PUBLIKASI ILMIAH HASIL PENELITIAN PENULIS TUTANG MUHTAR TUMINGAN PRIYO SUROSO NUR KHAERAT NUR IKHLAS KITTA RUDI HERMAN YASSIR ARAFAT MELLY LUKMAN HAMKAH SABARUDDIN 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 XXX-APRIL 2016
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
PUBLIKASI ILMIAH HASIL PENELITIAN
PENULIS
TUTANG MUHTAR
TUMINGAN
PRIYO SUROSO
NUR KHAERAT NUR
IKHLAS KITTA
RUDI HERMAN
YASSIR ARAFAT
MELLY LUKMAN
HAMKAH
SABARUDDIN
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 XXX-APRIL 2016
Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, April 2016 |11
SIFAT MEKANIK KEKUATAN 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 Malino, Gowa Sulawesi Selatan, Telp 0812-5304265, email : [email protected] 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,
Jalan Poros Malino, Gowa Sulawesi Selatan, Telp 0815-2539401, email:[email protected] 3Dosen Jurusan Teknik Arsitektur, Universitas Hasanuddin,
Jalan Poros Malino, Gowa Sulawesi Selatan, Telp 0813-42705657, email:[email protected]
4Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin,
Jalan Poros Malino, Gowa Sulawesi Selatan, Telp 0811-460132, email:[email protected]
ABSTRAK Penangangan limbah pembakaran batubara pada pembangkit listrik tenaga uap di Lati kabupaten Berau yang
direkomendasikan badan pengelola dampak lingkungan Provinsi Kalimantan Timur adalah dengan 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, kuat tarik belah dan porositas dalam campuran beton. Hasil pengujian menetapkan kadar optimum agregat pond ash dalam campuran beton diperoleh komposisi pond
ash optimum 17,5% pada pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Maka komposisi optimum untuk
bahan campuran pasir 20,0% : pond ash 17,5% : batu pecah 62,5%. Hasil pengujian kuat tekan 25,05 MPa
untuk beton normal dan 27,06 MPa untuk beton pond ash optimum, terjadi peningkatan sebesar 8,05%
terhadap beton normal. Hasil pengujian kuat tarik belah beton diperoleh hasil 2,459 MPa untuk beton normal
dan 2,659 MPa untuk beton pond ash optimum, terjadi peningkatan sebesar 8,15% terhadap beton normal.
Hasil pengujian porositas diperoleh hasil 4,43% porositas beton normal dan menurun berbanding kadar pond
ash nya yakni masing-masing 4,22%; 3,79%; 3,37% dan 3,17% dengan pola non linier.
Kata kunci : Beton pondash, kuat tekan beton, kuat tarik belah beton, porositas beton.
I. PENDAHULUAN
Kalimantan Timur memiliki kekayaan batubara yang sangat berlimpah. Potensi batubara
sangat tinggi namun tidak sebanding dengan keadaan wilayahnya, karena penggunaanya
cenderung di ekspor ke Luar Negeri. Kalimantan Timur masih mengalami krisis listrik
karena kurangnya pembangkit dan pembangkit yang ada 77% berupa PLTD, Keadaan
kelistrikan Kalimantan Timur tahun 2013, membutuhkan energi listrik mencapai 463,85
MW. Sementara ketersediaan daya sistem Mahakam mencapai 208 MW. Berarti tahun
2013 di Kalimantan Timur kekurangan daya 255,85 MW (Kaltim Membangun, 2012).
Salah satu solusi pemenuhan listrik adalah pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Uap,
tetapi operasional PLTU menghasilkan limbah padat berupa abu batubara. Berdasarkan
bentuk butirannya ada yang lembut seperti debu disebut abu terbang batubara (fly ash
batubara) butirannya terbang terkena tiupan angin, berdimensi sangat halus setara lolos
saringan #200.Limbah abu batubara lainnya berbentuk kasar disebut abu dasar batubara
(bottom ash batubara), butirannya seperti pasir berwarna hitam ke abu-abuan tidak
mengkilat. Fly ash&Bottom ash bersifat non plastis dan tidak berkohesi.
Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, April 2016 |12
Pond ash terdiri darifraksi halus dari abu batubara yang disebut sebagai abu terbang/ fly
ash, yang dikumpulkan di debu elektrostatis (electrostatic precipitators / ESP), dan abu
yang dikumpulkan di dasar boiler yang disebut sebagai abu dasar/ bottom ash. Abudasar,
abu terbang, abu bawah dll dicampur bersama-sama 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 dalam proporsi dengan sejumlah air untuk membuatnya menjadi bubur dan
disimpan dalam kolam disebut sebagai abu kolam / pond ash (Rathod, Mihir.2015). Semua
PLTU di Kalimantan Timur, sistem pengelolaan limbah abu 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 berapa proporsi / komposisi yang optimum untuk 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.
II LANDASAN TEORI
2.1 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 mencoba 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).
Publikasi Ilmiah S3 Teknik Sipil Unhas, April 2016 |13
2.2 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 mudah dikerjakan (diaduk, dituang dan dipadatkan) saat
beton segar, mempengaruhi kuat desak beton.Kelebihanair menyebabkan penurunan
kekuatan beton,juga mengakibatkan beton menjadi bleeding. Hal ini 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.
2.3 Sifat-sifat Mekanik Beton
Sifat-sifat mekanik beton diawali dengan pengujian-pengujian terhadap kekuatan tekan,
kekuatan tarik, karakteristik tegangan-regangan (modulus elastisitas), porositasdan sifat-
sifat fisik diantaranya proses pengerasan, deformasi, respon terhadap kondisi
lingkungan.Hal ini sangat penting karena merupakan gambaran mengenai kualitas beton
Kekuatan/sifat-sifat beton keras ini dapat dikemukakan sebagai berikut :
a. Kuat tekan
Sifat yang paling penting dari beton adalah kuat tekan beton, eartberhubungannya 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. Kuat tarik belah beton
Parameter kuat tarik beton secara tepat sulituntuk diukur. Suatu pendekatan yang
umumuntuk mengukur nilai kuat tarik beton dengan pengujian kuat tarik belah beton
yangmemberikan hasil yang mencerminkanbesarnya kuat tarik yang sebenarnya,
hasilnyadigunakan untuk menentukan nilai kuat tarikbeton. Kekuatan tarik belah
betonuntuk mengetahui daya ikatan antara semen dan agregat dari benda uji silinder yang
umum diberikan sebagai kekuatan tarik beton fct, rumusan dalam SNI. 03-2847-2002
nilainya berbanding dengan kekuatan tekan betonf’c.
c. Porositas Beton
Porositas dapat didefinisikan sebagaiperbandingan volume pori-pori (volumeyang dapat
ditempati fluida) terhadapvolume total beton. Ruang pori pada betonumumnya terjadi
akibat kesalahan dalampelaksanaan dan pengecoran seperti: faktorair-semen yang
berpengaruh pada lekatanantara pasta semen dengan agregat,besar kecilnya nilai slump,