalah:

28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9% (SO3);

0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

5. Semen Portland tipe V

Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air,

jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir.

Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

38% (C3S); 43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3);

0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

14

2.4 Air

Air sebagai bahan pencampur semen berperan sebagai bahan perekat. Peranan

air sebagai bahan perekat terjadi melalui reaksi hidrasi, yaitu semen dan air akan

membentuk pasta semen dan mengikat fragmen-fragmen agregat.

Faktor air semen adalah perbandingan antara berat air dan berat semen dalam

campuran adukan. Kekuatan dan kemudahan pengerjaan (workability) campuran

adukan beton ringan sangat dipengaruhi oleh jumlah air campuran yang dipakai.

Untuk suatu perbandingan campuran beton ringan tertentu diperlukan jumlah air

yang tertentu pula.

Pada dasarnya semen memerlukan jumlah air sebesar 32% berat semen untuk

bereaksi secara sempurna, akan tetapi apabila kurang dari 40 % berat semen maka

reaksi kimia tidak selesai dengan sempurna. Apabila kondisi seperti ini

dipaksakan akan mengakibatkan kekuatan beton ringan berkurang. Jadi air yang

dibutuhkan untuk bereaksi dengan semen dan untuk memudahkan pembuatan

beton ringan maka nilai f.a.s. pada pembuatan dibuat pada batas kondisi adukan

lengas tanah, karena dalam kondisi ini adukan dapat dipadatkan secara optimal.

Nilai f.a.s. diasumsikan berkisar antara 0,3 sampai 0,6 atau disesuaikan dengan

kondisi adukan agar mudah dikerjakan

Kekuatan beton sangat dipengaruhi oleh perbandingan jumlah air terhadap

semen, factor air semen (FAS) atau (w/c – ratio). Secara teori, reaksi hidrasi yang

sempurna akan terjadi bila w/c = 0,4, artinya secara ideal semen akan habis

bereaksi dengan air pada perbandingan tersebut. Nilai FAS untuk campuran beton

secara umum antara 0,25 – 0,65 (Mulyono, 2004).

Kontaminan yang terkandung dalam air dalam jumlah yang melebihi batas

dapat menyebabkan reaksi hidrasi antara semen dan air tidak sempurna. Kadar

kontaminan ion Sulfat melebihi batas, dapat mengakibatkan deteriosasi beton

(kerusakan beton), sedangkan ion klorida akan mengakibatkan korosi pada beton

bertulang pada beton dalam kurun waktu tertentu. Air yang dapat diminum

memenuhi persyaratan teknis untuk digunakan sebagai air pencampur.

15

2.5 Agregat

Agregat adalah bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat. Agregrat

menempati 60% - 80 % volume beton, sehingga karakteristik agregat akan

menentukan kualitas beton. Ditinjau dari aspek ekonomis, agregat dalam satuan

berat yang sama jauh lebih murah dari pada semen. Agregat merupakan bahan

yang bersifat kaku dan memiliki stabilitas volume dan durabilitas yang baik

daripada semen (Sumarno, 2010)

2.5.1 Klasifikasi Agregat

a. Dari Segi Proses Pengolahannya

Agregat dapat diklasifikasikan ke dalam :

Agregat Alam

Agregat yang dapat dipergunakan sebagaimana bentuknya di alam atau

dengan sedikit proses pengolahan. Agregat ini terbentuk melalui proses erosi dan

degradasi. Bentuk partikel dari agregat alam ditentukan proses pembentukannya.

Agregat melalui proses pengolahan

Digunung-gunung atau dibukit-bukit, dan sungai-sungai sering ditemui

agregat yang masih berbentuk batu gunung, dan ukuran yang besar-besar sehingga

diperlukan proses pengolahan terlebih dahulu sebelum dapat digunakan sebagai

agregat konstruksi jalan.

Agregat Buatan

Agregat yang merupakan mineral filler/pengisi (partikel dengan ukuran <

0,075 mm), diperoleh dari hasil sampingan pabrik-pabrik semen atau mesin

pemecah batu.

b. Dari Segi Ukuran

Menurut ukuran agregat diklasifikasikan sebagai :

Agregat Kasar

Agregat tertahan ayakan 4,75 mm diidentifikasi sebagai kasar. Agregat ini

biasanya diperoleh dengan disintegrasi alami atau buatan dengan menghancurkan

16

batuan. Ukuran maksimum agregat bisa 80 mm. Ukuran diatur oleh ketebalan

bagian, jarak tulangan, pencampuran,metode penanganan dan penempatan.

Agregat Bergradasi

Agregat yang sebagian besar melewati ukuran tertentu dari saringan dikenal

sebagai agregat bergradasi. Misalnya, agregat bergradasi ukuran nominal 20 mm

berarti sebagian agregat yang lolos ayakan 20 mm.

Agregat Halus

Agregat melewati saringan 4,75 mm didefinisikan sebagai halus. Ukuran

terkecil agregat halus (pasir) adalah 0,06 mm. Tergantung pada ukuran partikel,

agregat halus digambarkan sebagai pasir halus, menengah dan kasar.

c. Dari Segi Bentuk

Agregat diklasifikasikan sebagai bulat, tidak teratur, sudut, dan keripik.

Agregat Bulat

Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau

keseluruhannya terbentuk karena penggeseran. Beton yang dihasilkan dari agregat

inikurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan, karena ikatan

antar agregat kurang kuat.

Agregat Tidak Teratur

Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35%-38%, sehingga

membutuhakan banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Karena

ketidakteraturan bentuk mereka mengembangkan ikatan yang baik dan cocok

untuk membuat beton biasa.

Agregat Bersudut

Rongga udara pada agregat ini berkisar antara 35%-40% sehingga

membutuhkan lebih banyak lagi pasta semen agar mudah di kerjakan. Agregat

sudut memberikan ikatan yang sangat baik dibandingkan dengan dua agregat

sebelumnya, paling cocok digunakan untuk beton mutu tinggi dan trotoar, dengan

persyaratan pasta semen relatif lebih.

17

Agregat Panjang

Agregat jenis ini akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan

dibuat. Agregat jenis ini cenderung berada di rata-rata air sehingga akan terdapat

rongga dibawahnya. Kekuatan tekan dari beton yang menggunakan agregat ini

buruk.

2.6 Batu Apung (Pumice)

Batu apung adalah salah satu jenis agregat yang berasal dari alam, biasanya

berasal dari muntahan lahar panas gunung berapi. Kemudian dilanjutkan proses

pendinginan secara alami dan terendapkan di dalam lapisan tanah selama

bertahun-tahun. Batu apung adalah batuan alam yang berwarna terang,

mengandung buih yang terbuat dari gelembung berdinding gelas, dan biasanya

disebut juga sebagai batuan gelas vulkanik silikat.

Gambar 2.2 Batu Apung Gambar 2.3 Permukaan Batu Apung

Batu apung memiliki densitas yang sangat kecil (< 1 g/cm3). Sifat-sifat yang

dimiliki oleh batu apung antara lain: densitas 9,8 g/cm3, daya serap air 21 %, dan

kuat tekan 30 MPa . Adapun kandungan komposisi kimia yang terdapat dalam

batu apung diperlihatkan pada Tabel 2.3. Batu apung dapat digunakan sebagai

bahan baku utama untuk pembuatan beton ringan, kerena mempunyai porositas

tinggi, densitas rendah, isothermal tinggi, dan tahan terhadap goncangan gempa

(Juwairiah, 2009).

18

Tabel 2.3 Komposisi kimia batu apung

Komposisi % Berat

SiO2 59,0

Al2O3 16,60

Fe2O3 4,80

CaO 1,80

Na2O 5,2

K2O 5,40

MgO 1,80

LOI 1,60

Sumber: Juwairiah, 2009

2.7 Pasir

Batu pasir (sandstone) adalah batuan endapan yang terutama terdiri dari

mineral berukuran pasir atau butiran batuan. Sebagian besar batu pasir terbentuk

oleh kuarsa atau feldspar karena mineral-mineral tersebut paling banyak terdapat

di kulit bumi. Komposisi pasir sangat bervariasi, tergantung pada sumber-sumber

batu dan kondisi setempat. Seperti halnya pasir, batu pasir dapat memiliki

berbagai jenis warna, dengan warna umum adalah coklat muda, coklat, kuning,

merah, abu-abu dan putih. Karena lapisan batu pasir sering kali membentuk

karang atau bentukan topografis tinggi lainnya, warna tertentu batu pasir dapat

dapat diidentikkan dengan daerah tertentu.

Batu pasir tahan terhadap cuaca tapi mudah untuk dibentuk. Hal ini membuat

jenis batuan ini merupakan bahan umum untuk bangunan dan jalan. Karena

kekerasan dan kesamaan ukuran butirannya, batu pasir menjadi bahan yang sangat

baik untuk dibuat menjadi batu asah (grindstone) yang digunakan untuk

menajamkan pisau dan berbagai kegunaan lainnya.

Butiran pasir yang halus ditambah semen akan mengisi rongga butiran yang

halus sehingga diperoleh hasil yang baik. Tetapi jika butiran pasir kasar, hasilnya

akan kurang memuaskan karena rongga antara butiran cukup lebar sehingga

tegangan tidak dapat menyebar secara merata (Syaram, 2010).

19

2.8 Fly Ash

Abu terbang (fly ash) batubara adalah bahan yang berbutir halus yang bersifat

Apozzolanic yang merupakan bahan alami atau buatan yang diperoleh dari sisa

pembakaran batubara dan pabrik pembangkit panas. Fly ash sendiri tidak

memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air

dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh fly ash akan

bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses

hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Pada

proses hidrasi yang terjadi antara semen Portland dengan semen yang dicampur

dengan material pozzolan atau yang digunakan adalah Fly Ash (semen Pozzolan)

terdapat perbedaan reaksi, sebagai berikut (Nugraha, 2007):

Semen Portland

C3S + H C – S – H + CH

3CaO . SiO2 + H2O 3CaO . 2SiO2 . 3 H2O + 3 Ca(OH)2

Material Pozzolan (Semen Pozzolan)

Pozzolan + CH + H C – S – H

2SiO2 + 3Ca(OH)2 + H2O 3CaO . 2SiO2 . 3H2O

Gambar 2.4 Perbedaan reaksi hidrasi dan reaksi pozzolanik

Pada awalnya abu terbang ini digunakan sebagai bahan penambah semen

dengan kadar 5%-20% dengan maksud untuk menambah plastisitas adukan beton

dan menambah kekedapan beton (Surya, 2006). Karena kehalusan dan bentuk

bulat butirannya maka pemakaian abu terbang pada adukan beton dapat

menambah kelecakan pada adukan beton. Pemikiran ini sangat beralasan karena

secara mekanik abu terbang akan mengisi rongga antara butiran semen dan secara

kimiawi akan memberikan sifat hidrolik pada kapur mati yang dihasilkan dari

hidrasi.Pada intinya fly ash mengandung unsur kimia antara lain silika (SiO2),

alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga

mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium

oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida

cepat

lambat

cepat

lambat

20

(P2O5) dan carbon. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan teknis

dari fly ash adalah tipe batubara, kemurnian batubara, tingkat penghancuran, tipe

pemanasan dan operasi, metoda penyimpanan dan penimbunan.

Gambar 2.5 Limbah Fly Ash Gambar 2.6 Partikel Fly Ash pada

perbesaran 2.000 x

Menurut ASTM C.618 abu terbang (fly ash) didefinisikan sebagai bubuk

batubara. Fly ash dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang yang normal

yang dihasilkan dari pembakaran batubara antrasit atau batubara bitomius dan abu

terbang kelas C yang dihasilkan dari batubara jenis lignite atau subbitumeus. Abu

terbang kelas C kemungkinan mengandung kapur (lime) lebih dari 10% beratnya

(Mulyono, 2004).

Fly ash kelas F merupakan fly ash yang diproduksi dari pembakaran batubara

anthracite atau bituminous, mempunyai sifat pozzolanic dan untuk mendapatkan

sifat cementitious harus diberipenambahan quick lime, hydrated lime, atau semen.

Fly ash kelas F ini kadar kapurnya rendah (CaO < 10%).

Kalsium hidroksida yang terdapat dalam beton selama ini ditengarai sebagai

sumber perusak beton sebelum waktunya. Karenanya, penambahan atau

penggantian sejumlah semen dengan abu terbang berpotensi menambah keawetan

beton tersebut. Beton yang dihasilkan dengan menggunakan abu terbang ternyata

menunjukkan tenaga tekan tinggi serta memiliki sifat keawetan (durability) lebih

baik dibanding beton biasa yang sepenuhnya menggunakan semen Portland

(Sumarno, 2010)

21

Tabel 2.4 Sifat – sifat fisik fly ash

Uraian Kelas C

Kehalusan

Jumlah yang diperoleh dengan ayakan basah

45 m (No. 325), % maks

34

Indeks Kekuatan :

Dengan semen Portland, pada waktu 7 hari, % min

Dengan semen Portland, pada waktu 28 hari, % min

75

75

Kebutuhan Air, % maksimum 105

Soundness

Pemuaian dalam autoclave, % maks 0,8

Keseragaman :

Densitas, variasi maks, rata-rata, %

Jumlah yang diperoleh 45 m (No. 325) variasi maks

5

5

Sumber: SNI 03-2460-1991

Tabel 2.5 Kandungan kimia fly ash

Senyawa Kimia Jenis N Jenis F Jenis C

Oksida Silika (SiO2) + Oksida Alumina

(Al2O3) + Oksida Besi (Fe2O3), minimum %

70,0 70,0 50,0

Trioksida Sulfur (SO3), maksimum % 4,0 5,0 5,0

Kadar Air, maksimum % 3,0 3,0 3,0

Kehilangan Panas, maksimum % 10,0 6,0 6,0

Sumber: Satish Candra, 1997

Sifat- sifat abu terbang batubara yang menguntungkan pada campuran beton

adalah (Duggal, 2008):

1. Memperbaiki sifat pengerjaan (workability).

2. Meningkatkan ketahanan beton (durability).

3. Meningkatkan kerapatan beton.

4. Menurunkan panas hidrasi. Reaksi dari abu batu bara dengan kapur

jauh lebih lambat dari proses hidrasi, sehingga akan menghasilkan

22

perubahan panas yang lambat sehingga mengurangi derajat panas

hidrasi.

5. Menurunkan kerusakan akibat sulfat.

6. Mengurangi penyusutan.

7. Menurunkan bleeding dan segregasi.

8. Meningkatkan kekuatan.

2.9 Kulit Kerang

Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicangkerang daripada

family cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama

dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik

budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal besar dan dapat dipanen

setelah berumur 6 – 7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat

mencapai 200 – 300 ton kerang utuh atau sekitar 60 – 100 ton daging kerang. Ada

dua jenis kerang yang sangat dikenal yaitu kerang dagu dan kerang bulu.

Perbedaan nyata dari kedua jenis ini adalah dari lapisan kulitnya. Pada jenis

kerang bulu lapisan terluar kulitnya masih terdapat rambut, bentuk kulitnya licin.

Sedangkan pada kerang dagu kulitnya berjalur-jalur.

Gambar 2.6 Kulit Kerang

Kulit kerang berbentuk seperti hati, bersimetri dan mempunyai tetulang di

luar. Kekerasan kulit kerang tidak bergantung dari usia kerang tersebut, artinya

kerang yang masih muda maupun yang sudah tua mempunyai kekerasan yang

23

sama. Dari hasil pola difraksi sinar – X diketahui bahwa kulit kerang pada suhu di

bawah 500 0C tersusun atas kalsium karbonat (CaCO3) pada phase aragonite

dengan struktur kristal orthorombik. Sedang pada suhu di atas 500 0C berubah

menjadi phase calcite dengan struktur kristal hexagonal.

Serbuk kulit kerang merupakan serbuk yang dihasilkan dari pembakaran kulit

kerang yang dihaluskan, serbuk ini dapat digunakan sebagai bahan campuran atau

tambahan pada pembuatan beton. Penambahan serbuk kulit kerang yang

homogeni akan menjadikan campuran beton yang lebih reaktif . Serbuk kulit

kerang mengandung senyawa kimia yang bersifat pozzolan, yaitu mengandung zat

kapur (CaO), alumina dan senyawa silika sehingga berpotensi untuk digunakan

sebagai bahan baku beton alternatif (Siregar, 2009). Serbuk kulit kerang

mempunyai komposisi kimia sebagai berikut :

Tabel 2.6 Komposisi kimia kulit kerang

Komponen Kadar (% berat)

CaO 66,70

SiO2 7,88

Fe2O3 0,03

MgO 22,28

Al2O3 1,25

Sumber: Shinta Marito Siregar, 2009

2.10 Karakterisasi Beton

Untuk mengetahui sifat dan kemampuan suatu material maka perlu

dilakukan pengujian dan analisis. Beberapa jenis pengujian dan analisis yang

dibahas untuk keperluan penelitian ini antara lain: massa jenis, kuat tekan,

ketahanan api (fire resitance) dan daya serap air(water absorbtion).

2.10.1 Massa Jenis

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap

volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi

24

dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan

memiliki volume yang lebih rendah dari pada benda yang bermassa sama yang

memiliki densitas yang lebih rendah. Densitas berfungsi untuk menentukan

perbandingan massa benda dengan volume benda. Setiap zat memiliki densitas

yang berbeda. Dan satu zat yang sama berapapun massanya dan volumenya, akan

memiliki densitas yang sama pula. Oleh sebab itu, dikatakan bahwa massa jenis

atau densitas merupakan ciri khas suatu zat.

Air memiliki massa jenis yang dipandang sebagai referensi nilai pada

kondisi standar suhu 4 oC tekanan 1 atmosfer dengan massa jenis air 1 gr/cm3.

Untuk pengukuran densitas beton ringan menggunakan metode Archimedes

mengacu pada standard ASTM C 134-95 dan dihitung dengan persamaan berikut:

1.2)(

airkgws

dss x

mmm

m

dimana :

ρs = massa jenis (gr/cm3)

mds = massa sample kering (gr)

mws = massa sample setelah di rendam (gr)

= massa sample digantung didalam air (gr)

= massa kawat penggantung (gr)

= massa jenis air = 1 gr/cm3

2.10.2 Tekanan

Kekuatan tekanan yang dimiliki suatu bahan merupakan perbandingan

besarnya beban maksimum yang dapat ditahan beban dengan luas penampang

bahan yang mengalami gaya tersebut.

Untuk pengukuran tekanan batako mengacu pada standard ASTM C -133-

97 dan dihitung dengan persamaan berikut (Surdia, 1995) :

25

dimana:

P = tekanan (N/m2)

F = gaya maksimum (N)

A = luas permukaan (m2)

Satuan dalam Sistem Internasional (SI) dari tekanan adalah Pascal yang

sering disingkat Pa, 1 Pa = 1 N/m2.

2.10.3 Ketahanan Api

Uji ketahanan api beton dilakukan dengan cara mengamati lamanya waktu

sampel beton tersebut setelah dikenai api, suhunya sekitar 700 – 800 oC secara

langsung dan kemudian diukur kekuatan mekanik atau kuat tekannya. Dari hasil

pengujian dapat ditunjukkan apakah sampel beton tersebut setelah dibakar masih

dalam kondisi baik atau terjadi degradasi. Suatu material beton akan dikatakan

tahan terhadap nyala api (firing test) bila nilai kuat tekan beton setelah terkena api

selama 4 jam tidak mengalami degradasi yang terlalu besar (Subasi, 2009).

Kebakaran adalah penyebab utama hancurnya struktur bangunan dan

hilangnya umur bangunan. Sifat beton adalah bahwa temperatur akibat kebakaran

tidak menyebabkan perubahan mendadak, seragam dan mungkin berbahaya pada

sifat keseluruhan bangunan. Beton pertama-tama mengembang, tetapi kehilangan

kelegasan yang progresif pada pasta semen menyebabkan pengembangan termal

dari agregat.

Kebakaran adalah sebuah proses kimia, yaitu oksidasi dari suatu material

organik. Material organik adalah material yang mengandung unsur karbon pada

susunan molekulnya. Oksidasi dari material organik ini akan menghasilkan unsur

karbon, hydrogen, belerang serta cahaya dan panas. Peningkatan temperatur pada

saat terjadi kebakaran menyebabkan perubahan pada sifat material dari sebuah

26

struktur. Perubahan sifat ini dapat digunakan untuk memperkirakan temperatur

yang terjadi pada saat terjadi kebakaran (Nugraha, 2007).

2.10.4. Daya Serap Air (Water Absorbtion)

Pada saat terbentuknya agregat kemungkinan ada terjadinya udara yang

terjebak dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral

pembentuk akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang atau rongga kecil

di dalam butiran agregat (pori). Pori dalam agregat mempunyai variasi yang

cukup besar dan menyebar di seluruh tubuh butiran. Persentase berat air yang

mampu diserap agregat di dalam air disebut serapan air, sedangkan banyaknya air

yang terkandung dalam agregat disebut kadar air.

Besar kecilnya penyerapan air sangat dipengaruhi pori atau rongga yang

terdapat pada beton. Semakin banyak pori yang terkandung dalam beton maka

akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya akan berkurang.

Rongga (pori) yang terdapat pada beton terjadi karena kurang tepatnya kualitas

dan komposisi material penyusunnya. Pengaruh rasio yang terlalu besar dapat

menyebabkan rongga, karena terdapat air yang tidak bereaksi dan kemudian

menguap dan meninggalkan rongga.

Daya serap air adalah kemampuan beton ringan untuk menyerap air ketika

direndam dalam air hingga memiliki massa jenuh, artinya hingga beton ringan

tidak mampu menyerap lagi karena sudah penuh. Besarnya penyerapan air ini

dapat dihitung dengan rumus (Nugraha, 2007):

dimana:

WA = Daya serap air (water absobtion) (%)

mj = massa benda dalam kondisi jenuh ( kg)

mk = massa benda kering ( kg )