Page 1
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 143
PERILAKU FISIK CAMPURAN LUMPUR SIDOARJO
DAN ABU SEKAM SEBAGAI BAHAN DASAR
CAMPURAN PEMBUATAN AGREGAT RINGAN
Massruroh Ika A.1, Boby Dean P.
2, Triwulan.
3, Januarti Jaya EP.
4
1Mahasiswa Program Pascasarjana Teknik Struktur FTSP ITS, email: [email protected] 2Mahasiswa Program Sarjana Teknik Sipil FTSP ITS, email: [email protected]
3Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp 031-5946710,
email: [email protected] 4Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp 031-5946094,
email: [email protected]
ABSTRAK
Peristiwa semburan lumpur di Porong Sidoarjo yang terus menerus menyebabkan limbah lumpur
semakin melimpah. Oleh karena itu salah satunya dimanfaatkan sebagai bahan dasar beton AAC
(Autoclaved Aerated Cocrete), karena masih sangat jarang pembuatan beton AAC dengan pemanfaatan
limbah lumpur.
Hasil penelitian yang telah dilakukan didapat komposisi maksimal pasta ringan yang terdiri dari
lumpur bakar, fly ash, kapur, dan semen. Penelitian tersebut akan dikembangkan dengan membuat agregat
ringan buatan (fine alwa) dari campuran lumpur Sidoarjo yang disubstitusi dengan abu sekam. Fine alwa
dibuat dengan menggunakan cetakan silinder diameter 5 cm dan tinggi 10 cm.
Hasil dari penelitian tersebut didapatkan kuat tekan sebesar 25,96 MPa, 7,74 MPa, dan 2,43 MPa
dan dari hasil tes XRD menunjukkan bahwa lumpur bakar dan abu sekam berpotensi untuk stabil dan
dapat digunakan untuk membuat agregat halus. Dan berat jenis agregat halus buatan didapat 1,33
gram/cm3, hal ini memenuhi syarat agregat ringan buatan yaitu 1,0 – 1,8 gram/cm
3
.
Kata kunci : Agregat ringan, lumpur Sidoarjo, abu sekam
1. PENDAHULUAN
Semburan lumpur Sidoarjo (lusi) yang terjadi sejak tanggal 27 Mei 2006
berlangsung terus menerus mengakibatkan endapan lumpur panas semakin melimpah.
(http://surabaya.okezone.com/read/2012/05/28/521/636685/bpls-klaim-volume-semburan-
lumpur-sidoarjo-menurun). Hal ini dimanfaatkan sebagai alternatif bahan dasar
pembuatan beton AAC (Autoclaved Aerated Concrete).
Penggunaan AAC sampai saat ini masih jarang karena harganya yang relatif lebih
mahal, sehingga dengan penelitian ini diharapkan memperoleh komposisi pembuatan
AAC dengan harga yang lebih murah karena memanfaatkan limbah lumpur. Adapun
salah satu keuntungan bangunan yang menggunakan AAC adalah bangunan tersebut
tahan panas sehingga suhu di dalam ruangan cenderung lebih dingin , hal ini dapat
meminimalkan penggunaan AC (Air Conditioner) (Aroni 1993).
Pembuatan AAC dilakukan dengan menggunakan pasta ringan berbahan dasar
semen (OPC), kapur (non aktif), lumpur bakar (lusi), fly ash dan aluminium sebagai
pengembang. Sedangkan untuk mortar ringannya akan dilakukan penelitian yang lebih
lanjut guna menggantikan pasir dengan agregat ringan buatan (fine alwa) dari campuran
lumpur Sidoarjo yang disubstitusi dengan abu sekam 30% .Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui perilaku fisik dari lumpur Sidoarjo sebagai agregat ringan buatan
pada beton ringan AAC.
Page 2
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 144
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. LUMPUR SIDOARJO (LUSI) Karakteristik lumpur Sidoarjo secara fisis sangat halus, plastis dan memiliki
penyusutan yang tinggi, kondisi ini menyebabkan hasil yang diperoleh dalam produksi
agregat akan mengalami kerusakan baik dalam tahap pengeringan maupun pembakaran
sehingga tidak memenuhi persyaratan. Oleh karenanya perlu bahan tambahan sebagai
penstabil dari bahan yang memiliki kadar silika tinggi (Lasino 2007). Adapun
kandungan lumpur Sidoarjo setelah dioven disajikan pada tabel dibawah ini (Triwulan
dan Ekaputri 2006)
Tabel 1. Komponen Kandungan Lumpur Sidoarjo
Kompo
nen SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O SO2
Hilang
pijar
Kadar
lumpur
(%)
53,08 18,27 5,6 0,57 2,07 2,89 2,97 1,44 2,96 10,15
Kadar
berat
semen
portland
(%)
19 5,5 3,5 - 64 1,4 - 1,1 1,9 -
(Sumber : Triwulan dan Ekaputri 2006)
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa lumpur dapat digunakan sebagai
material yang bersifat semen dengan menggantikan Ordinary Pozzoland Cement (OPC)
10%. Bubuk pozolan dihasilkan dengan cara dibakar pada suhu 6000C selama 1 jam
menggunakan alat furnis elektris (Nuruddin 2010).
2.2. ABU SEKAM Sekam padi merupakan limbah padat hasil samping dari penggilingan padi yang
mempunyai nilai rendah karena sekam padi bersifat kaku,abrasif, memiliki nilai gizi
rendah, tahan terhadap pelapukan, volume (bulk) yang besar, dan membutuhkan tempat
yang luas untuk penyimpanannya (Widodo 2007).
Bahan anorganik utama yang terkandung dalam sekam padi adalah abu.
Kandungannya bervariasi antara 13,2% - 29% dari berat sekam padi. Dalam abu ini
mengandung silika sekitar 94 -96%. Oleh karena kandungan silika yang tinggi maka
abu sekam sangat baik digunakan sebagai bahan substitusi dengan lumpur sidoarjo.
(Bor. S Luh 1980 dalam Widodo 2007).
2.3. ABU TERBANG (FLY ASH) Berdasarkan ASTM C 618-03 fly ash didefinisikan sebagai sisa serbuk halus yang
merupakan hasil dari pembakaran tanah atau batubara dan dipindahkan oleh cerobong
asap. Hal – hal yang menyebabkan perubahan sifat pada beton akibat penambahan fly
ash adalah Waktu pengikatan awal maupun akhir beton (Setting time) menjadi
bertambah lama, berkurangnya prosentase senyawa semen (C3A, C2S, C3S, C4AF)
sehingga akan memperendah temperatur hidrasi, memperkecil diameter pori beton
(Triwulan dkk., 1998).
Page 3
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 145
Penggunaan fly ash memperlihatkan dua pengaruh abu terbang di dalam beton
yaitu sebagai agregat halus dan sebagai pozzolan. Selain itu abu terbang di dalam beton
menyumbang kekuatan yang lebih baik dibanding dengan beton normal (Saputro 2008).
2.4. AGREGAT RINGAN BUATAN Agregat ringan adalah agregat yang mempunyai berat jenis yang ringan dan
porositas yang tinggi yang dapat dihasilkan dari agregat alam maupun hasil fabrikasi
(Mulyono 2003). Menurut ASTM C. 330, agregat ringan dibedakan menjadi dua, yaitu
agregat ringan buatan dan agregat alam.
Agregat ringan digunakan untuk mengasilkan beton yang ringan. Beton yang
dibuat dengan agregat ringan memiliki sifat tahan api yang baik. Sedangkan
kelemahannya adalah ukuran pori dari beton yang dibuat dengan agregat ini besar
sehingga penyerapannya besar. Dan agregat ringan yang digunakan dalam campuran
beton harus memenuhi syarat mutu dari ASTM C-330 “ Specification for Lightweight
Agregates for Structural Concrete” . (Mulyono 2003).
2.5. AUTOCLAVED AERATED CONCRETE (AAC) AAC ( Autoclaved Aerated Concrete ) adalah beton ringan yang terbuat dari
bahan sel ringan yang dibentuk oleh reaksi kimia antara material yang mengandung
kapur dan silika halus yang terpisah. Struktur ini diperoleh melalui proses kimia yang
menyebabkan aerasi atau dengan menambahkan rongga udara dengan mekanisme dalam
adonan yang tidak mengandung bahan kasar. Dan klasifikasi AAC berdasarkan
karakteristik kuat tekannya adalah sebagai berikut (Aroni 1993):
3. METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan – tahapan yang harus di lakukan disajikan pada bagan alir berikut ini:
Gambar 1. Bagan alir
Page 4
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 146
Gambar 2. Diagram Alir (lanjutan)
a) Tahap Persiapan Material
Pada tahap ini lusi dan sekam padi dikeringkan di bawah sinar matahari,
selanjutnya dioven selama 24 jam pada suhu 100°C. Kemudian lusi dihancurkan
dengan Bond Ball Mill dan diayak dengan ayakan no 50. Abu sekam dibakar pada
furnish dengan suhu 800°C selama 4 jam dan diayak dengan ayakan no 200.
b) Tahap Pembuatan Pasta dan Mortar dengan Pasir
Langkah pertama yaitu pembuatan pasta dasar (Px) dengan cetakan silinder d=20
mm dan t=40 mm (ASTM C 109/C 109M-02). Didapat campuran pasta dasar
optimum (P25) yaitu: Semen:kapur: lumpur bakar: fly ash adalah 10% : 25% : 32,5%
: 32,5%. Setelah didapat pasta dasar optimum kemudian membuat pasta ringan
(Px–y) dengan cetakan kubus 5x5x5 cm3. Campuran pasta ringan optimum (P25-0,5)
terdiri dari komposisi pasta dasar optimum ditambahkan serbuk aluminium 0,5%.
Pasta ringan divakum menggunakan alat vakum selama 15 menit setelah pasta
ringan berumur 3 hari. Setelah itu dilakukan curing dengan menggunakan autoclave
dengan tekanan 14 bar, konstan selama 4 jam. Langkah selanjutnya yaitu membuat
mortar (Mx-y-z) dengan cetakan kubus 5x5x5 cm3.
Mortar optimum merupakan
M25-0,5-0,25 yang terdiri dari komposisi pasta ringan optimum : pasir yaitu 1 : 0,25.
Setelah dicampur mortar divakum selama 15 menit setelah berumur 3 hari.
Kemudian dilakukan curing dengan menggunakan autoclave dengan tekanan 14
bar, konstan selama 6 jam.
c) Tahap Pembuatan Agregat Ringan Buatan
Agregat ringan buatan (fine alwa) didapat dengan mencampurkan lusi dan abu
sekam dengan perbandingan lusi:abu sekam adalah 70% : 30%. Dibuat dalam
Page 5
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 147
cetakan silinder dengan d=5cm dan t=10cm. Alwa dibakar dalam mesin furnish
dengan suhu 800°C selama 2 jam.
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dilakukan penjabaran tentang hasil percobaan yang telah
dilakukan selanjutkan akan dianalisa dan ditarik kesimpulan.
4.1. Hasil Pengujian Pasta Dasar (Px)
Pada pasta dasar Px dilakukan dua analisa yaitu:
a. Tes Berat Volume Pasta Px
Tes berat volume dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2cmx4cm
pada umur 28 hari.Komposisi binder dapat dilihat pada tabel 2, hasil uji berat
volume dapat dilihat pada tabel 3 dan gambar 3.
Tabel 2, Komposisi Binder
Pasta
(Px)
Semen Kapur Lumpur Flyash
(%berat
binder)
(%berat
binder)
(%berat
binder)
(%berat
binder)
P5 10 5 42,5 42,5
P15 10 15 37,5 37,5
P25 10 25 32,5 32,5
P35 10 35 27,5 27,5
P45 10 45 22,5 22,5
Tabel 3. Berat Volume pasta Px umur 28 hari
Pasta
P1
(kg/m3)
P2
(kg/m3)
P3
(kg/m3)
Rata-
rata
(kg/m3)
P5 1855,1 1878,98 1878,98 1871,02
P15 1839,17 1871,02 1871,02 1860,4
P25 1815,29 1791,4 1807,32 1804,67
P35 1751,59 1751,59 1751,59 1751,59
P45 1695,86 1632,17 1671,97 1666,67
Gambar 3. Grafik berat volume pasta 28 hari
Page 6
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 148
Dari hasil percobaan dapat ditarik kesimpulan bahwa kadar kapur yang
diberikan berbanding terbalik dengan berat volume benda uji yang dihasilkan. Hal
ini memperkuat penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak kapur yang
ditambahkan maka semakin ringan pula benda uji yang dihasilkan dan begitu pula
sebaliknya (Triwulan, Ekaputri, Aji dan Prasetya 2012).
b. Tes kuat Tekan Pasta Px Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2cmx4cm
pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari .
Gambar 4. Grafik kuat tekan pasta dasar Px
Dari percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa kuat tekan optimum pasta dasar
pada umur 28 hari pada variasi pasta P25 yaitu sebesar 25,17 Mpa. Sehingga diambil
komposisi optimum untuk pasta ringan pada percobaan selanjutnya adalah komposisi dengan kapur 25% (K25) .
4.2. Hasil Pengujian Pasta Ringan (Px-y)
Pada pasta ringan Px-y dilakukan dua analisa yaitu:
a. Tes Berat Volume Pasta Px-y
Pasta Px-y, variabel x menunjukkan prosentase kapur dan varabel y
menunjukkan prosentase serbuk aluminium
Gambar 5. Berat Volume Pasta Ringan Px-y dengan autoclave
Page 7
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 149
Dadi percobaan yang telah dilakukan maka semakin banyak serbuk alumunium
yang digunakan maka semakin kecil berat volume benda uji, dimana semua benda
uji memiliki berat volume sesuai batasan beton ringan yaitu dibawah 1800 kg/m3.
b. Tes Porositas dan Kuat Tekan Pasta Px-y
Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji ukuran 5cm x 5cm x
5cm pada umur 7 dan 14 hari.
Gambar 6. Grafik kuat tekan pasta ringan 7 dan 14 hari dengan autoclave
Dari percobaan didapat bahwa semakin banyak bubuk Alumunium yang
digunakan maka mengakibatkan kuat tekan yang dihasilkan lebih rendah.
4.3. Hasil Pengujian Mortar (Mx-y-z)
Pada pasta ringan Px-y dilakukan dua analisa yaitu:
a. Tes Porositas dan Kuat Tekan Mortar Mx-y-z
Gambar 7. Grafik Porositas mortar ringan
Dari percobaan didapat bahwa semakin besar jumlah pasir yang digunakan
maka semakin rendah porositas tertutupnya, hal ini mengakibatkan kuat tekan yang
Page 8
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 150
dihasilkan lebih rendah. Dengan demikian, besarnya pori tertutup menentukan nilai
dari kuat tekan dari benda uji yang dibuat.(Ekaputri, Triwulan, dan Jatmiko, 2012)
b. Tes Mortar Ringan Mx-y-z dengan ASTM C1693 Tentang Beton Ringan
Dengan Perawatan Autoclaved
Tabel 4. Kuat Tekan Mortar Ringan Mx-y-z pada Umur 7 Hari
No Mortar
Ringan
Kuat Tekan
Rata-rata
(MPa)
Berat
Volume
(kg/m3) (Mx-y-z)
1 M25-0.5-0.25 2,43 966,133333
2 M25-0.5-0.5 2,12 1138,93333
3 M25-0.5-0.75 1,78 1256,8
Ditinjau dari persyaratan ASTM C1693 tentang beton ringan dengan perwatan
Autoclave (AAC), Kuat tekan Mortar ringan M25-0.5-0.25 masuk dalam kategori AAC-
2 tetapi untuk persyaratan berat volume, mortar ringan dengan lumpur Sioarjo bakar
semuanya masih diatas 600 kg/m3.
4.4 Hasil Pengujian Agregat Buatan
Pada percobaan terhadap agregat buatan dilakukan pengujian XRD dan berat
volume serta penyerapan agregat halus.
a. Tes XRD ( X-Ray Diffraction)
Tes XRD dilakukan pada sampel lusi+abu sekam yg telah dibakar pada
suhu 800°C selama 2 jam. Hasil tes XRD dapat dilihat pada gambar 8 dan
tabel 5.
Gambar 8. Grafik tes XRD Lusi dan Abu Sekam
Tabel 5. Hasil Tes XRD
Kode Nama Mineral Rumus Kimia
q Quartz,syn = Silicon Oxide Silica SiO2
ql Quartz,low = Silicon Oxide SiO2
g Gismondine = Calcium Aluminium Silicate Hydrate CaAl2Si2O8I8
i Indialite,syn = Magnesium Aluminium Silicate Mg2Al4Si5O18
qlq,Igc
Lh
g,Lqlq,I
k
s
g,Ik
L,cch hs
k
qlq
Page 9
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 151
h Hematite,syn = Iron Oxide Fe2O3
l Leilite = Sodium Aluminium Silicate Fluoride
Hydroxide
Na2AlSi5O12(F,OH)
S Schorlomite = Calcium Iron Titanium Silicate Ca3(Fe,Ti)2[(Si,Ti)O]3
c Cornetite = Copper Phosphate Hydroxide Cu3PO4(OH)3
k Kyanite = Aluminium Silicate Al2SiO5
b. Tes Berat Jenis Agregat Halus
Berat jenis agregat halus dpt dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 6. Tes Berat Volume Agregat Halus
Perhitungan nilai
W1 = Berat volume + pasir + air (gram) 760
Berat pasir SSD (gram) 250
W2 = berat labu + air 660
Berat jenis pasir = (250/((250+W2)-W1) x 0,8
(gram/cm3)
1.33
W3 = berat kering oven
Penyerapan air 25%
Berdasarkan ASTM C330–30 tentang Agregat halus, disebutkan bahwa penyerapan
agregat halus yang diperbolehkan maksimal 5%. Dari tabel 6 didapat penyerapan
agregat halus sebesar 25%. Hal ini menujukkan bahwa penyerapan agregat halus
masih terlalu besar.
5. KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan, sebagai
berikut:
Pasta dasar Px didapatkan hasil kuat tekan optimum pada komposisi pasta P25
pada 28 hari dengan komposisi semen : kapur (Ca(OH)2) : lumpur bakar : fly ash
10% : 25% : 32,5% : 32,5% yaitu 25,96 MPa. Untuk pasta ringan Px-y didapat
hasil optimum pada komposisi pasta ringan P25-0. 7,74 MPa. Dan untuk mortar
ringan Mx-y-z didapat hasil optimum pada komposisi mortar ringan M25-0.5-0.25
dengan komposisi sebesar 1 : 0.25 yaitu 2.43 MPa. Dan Hasil analisa berat jenis
agregat halus buatan sebesar 1,33 gram/cm3, hal ini memenuhi syarat agregat
ringan buatan yaitu 1,0 – 1,8 gram/cm3, sedangkan besar penyerapan 25% tidak
memenuhi persyaratan (syarat maks. 2%).
REFERENSI
1. Ekaputri, Januarti Jaya dan Triwulan. 2006. “ Study on Porong Mud – Based
Geopolymer Concrete”
2. http://surabaya.okezone.com/read/2012/05/28/521/636685/bpls-klaim-volume-
semburan-lumpur-sidoarjo-menurun
3. Lasino. 2007. “ Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo untuk Agregat Buatan
Vol.2 No.1 ” Jurnal Permukiman Pusat Litbang Permukiman Bandung
Page 10
Seminar Nasional IX – 2013 Teknik Sipil ITS Surabaya
Peran Industri Konstruksi dalam Menunjang MP3EI
(Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia)
ISBN 978-979-99327-8-5 V - 152
4. Mulyono, Tri. Teknologi Beton. 2003. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset
5. Nuruddin.2010. “Sidoarjo Mud: A Potential Cement Replacement Material Vol.
2 No.1”. Journal Civil Engineering Dimension
6. Saputro, Aswin Budhi. 2008. “Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Mutu Tinggi
dengan Fly Ash sebagai Bahan Pengganti Sebagian Semen dengan fc’ 45 Mpa”
7. Triwulan, Januarti Jaya Ekaputri, Pujo Aji dan wahyu Candra Prasetya. 2012.
“Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo Bakar Untuk Beton Ringan Dengan Tambahan
Aluminium powder”
8. Widodo, L. Urip.2007. “Pembuatan Briket dari Sekam Padi dengan Proses
Karbonasi sebagai Energi alternatif Vol 2 No 1’. Jurnal Teknik Kimia (ISSN
1ss978 – 0419)