1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Beton adalah bahan yang diperoleh dengan mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland, dan air (PBBI 1971). Dengan penambahan umur beton akan semakin mengeras, dan akan mencapai kekuatan rencana (f’c) pada usia 28 hari. Pada saat keras, beton diharapkan mampu memikul beban sehingga sifat utama yang harus dimiliki oleh beton adalah kekuatannya. Kekuatan beton terutama dipengaruhi oleh banyaknya air dan semen yang digunakan atau tergantung pada faktor air semen dan derajat kekompakannya. Adapun faktor yang mempengaruhi kekuatan beton adalah perbandingan berat air dan semen, tipe dan gradasi agregat, kualitas semen, dan perawatan (curing). Tanah diatomae dikenal dengan berbagai istilah seperti diatomit, kieselguhr, tripolit atau tepung fosil atau tanah serap (Hoeve, 1984). Menurut Khan (1980) kadar senyawa silika dalam tanah diatomae sangat bervariasi, demikian juga strukturnya. Hal ini sangat dipengaruhi oleh asalnya. Komponen tanah diatomae yang berhubungan dengan sifat sebagai adsorben adalah silika, yang tentu saja berkaitan erat dengan struktur senyawa silika tanah diatomae tersebut. Tanah diatomae sekarang digunakan untuk berbagai hal, yaitu sebagai penyaring (filter), material pengisi, bahan isolasi, amplas atau penggosok, bahan penyerap atau adsorben, katalis, sumber silika, bahan bangunan dan campuran semen pozolan. Di samping itu, tanah diatomae dapat pula digunakan sebagai penyaring pada berbagai industri, seperti : gula, minyak mineral, jus buah, bir, anggur, minyak tumbuhan, minyak binatang serta sabun cair. Pemanfaatan tanah diatomae secara luas pada berbagai bidang maupun proses pengolahan, dengan terlebih dahulu mengetahui keadaan dan sifat tanah diatomae tersebut secara utuh. Deposit tanah diatomae atau diatomite di Kabupaten Aceh Besar cukup tinggi dengan estimasi 40.353.700.00 ton (Dinas Pertambangan dan Energi
40
Embed
BAB I PENDAHULUANrepository.utu.ac.id/1424/1/BAB I-V.pdf · 2017. 10. 19. · TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Beton merupakan bahan bangunan yang diperoleh dari dengan mencampurkan agregat
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton adalah bahan yang diperoleh dengan mencampurkan agregat halus,
agregat kasar, semen portland, dan air (PBBI 1971). Dengan penambahan umur
beton akan semakin mengeras, dan akan mencapai kekuatan rencana (f’c) pada
usia 28 hari. Pada saat keras, beton diharapkan mampu memikul beban sehingga
sifat utama yang harus dimiliki oleh beton adalah kekuatannya. Kekuatan beton
terutama dipengaruhi oleh banyaknya air dan semen yang digunakan atau
tergantung pada faktor air semen dan derajat kekompakannya. Adapun faktor
yang mempengaruhi kekuatan beton adalah perbandingan berat air dan semen,
tipe dan gradasi agregat, kualitas semen, dan perawatan (curing).
Tanah diatomae dikenal dengan berbagai istilah seperti diatomit,
kieselguhr, tripolit atau tepung fosil atau tanah serap (Hoeve, 1984). Menurut
Khan (1980) kadar senyawa silika dalam tanah diatomae sangat bervariasi,
demikian juga strukturnya. Hal ini sangat dipengaruhi oleh asalnya. Komponen
tanah diatomae yang berhubungan dengan sifat sebagai adsorben adalah silika,
yang tentu saja berkaitan erat dengan struktur senyawa silika tanah diatomae
tersebut. Tanah diatomae sekarang digunakan untuk berbagai hal, yaitu sebagai
penyaring (filter), material pengisi, bahan isolasi, amplas atau penggosok, bahan
penyerap atau adsorben, katalis, sumber silika, bahan bangunan dan campuran
semen pozolan. Di samping itu, tanah diatomae dapat pula digunakan sebagai
penyaring pada berbagai industri, seperti : gula, minyak mineral, jus buah, bir,
anggur, minyak tumbuhan, minyak binatang serta sabun cair. Pemanfaatan tanah
diatomae secara luas pada berbagai bidang maupun proses pengolahan, dengan
terlebih dahulu mengetahui keadaan dan sifat tanah diatomae tersebut secara utuh.
Deposit tanah diatomae atau diatomite di Kabupaten Aceh Besar cukup
tinggi dengan estimasi 40.353.700.00 ton (Dinas Pertambangan dan Energi
2
Provinsi NAD, 2012). Diatomae memiliki daya serap tinggi, mudah diperoleh
dengan harga yang tidak mahal dan bahan dasar yang merupakan sumber daya
alam yang dapat dimanfaatkan untuk kesejahteraan masyarakat. Uraian di atas
mendasari studi ini dilakukan untuk mencari alternatif pengganti sebagian semen
dalam produksi beton karena tanah diatomae memiliki sifat pozolan yang mirip
dengan bahan pozolan lainnya seperti fly ash dan metakaolin.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penggunaan tanah
diatomae dengan perlakuan kalsinasi sebagai subtitusi semen terhadap kuat tekan
beton serta mencari proporsi campuran tanah diatomae yang optimum, sehingga
dapat dijadikan acuan untuk penggantian (replacement) sebagian semen pada
produksi beton pada skala laboratorium.
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini antara lain:
1. Dapat memberikan informasi kepada akademisi untuk penelitian dan aplikasi
pekerjaan di bidang terkait serta memberi konstribusi untuk perkembangan
ilmu teknologi tentang material beton.
2. Dapat memproduksi beton dengan bahan yang dapat meningkatkan kekuatan,
workability, daya tahan, dan biaya produksi yang lebih murah dari semen.
3. Dapat memanfaatkan bahan pozolan tanah diatomae.
1.4 Batasan Penelitian
Agar penelitian tidak menyimpang dari tujuannya, maka diberi batasan
antara lain :
1. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan gambaran perkembangan kuat
tekan pada beton dengan menggunakan substitusi (replacement) sebagian
semen dengan tanah diatomae sebesar 0%, 10%, 20%, 30% dan 40%. Beton
3
direncanakan dengan faktor air semen (FAS) 0,60. Dan tanah diatomae yang
digunakan dari Aceh Besar.
2. Bahan pembuat beton yaitu semen portland, agregat halus (pasir), agregat
kasar, dan air yang digunakan dari Laboratorium Kontruksi dan Bahan
Bangunan Jurusan Teknik Sipil Universitas Syiah Kuala.
3. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan
tinggi 20 cm.
4. Pengujian dilakukan pada umur beton 7 hari, 28 hari, dan 56 hari.
5. Tanah diatomae yang digunakan untuk substitusi diperlakukan dengan
calcinasi pada temperatur antara 2000C sampai dengan 4000C.
6. Penelitian dilakukan di Laboratorium Kontruksi dan Bahan Bangunan Jurusan
Teknik Sipil Universitas Syiah Kuala.
1.5 Hasil Penelitian
Dari hasil pemerikasaan sifat-sifat fisis agregat, semua agregat yang
digunakan untuk campuran beton ini telah memenuhi standarisasi yang ada,
seperti pemeriksaan berat volume (bulk density), berat jenis (specific grafity),
analisa saringan (sieve analysis), penyerapan (absorbsi), kandungan bahan
organik dan ketahanan agregat. Dari hasil pengujian kuat tekan beton silinder
dengan tanah diatomae 0% pada umur 7 hari, 28 hari dan 56 hari masing-masing
adalah beton menghasilkan kuat tekan 17,90 Mpa; 22,90 Mpa; dan 27,89 MPa.
Pada tanah diatomae 10% umur 7 hari, 28 hari, dan 56 hari masing-masing adalah
menghasilkan kuat tekan 12,91 Mpa; 17,49 Mpa; dan 20,82 MPa. Pada tanah
diatomae 20% umur 7 hari, 28 hari dan 56 hari masing-masing adalah
menghasilkan 8,95 Mpa; 12,28 Mpa dan 17,49 MPa. Pada tanah diatomae 30%
umur 7 hari, 28 hari dan 56 hari masing-masing adalah menghasilkan kuat tekan
5,83 Mpa; 11,24 MPa, dan 13,74 MPa. Pada tanah diatomae 40% umur 7 hari, 28
hari dan 56 hari masing-masing adalah menghasilkan kuat tekan 3,33 Mpa; 8,12
MPa, dan 12,07 MPa. Terjadi penurunan kuat tekan pada beton dengan pengujian
tanah diatomae 10%, 20%, 30%, dan 40%.
4
Jika dilihat dari keseluruhan pengujian benda uji, pada pengujian umur 56
hari rata-rata meningkat dari pengujian umur 7 hari, dan 28 hari. Pada analisa
varian umur pengujian berpengaruh terhadap kuat tekan beton, sedangkan untuk
variasi persentase penggunaan tanah diatomae juga berpengaruh terhadap kuat
tekan. Namun untuk interaksi keduanya tidak berpengaruh terhadap kuat tekan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Beton
Beton merupakan bahan bangunan yang diperoleh dari dengan
mencampurkan agregat kasar, agregat halus, air dan semen sebagai pengikat
hidrolis, pada saat ini beton sangat banyak digunakan dalam pembangunan
infrastruktur karena mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi, mudah dikerjakan
dan ekonomis.
Kekuatan tekan merupakan salah satu kinerja utama beton. Kekuatan tekan
adalah kemampuan beton untuk dapat menerima gaya per satuan luas (Mulyono,
2004). Nilai kekuatan beton diketahui dengan melakukan pengujian kuat tekan
terhadap benda uji silinder pada umur 28 hari yang dibebani dengan gaya tekan
sampai mencapai beban maksimum. Beban maksimum didapat dari pengujian
dengan menggunakan alat compression testing machine.
Faktor-faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggula
–keunggulannya antara lain :
1. Kemudahan pengolahannya.
2. Material yang mudah didapat.
3. Kekuatan tekan tinggi.
4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca.
Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan di atas, beton juga
memiliki kekurangan seperti berikut
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi
3. Berat (bobotnya besar)
4. Daya pantul suara yang besar.
6
2.2 Tanah Diatomae (diatomite)
Tanah Diatomae merupakan salah satu bahan galian yang cukup melimpah
di Indonesia yang merupakan salah satu bahan penyerap yang tersedia di alam.
Tanah diatomae dikenal dengan berbagai istilah seperti diatomite, kieselguhr,
tripolit atau tepung fosil (Johnstone, 1961), atau tanah serap (Hoeve, 1984).
2.3 Sifat dan karakteristik tanah diatomae
Diatomae memiliki sifat dasar yakni strukturnya unik, berat jenisnya
rendah (± 0,45), permukannya luas dan berpori-pori, warnanya putih-coklat
(tergantung kontaminasinya), kemampuan daya hantar listrik atau panas rendah
serta tidak abrasif (Rahmah, 2011).
Tanah diatomae diketahui mengandung zat-zat organik dan oksida-oksida
logam yang diduga mengganggu kemampuan absorpsi ion logam. Proses
pemanasan akan menurunkan kadar zat-zat organik dan oksida-oksida logam
selain SiO2 sehingga kadar SiO2 makin dominan. Kemampuan absorpsi tanah
diatomae dipengaruhi oleh adanya gugus siloksan (Si-O-Si) dan gugus silanol (Si-
OH).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa komponen utama tanah
diatomae adalah silika yang tersusun atas satuan-satuan tetrahedron. Menurut
Clark (1960), Kirk dan Othmer (1979), silika sebagai komponen utama tanah
diatomae adalah amorf (SiO2 nH2O), dimana atom-atom silikon dan oksigen
dalam silika tersusun secara tetrahedron mirip dengan silika kristal tetapi jaringan
tersebut tidak terulang secara periodik dan simetri seperti halnya dalam kristal.
Menurut Khan 1980, tanah diatomae sekarang digunakan untuk berbagai
hal, yaitu sebagai penyaring (filter), material pengisi, bahan isolasi, amplas atau
penggosok, bahan penyerap atau absorben, katalis, sumber silika, bahan bangunan
dan campuran semen pozolan. Di samping itu, tanah diatomae dapat pula
digunakan sebagai penyaring pada berbagai industri, seperti gula, minyak mineral,
jus buah, bir, anggur, minyak tumbuhan, minyak binatang serta sabun cair.
7
Berbagai fungsi tersebut berhubungan dengan beberapa sifat penting, yaitu
porositas, daya serap, ukuran partikel, serta konduktivitas.
Pozolan adalah bahan yang mengandung senyawa silika atau silica
alumina dan alumina, yang tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen akan
tetapi dalam bentuk yang halus dan dengan adanya air maka senyawa- senyawa
tersebut akan bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu normal membentuk
senyawa kalsium hidrat yang bersifat hidraulis dan mempunyai angka kelarutan
yang cukup rendah. Standar mutu pozolan menurut ASTM dibedakan menjadi
tiga kelas, dimana tiap-tiap kelas ditentukan komposisi kimia dan sifat fisiknya.
Pozolan mempunyai mutu yang baik apabila jumlah kadar SiO2+ Al tinggi dan
reaktifitasnya tinggi dengan kapur. Ketiga kelas pozolan tersebut adalah :
1. Kelas N : Pozolan alam atau hasil pembakaran, pozolan alam yang dapat
digolongkan didalam jenis ini seperti tanah diatomoic, opaline
cherts dan shales, tuff dan abu vulkanik atau pumicite, dimana
bisa diproses melalui pembakaran atau tidak. Selain itu juga
berbagai material hasil pembakaran yang mempunyai sifat
pozolan yang baik.
2. Kelas C : Fly ash yang mngandung CaO di atas 10% yang dihasilakan dari
pembakaran lignite atau sub-bitumen batu bara.
3. Kelas F : Fly ash yang mngandung CaO kurang dari 10% yang dihasilkan
dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara. 2O3+ Fe2O3.
Komposisi kimia dari tanah diatomae dapat terlihat dari komposisi SiO2
dan Al2O3. Begitu juga dengan pengotor-pengotornya seperti Na2O, K2O, Fe2O3,
dan MgO. Untuk setiap jenis diatomea, kandungan komposisi kimianya berbeda-
beda, seperti untuk diatomit (aulocoseira), komposisi kimianya terdiri dari SiO2
;72%, Al2O3 ; 11,42%, Na2O; 7,21%, Fe2O3 ; 5,81% dan CaO ; 1,48%. Celite
adalah sebuah sifat bahan penyaring diatomae yang mempunyai tipe analisis
energi kimia dengan alami dengan SiO2 ; 85,5%. Al2O3 ; 3,8%, Fe2O3 ; 1,2%,
Na2O + KO; 1,1% dan CaO; 0,5%. Al dengan Si (silikon) dapat mengurangi
kelarutan dari biogenik silika (Carter, 2007).
8
Tabel 2.1 Komposisi Tanah Diatomae
No Komposisi Senyawa Persentase ( % )1 SiO₂ 75,12 A₂lO₃ 12,213 LOI 5,54 Kadar Air 4,735 Fe₂O₃ 3,46 K₂O 2,967 Na₂O 1,588 CaO 1.119 MgO 0,7910 TiO₂ 0,5411 MnO 0.24
Sumber : Carter, 2007.
Bentuk tanah diatomae yang berasal dari Desa Lampanah Leungah
Kecamatan Seulimum Aceh Besar dapat dilihat pada gambar dibawah.
2.4 Kalsinasi (Calcinasi)
Menurut Wendlandt 1986, tanah diatomae alam mempunyai kapasitas
absorpsi lebih besar dibandingkan dengan tanah diatomae yang dipanaskan pada
suhu 500ºC sampai dengan 900ºC. Tanah diatomae alam masih mengandung
senyawa-senyawa organik yang dapat membentuk ikatan organo-logam dan masih
banyak mengandung air. Kandungan air yang cukup tinggi menyebabkan tanah
Gambar 2.1. Bentuk tanah diatomae berasal dari Desa Lampanah Leungah
9
diatomae alam mempunyai kapasitas absorpsi lebih rendah dari pada tanah
diatomae yang dipanaskan pada suhu 100ºC. Pemanasan tanah diatomae pada
temperatur 100ºC akan memutuskan ikatan hidrogen antara air dengan
gugus silanol atau antara air dengan gugus siloksan, sehingga kandungan airnya
menjadi lebih sedikit.
Tanah diatomae memiliki sifat pozolan mirip dengan bahan pozolan
lainnya seperti fly ash dan metakaolin. Tanah diatomae dikalsinasi menggunakan
tungku batch pada suhu antara 200ºC sampai dengan 400ºC selama 5 jam
digunakan untuk mengetahui pengaruh kalsinasi pada reaksi pozolan.
2.5 Agregat
Menurut Antoni 2007, Agregat merupakan salah satu bahan pengisi pada
beton, yang mencapai 70%-75% dari volume beton, sehingga agregat sangat
berpengaruh terhadap sifat-sifat beton. Dengan agregat yang baik, beton dapat
dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable) dan ekonomis. Sifat yang
paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil, pasir, dan lain sebagainya)
ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan, yang dapat
mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik
penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap agresi kimia, serta
ketahanan terhadap penyusutan.
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat
buatan (artificial aggregates). Contoh agregat dari alam adalah pasir alami dan
kerikil, sedangkan contoh agregat buatan adalah agregat yang berasal dari stone
crusher, hasil residu terak tanur tinggi (blast furnace slag), pecahan genteng,
pecahan beton, fly ash dari residu PLTU, agregat buatan dapat menjadi agregat
alternatif sebagai bahan pengisi dalam beton.
Dari ukurannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu
agregat kasar dan agregat halus.
10
2.5.1 Agregat halus
Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan
pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm
atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus (pasir)
berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang
dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher).
2.5.2 Agregat kasar
Yang dimaksud dengan agregat kasar adalah agregat yang berukuran lebih
besar dari 5 mm, sifat yang paling penting dari suatu agregat kasar adalah
kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi
ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang
mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan
agresi kimia serta ketahanan terhadap penyusutan.
2.6 Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas yang
menyebabkan benda uji hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang
dihasilkan oleh mesin tekan. Beton yang baik terbuat dari material yang kuat dan
tahan lama secara alami. Maksudnya, jika material pembentuk beton sudah kuat
dan tahan, bisa dijamin beton yang dihasilkan juga lebih kuat. Ciri-cirinya beton
yang kuat dan memiliki daya tahan yang tinggi adalah: padat, kedap air (tidak
berpori), tahan terhadap perubahan suhu, dan tahan terhadap keausan dan
pelapukan (SNI 2011).
Mulyono (2006), kekuatan beton sangat ditentukan oleh kekuatan agregat
dan kekuatan matriks pengikatnya. Dengan demikian, faktor yang dapat
dioptimalkan untuk mendapatkan beton yang struktural adalah kekuatan matriks
pengikat. Dari uraian diatas penelitian ini dilakukan untuk mengetahui
penambahan terhadap kuat tekan beton menggunakan tanah diatomae sebagai
substitusi semen untuk meningkatkan kekuatan tekan beton.
11
Salah satu masalah yang sangat berpengaruh pada kuat tekan beton adalah
adanya porositas. Semakin besar porositasnya maka kuat tekannya semakin kecil,
sebaliknya semakin kecil porositas kuat tekannya semakin besar. Besar dan
kecilnya porositas dipengaruhi besar dan kecilnya faktor air semen yang
digunakan.
2.7 Pengujian Benda Uji
Pengujian kuat tekan dilakukan pada saat benda uji berumur 7 hari, 28
hari, dan 56 hari sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu benda uji ditimbang
beratnya serta dilakukan pengukuran dimensi.
Menurut Salmon (1990) kuat tekan yang terjadi dapat dihitung dengan