ARTIKEL ILMIAH

ANALISIS PERILAKU MEKANIS BETON NORMALDENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH FLY ASH DARI PLTU

JERANJANG SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN

Analysis of Mechanical Behavior of Normal Concrete by Utilizing Fly AshWaste from PLTU Jeranjang as Partial Cement Substitution

Tugas Akhir

Untuk memenuhi persyaratanMencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil

Oleh:

ARMAN FAKHRUZZAMAN

F1A 013 024

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM2018

ARTIKEL ILMIAH

ANALISIS PERILAKU MEKANIS BETON NORMALDENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH FLY ASH DARI PLTU

JERANJANG SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN

Oleh:Arman Fakhruzzaman

F1A 013 024

Telah diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing Utama

Hariyadi, ST., MSc(Eng)., Ph.D Tanggal: 6 Juli, 2018NIP. 19731027 199802 1 001

Pembimbing Pendamping

Ir. Miko Eniarti, MT Tanggal: 6 Juli, 2018NIP. 19650315 199103 2 002

MengetauiSekretaris Jurusan Teknik Sipil

Fakultas TeknikUniversitas Mataram

Dr. Ery Setiawan, ST., MTNIP. 19711227 199903 1 003

TUGAS AKHIR

ANALISIS PERILAKU MEKANIS BETON NORMAL DENGANMEMANFAATKAN LIMBAH FLY ASH DARI PLTU JERANJANG

SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN

Oleh:Arman Fakhruzzaman

F1A 013 024

Telah dipertahankan di depan Dewan PengujiPada tanggal 6 Juli 2018

dan dinyatakan telah memenuhi syarat mencapai derajat Sarjana S-1Jurusan Teknik Sipil

Susunan Tim Penguji:

1. Penguji I

Jauhar Fajrin, ST., M.Sc (Eng)., Ph.D.NIP. 19740607 199802 1 001

2. Penguji II

I Nyoman Merdana, ST., MT.NIP. 19680913 199704 1 001

3. Penguji III

Buan Anshari, S.T., M.Sc(Eng)., Ph.D.NIP. 19710703 199802 1 001

Mengetahui,Dekan Fakultas TeknikUniversitas Mataram

Akmaluddin, ST., M.Sc (Eng)., Ph.DNIP. 19681231 199412 1 001

1

ANALISIS PERILAKU MEKANIS BETON NORMAL DENGAN MEMANFAATKANLIMBAH FLY ASH DARI PLTU JERANJANG SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN

SEMEN

Analysis of Mechanical Behavior of Normal Concrete by Utilizing Fly Ash Wastefrom PLTU Jeranjang as Partial Cement Substitution

Arman Fakhruzzaman1, Hariyadi2, Miko Eniarti3JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS MATARAM

ABSTRAK.

Beton merupakan salah satu material bangunan paling popular. Kebutuhanmaterial dari pembuatan beton akan terus meningkat, termasuk semen. Produksi semenmenghasilkan karbon dioksida yang menyebabkan kerusakan lingkungan. Untukmengurangi hal tersebut, yaitu dengan memanfaatkan limbah fly ash sebagai bahanpengganti sebagian semen. Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengetahuipengaruh fly ash sebagai pengganti sebagian semen terhadap sifat mekanik beton.

Tugas akhir ini merupakan studi ekperimental mengenai pengaruh fly ash sebagaipengganti sebagian semen terhadap beton normal. Pada penelitian ini digunakan proporsifly ash sebesar 0%, 2,5%, 5%, 7,5%, dan 10% sebagai bahan pengganti sebagian semenberdasarkan volume. Untuk pasta semen masing-masing proporsi fly ash dilakukanpengujian konsistensi normal, waktu pengikatan dan panas hidrasi. Sedangkan untuksampel beton dilakukan pengujian workability, kuat tekan, kuat tarik belah, kuat lentur dankuat geser dengan umur beton yaitu 28 hari.

Dari hasil penelitian yang dilakukan, untuk pasta semen dengan proporsicampuran 0%, 2,5%, 5%, 7,5% dan 10% didapatkan nilai tertinggi konsistensi normal padaproporsi 10% sebesar 33% dan nilai terendah terdapat pada proporsi 0% sebesar 29%,begitu juga dengan waktu pengikatan awal didapatkan nilai tertinggi pada proporsi 10%selama 125 menit dan nilai terendah terdapat pada proporsi 0% selama 97 menit,pengujian panas hidrasi diperoleh suhu tertinggi pada proporsi 0% sebesar 37oC dan suhuterendah pada proporsi 10% sebesar 27oC. Kemudian untuk pengujian sifat mekanik betondidapatkan nilai kuat tekan tertinggi pada proporsi 0% dan kuat tekan terendah padaproporsi 10% dengan selisih sebesar 18,95%, untuk nilai kuat tarik belah tertinggididapatkan pada proporsi 5% dan kuat tarik belah terendah pada proporsi 2,5% denganselisih 22,22%, untuk pengujian kuat lentur didapatkan nilai tertinggi pada proporsi 0% dannilai terendah pada proporsi 5% dengan selisih 25,72% dan untuk pengujian kuat geserdidapatkan nilai tertinggi pada proporsi 0% dan nilai terendah pada proporsi 10% denganselisih 35,37%. Untuk workability beton pada setiap proporsi masih memenuhi standarkemudahan pengerjaan (5cm-12,5cm).

Kata Kunci: Fly Ash, Beton Normal, Sifat Pasta Semen, Workability, Sifat MekanikBeton.

1 Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Mataram2 Dosen Pembimbing Utama3Dosen Pembimbing Pendamping

2

PENDAHULUAN

Beton merupakan salah satumaterial bangunan paling popular,tersusun dari komposisi utama (agregat),air dan semen portland atau yang biasakita sebut beton konvensional. Semenportland sebagai pengikat merupakanbahan yang paling penting digunakandalam pembuatan beton konvensional.Akhir-akhir ini beton makin seringmendapat kritik khususnya dari kalanganyang peduli dengan lingkungan hidup.Hal yang sering dijadikan perhatianadalah emisi gas rumah kaca (karbondioksida) yang dihasilkan pada prosesproduksi semen, gas karbon dioksidayang dilepaskan ke udara dapatmenyebabkan kerusakan lingkungan,diantaranya menyebabkan globalwarming (Manuahe, 2014). Hal inilahyang merupakan salah satu faktorpendorong untuk ditemukannya bahanalternatif lain yang bisa menggantikanmaterial bahan semen dalam campuranbeton untuk mendapatkan beton yangramah lingkungan.

Untuk mengatasi efek burukterhadap lingkungan dan mendapatkanbeton yang ramah lingkungan makadigunakan material alternatif lain sebagaipengganti sebagian semen (semenportland) dengan cara memanfaatkanlimbah industri PLTU, seperti misalnya flyash sisa pembakaran batu bara.Komposisi material pembuatan betonmenggunakan material fly ash secarakimia dengan cairan alkalin padatemperatur tertentu dapat membentukmaterial campuran yang memiliki sifatseperti semen (Manuahe, 2014).

Dalam bauran energi, porsipembangkit listrik dari batubaradirencanakan mencapai 56,97 persendari total pembangkit listrik yang ada.Sementara kebutuhan batubara saat inisebesar 87,7 juta ton untuk PLTUbatubara. Jumlah ini meningkat seiringdengan adanya program pembangkitlistrik 35 ribu MW. Bahkan pada 2019,diperkirakan kebutuhan batu bara akanmeningkat menjadi 166,2 juta ton. Iniartinya, jika limbah abu batubara berupafly ash dan bottom ash dihasilkan sekitar5 persen dari total kebutuhan tersebut,

maka limbah itu mencapai 8,31 juta tondi 2019 (Wicaksono, 2016).

Jumlah abu terbang yang semakinbertambah tidak mempunyai nilaiekonomis dan hanya mencemarilingkungan bila ditimbun begitu saja padatempat pembuangannya, sehingga perludicari alternatif pemanfaatan limbahtersebut agar dapat memberikan nilaitambah. Metode berbasis 3R (reduce,reuse dan recycle) yang merupakanpendekatan sistem yang bisa menjadipemecahan permasalahan limbah abuterbang untuk mengurangi efekpencemaran lingkungan. Salah satuupaya daur ulang limbah abu terbangdigunakan sebagai bahan campuranuntuk membuat semen dan materialkonstruksi (beton).

METODE PENELITIAN

Penelitian yang dilakukan adalahpenelitian secara eksperimental yangdilakukan di laboratorium FakultasTeknik Universitas Mataram, sedangkananalisa kandungan kimia dilakukan diLaboratorium Analitik UPT MIPAUniversitas Mataram. Untuk pengujianpasta semen yaitu konsistensi normal,waktu pengikatan, perkembangantemperatur hidrasi. Sedangkan untukpengujian beton normal yaitu pengujiankuat tekan dan kuat tarik belah benda ujiberbentuk silinder berukuran 15 cm x 30cm, pengujian kuat lentur berukuran 15cm x 15 cm x 53 cm dan pengujian geserbenda uji berbebentuk double Lberukuran 20 cm x 7.5 cm x 30 cm.Benda uji tersebut dirawat denganmerendam dalam air selama 28 haridengan kuat tekan rencana sebesar 20Mpa. Setelah benda uji megalamiperawatan dilakukan pengujian kuattekan beton, kuat tarik belah, kuat lenturdan kuat geser.

Bahan Penelitian1. Semen, digunakan semen portland

tipe I merek Tiga Roda.2. Agregat, agregat halus (pasir) dan

agregat kasar (kerikil) sungai darikecamatan Narmada kabupatenLombok Barat.

3

3. Air, digunakan air bersih darijaringan air bersih LaboratoriumStruktur dan Bahan Fakultas TeknikUnram.

4. Fly Ash, berasala dari PLTUJeranjang kecamatan Gerungkabupaten Lombok Barat.

Peralatan PenelitianPeralatan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah peralatan untukpembuatan benda uji pasta semen danbenda uji beton serta peralatanpengujian material-material penyusunbeton, peralatan tersebut meliputi:ayakan, timbangan, piknometer,keranjang kawat, mesin los angeles,cetakan benda uji, kerucut abrams, oven(alat pemanas), termometer, stopwatch,mesin pengaduk pasta semen,compression testing machine, mesin ujigeser, mesin uji lentur.

Pemeriksaan MaterialPemeriksaan bahan yang dilakukan

untuk agregat antara lain pemeriksaanberat satuan agregat, pemeriksaan beratjenis pasir, analisa saringan agregat,pemeriksaan kandungan lumpur dalampasir, pemeriksaan berat jenis batupecah, pengujian ketahanan aus batupecah. Pemeriksaan unsur-unsur kimiadalam fly ash.

Perhitungan Campuran Beton danPembuatan Benda Uji

Pengujian pada pasta semendilakukan untuk mengetahui konsistensinormal, waktu pengikatan, panas hidrasi.Pengujian pada beton dilakukan untukmengetahui workability, kuat tekan, kuattarik belah, kuat lentur, dan kuat geserpada beton yang menggunakan fly ashsebagai pengganti sebagian semen padaumur 28 hari. Fly ash yang digunakanyang berasal dari PLTU Jerangjangdengan variasi proporsi 0%, 2.5%, 5%,7.5% dan 10% dari volume campuranbeton. Perhitungan mix designmengunakan perhitungan campuranbeton normal (SNI 7656-2012) dengankuat tekan rencana 20 Mpa. Perawatanyang digunakan adalah metodeperendaman di air tawar selama 28 hari.

Jumlah benda uji dapat dilihat padaTabel 1 dan Tabel 2

Tabel 1. Jumlah benda uji pasta semen.

Catatan : C.R =Cementitious Ratioadalah kadar semen yang digantikanoleh fly ash

Tabel 2. Jumlah benda uji untukpengujian beton normal

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pemeriksaan Bahan PenyusunBeton

Dari hasil pemeriksaan bahan-bahan penyusun beton yang dilakukan diLaboraturium Struktur dan BahanUniversitas Mataram, diperoleh hasilpengujian bahan antara lain:

Berat Satuan AgregatPada penelitian ini dilakukan dua

pemeriksaan yaitu pemeriksaan beratsatuan lepas dan berat satuan padat.Hasil pemeriksaan menunjukkan beratsatuan kondisi padat rata-rata yaitu1,404 gr/cm3 untuk pasir dan 1,404gr/cm3 untuk batu pecah, sedangkanberat satuan kondisi gembur rata-ratasebesar 1,119 gr/cm3 untuk pasir dan1,387 gr/cm3 untuk batu pecah.

Berdasarkan Tjokrodimuljo(1996) agregat halus dan kasar ini dapatdigunakan pada pembuatan betondengan standar spesifikasi yaitu 1,2gr/cm3 – 1,6 gr/cm3, karena kepadatanagregat menyebabkan volume pori betonkecil dan kekuatan beton akanbertambah.

4

Berat Jenis AgregatPemeriksaan berat jenis agregat

yang dilakukan pada penelitian ini adalahpemeriksaan berat jenis dalam keadaankering dan dalam keadaan jenuh keringmuka (SSD). Hasil pemeriksaanmenunjukkan berat jenis pasir padakondisi kering rata-rata yaitu 2,510sedangkan berat jenis pada kondisijenuh kering muka (SSD) rata-ratasebesar 2,613 dan hasil pemeriksaanbatu pecah pada kondisi kering rata-rataadalah 2,520 sedangkan berat jenis padakondisi jenuh kering muka (SSD) rata-rata sebesar 2,550.

Hasil ini menunjukkan bahwa pasirdan batu pecah yang digunakantermasuk jenis agregat normal sesuaiTjokrodimuljo (1996) yang memiliki beratjenis antara 2,50-2,70.

Gradasi Agregat HalusBerdasarkan pemeriksaan

gradasi agregat yang telah dilakukandiperoleh hasil bahwa pasir beradadalam zona II yaitu pasir agak kasar.Grafik gradasi agregat halus dapat dilihatpada Gambar 1 seperti berikut:

Gambar 1. Grafik Gradasi AgregatHalus

Pada penelitian ini agregat halus(pasir) yang digunakan termasuk dalamzona II yaitu pasir agak kasar dengannilai modulus halus butir (MHB) yangdidapatkan sebesar 3,057. Hal inimenunjukkan agregat halus (pasir)memenuhi persyaratan moduluskehalusan butiran sebesar 1,5-3,8(Tjokrodimuljo, 1996).

Gradasi agregat kasarHasil pemeriksaan agregat kasar

(batu pecah) didapatkan modulus halusbutir (MHB) sebesar 6,609 dengandiameter butiran maksimum yang

digunakan sebesar 20 mm. Hasil gradasiagregat kasar (batu pecah) dapat dilihatpada Gambar 2 berikut:

Gambar 2. Grafik Gradasi AgregatKasar (Batu Pecah)

Dari Gambar 2 menunjukkan bahwasemua agregat kasar (batu pecah) yangmelewati lubang ayakan berada di antarabatas atas dan batas bawah seperti yangtelah disyaratkan dengan besar butirmaksimum 20 mm. Agregat kasar (batupecah) yang digunakan ini telahmemenuhi persyaratan moduluskehalusan butiran (MHB) sebesar 6,0 -7,1 (Tjokrodimuljo, 1996).

Pemeriksaan kadar lumpurHasil pemeriksaan didapatkan

kadar lumpur rata-rata pada pasirsebesar 0,519% Hal ini menunjukkankandungan lumpur agregat halusmemenuhi persyaratan yaitu kurang dari5% dari berat agregat (Tjokrodimuljo,1996). Kadar lumpur yang melebihi 5%tidak baik digunakan untuk campuranbeton karena semakin banyak kadarlumpur pada campuran beton makasemakin berkurang daya ikat semenpada campuran beton.

Ketahanan aus agregat kasarHasil pengujian ketahanan aus

untuk batu pecah setelah putaran 100kali sebesar 6,22% dan setelah putaranke 500 kali sebesar 29.40%.Berdasarkan tabel PUBI pasal 25 kerikiltersebut termasuk ke dalam kelas II(konstruksi sedang) karena bagian yanghancur atau yang aus pada kerikilberkisar lebih besar dari 27% dan kurangdari 40%. PUBI 1982 Pasal 12menyebutkan bahwa “Syarat fisik kerikilbagian yang hancur bila diuji memakaimesin los Angeles tidak lebih dari 50%berat” sehingga kerikil atau agregat

5

kasar yang digunakan dalam penelitianini memenuhi syarat sebagai bahanbangunan. Penggunaan agregat kasardengan memperhatikan tingkatkekerasan agregat kasar sangatberperan penting untuk menghasilkanbeton yang memiliki kuat tekan yangtinggi

Hasil Pemeriksaan Fly AshDari hasil analisis kandungan kimia

pada fly ash didapatkan hasil SiO2 yangterkandung pada fly ash yaitu sebesar22.80% dan dengan hasil CaO yangterkandung pada fly ash yaitu sebesar0.92% adapun berat jenis dari fly ash itusendiri sebesar 2,075. Fly ash initermasuk fly ash kelas F yangmengandung CaO lebih kecil dari 10%.Fly ash kelas F disebut juga low-calciumfly ash, yang tidak mempunyai sifatcementitious dan hanya bersifatpozolanic.

Hasil Pengujian Konsistensi NormalPengujian konsistensi normal dengan

menggunakan alat vicat dan jarum vicatberdiameter 1 cm. Hasil pengujiankonsistensi normal adalah pada saatangka menunjukkan penurunan (10 ± 1)mm pada alat vicat. Dari hasil pengujiankonsistensi normal dapat dilihat padaTabel 3.

Tabel 3. Hasil Pengujian KonsistensiNormal

Ket: KN = Konsistensi NormalC.R = Cementitious Ratio

Dari hasil pengujian konsistensinormal dengan C.R yang bervariasiseperti pada tabel diatas, untuk lebihjelasnya dapat dilihat pada Gambar 3:

Gambar 3. Grafik HubunganCementitious Ratio dengan Berat Air

Dari Gambar 3 terlihatperbandingan hasil pengujiankonsistensi normal pada kadarcementitious ratio sebesar 0%, 2.5%,5%, 7.5% dan 10% dari berat semen.Pada grafik tersebut terlihat dengan jelasbahwa dengan adanya penambahanpozzolan berupa fly ash dapatmeningkatkan kebutuhan air.

Kebutuhan air tertinggi terdapatpada kadar C.R 10% yaitu sebanyak 99gram untuk mencapai konsistensi normaldibandingkan dengan pasta tanpamenggunakan fly ash yang hanyamemerlukan kebutuhan air sebanyak 87gram dalam mencapai konsistensinormal.

Hasil Pengujian Setting Time (WaktuPengikatan Awal)

Dari hasil pengujian setting time(waktu pengikatan awal), dapat dilihatpada Gambar 4.

Gambar 4. Grafik Hubungan antaraLama Waktu Pengikatan Awal denganCampuran Fly Ash.

Dari Gambar 4 terlihat bahwasemakin besar kadar C.R yangdigunakan, maka semakin lama waktuyang dibutuhkan untuk terjadinyapengikatan awal dari mulai

6

bercampurnya air dengan bahan-bahanpasta di atas sampai pasta kehilangansifat plastisnya (menjadi kaku).

Pada grafik diatas terlihat bahwawaktu pengikatan awal yang paling lamaterjadi pada C.R 10% yaitu selama 124menit adapun waktu ikatan awal yangpaling cepat yaitu tanpa menggunakanfly ash selama 97 menit.

Hasil Pengujian Panas HidrasiPengujian temperatur hidrasi

dilakukan dengan menggunakantermometer. Pengujian temperaturhidrasi dilakukan selama 50 jam danpada setiap 1 jam perkembangantemperatur hidrasi dari masing-masingbenda uji dicatat. Hasil pengujianperkembangan temperatur hidrasinyadicantumkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Temperatur HidrasiCampuran Pasta Semen.

Dari Gambar 5 terlihat bahwadengan bertambahnya persentase flyash yang digunakan menyebabkanpuncak dari temperatur hidrasibertambah rendah. Ini disebabkankarena adanya pengurangan jumlahpenggunaan semen portland, sehinggasenyawa-senyawa yang ada di dalamsemen portland seperti C3S, C3A, C4AFdan C2S juga jumlahnya berkurang.Diantara senyawa-senyawa tersebut adayang sangat dominan dalammenghasilkan panas seperti C3A denganpanas hidrasi 207 kal/gr. Unsur C3A inisangat berpengaruh pada panas hidrasitertinggi baik selama pengerasan awalmaupun pengerasan berikutnya yangpanjang. Sedangkan senyawa C3S yangmemiliki panas hidrasi 120 kal/g jikaterkena air akan segera mulai berhidrasi,dan menghasilkan panas (Wuryati danCandra, 2001).

Desain Campuran Adukan Beton (MixDesain)

Perhitungan rancangan campuran(mix desain) adukan beton berdasarkanSNI 7656-2012. Kebutuhan bahanpenyusun beton per 1 m3 dapat dilihatpada Tabel 4.

Tabel 4. Kebutuhan Bahan PenyusunBeton per 1 m3

Ket: BN = Beton NormalBNFA = Beton Normal Fly Ash

Pada Tabel 4. menunjukkancampuran beton normal menggunakanfly ash sebagai bahan penggantisebagian semen sebesar 2.5%, 5%,7,5% dan 10% dari volume semen.

Workability Beton (Slump Test)Kelecakan adukan beton diukur dari

nilai uji slump. Hasil pengujian workabilitybeton (slump test) beton normal tanpa flyash dan beton normal denganmenggunakan fly ash sebagai penggantisebagian semen dapat dilihat padaGambar 6.

Gambar 6. Grafik Hubungan Nilai Slumpdengan C.R

Berdasarkan Gambar 6 nilai slumptertinggi terdapat pada C.R 0% yaitu 83mm dan nilai slump terendah terdapatpada C.R 10% yaitu 70 mm. Semakintinggi C.R maka akan semakin rendahnilai slump. Hal ini disebabkan karena flyash menyerap lebih banyak air.

7

Hasil Pengujian Kuat TekanPelaksanaan pengujian kuat tekan

beton dengan benda uji silinder 15 x 30cm dilakukan setelah benda uji betonberumur 28 hari. Pengujianmenggunakan alat Compression TestingMachine (CTM), hasil yang digunakanuntuk menentukan kuat tekan benda ujiyaitu beban maksimum yangmenyebabkan benda uji menjadi hancurdibagi luas bidang tekan benda uji. Hasilpengujian kuat dan Gambar 7.

Gambar 7. Grafik hasil Pengujian KuatTekan Beton

Pada Gambar 7 menunjukkanbahwa nilai kuat tekan minimum terjadipada C.R 10% dengan nilai kuat tekansebesar 20.19 MPa, sedangkan untuknilai kuat tekan optimum terjadi pada C.R0% dengan nilai kuat tekan sebesar24.91 MPa. Untuk selisih nilai kuat tekandapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Selisih Nilai Kuat Tekandengan Subtisusi Fly Ash

Pada penelitian ini menunjukkanbahwa semakin banyak penggunaan flyash maka semakin menurun hasil darikuat tekan beton. Hal ini disebabkan flyash yang digunakan yaitu fly ash kelas Fdengan kandungan SiO2 yang rendahdengan persentase sebesar 22.80%,begitu juga dengan kandungan CaOyang rendah dengan persentase sebesar0.92% sehingga mempengaruhi hasilkuat tekan beton.

Hasil Pengujian Kuat Tarik BelahPelaksanaan pengujian kuat tekan

beton dengan benda uji silinder 15 x 30cm dilakukan setelah benda uji betonberumur 28 hari. Pengujianmenggunakan alat Compression TestingMachine (CTM). Hasil pengujian kuattekan beton normal dapat dilihat padaGambar 8.

Gambar 8. Grafik hasil PengujianKuat Tarik Belah Beton

Hasil pengujian kuat tarik belahbeton dengan substitusi fly ashmenunjukan terjadinya penurunan kuattarik belah minimum pada C.R 2.5%dengan nilai kuat tarik belah sebesar2.59 MPa dan nilai optimum pada C.R5% dengan nilai kuat tarik belah sebesar3.33 MPa. Jika dibandingkan denganbeton normal dan selisih nilai kuat tarikbelah dapat dlihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Selisih Nilai Kuat Tarik Belahdengan Substitusi Fly Ash

Dari Tabel 6 didapatkan bahwa kuattarik belah beton normal pada C.R 0%yaitu sebesar 3.07 MPa. Pada C.R 2.5%mengalami penurunan kuat tarik belahsebesar 15.54% dengan nilai kuat tarikbelah 2.59 MPa. Pada C.R 5%mengalami peningkatan kuat tarik belahsebesar 8.59% dengan nilai kuat tarikbelah 3.33 MPa. Kemudian pada C.R7.5% mengalami penurunan kuat tarikbelah sebesar 15.90% dengan nilai kuattarik belah sebesar 20.95 MPa. Dan padaC.R 10% mengalami peningkatan kuat

8

tarik belah sebesar 18.95% dengan nilaikuat tarik belah sebesar 20.19 MPa.

Kuat tarik belah beton dengansubstitusi fly ash lebih rendahdibandingkan dengan beton tanpa fly ashdiduga selain dari kandungan SiO2 yangrendah dan juga kandungan CaO yangrendah, Hal ini di sebabkan kemungkinandari faktor bahan penyusun beton yangmengalami ketahanan aus agregat kasaryang tidak normal yaitu 29,40 % yangseharusnya di bawah 27% yangmenyebabkan terjadinya sedikitpenurunan kuat tarik belah di proporsi2.5% dan 7.5% dari substitusi fly ashdibandingkan dengan tanpa penggunaanfly ash.

Hubungan antara Kuat Tarik BelahBeton dan Kuat Tekan

Hasil pengujian kuat tarik belahselanjutnya dibandingkan dengan hasilpengujian kuat tekan. Pada penelitian inidiperoleh hasil pengujian kuat tekan daribenda uji silinder yang sudah dibuatkemudian dari hasil kuat tekan yangdiperoleh dipakai untuk dibandingkandengan kuat tarik belah beton.

Gambar 9. Grafik Hubungan ft dengan√f’c

Dari hasil pengujian kuat tarik belahbeton menunjukkan bahwa akibatsubstitusi fly ash menyebabkanpeningkatan optimum pada proporsi 5%terhadap nilai kuat tarik belah beton.Untuk mengetahui pengaruh dariproporsi fly ash pada campuran makadiperlukan suatu model matematismengenai hubungan antara kuat tarikbelah beton dengan kuat tekan beton(Akmaluddin dkk, 2013). Data hasilpengujian kemudian dimanipulasi dandinyatakan dalam bentuk f t(1+v) pada

sumbu y dan √f’c pada sumbu x. Ilustrasipemodelan matematis dapat dilihat padaGambar 10.

Gambar 10. Ilustrasi PemodelanKuat Tarik Belah

Dari Gambar 10 dapat dilihat bahwanilai kuat tarik belah beton pada C.R 0%(beton normal) diasumsikan sebagai f t.Besarnya perbedaan nilai kuat tarikbelah beton tersebut diasumsikansebagai f t V. Maka besarnya nilai kuattarik belah beton dapat diasumsikansebagai berikut:

f t = f t ± f t V, maka:f t = f t (1 ± V)

Dari data hasil pengujian kemudiandibuat grafik yang menunjukkanhubungan antara f t (1 ± V) dan √f ’cseperti pada Gambar 4.10. Dari grafikkemudian dibuat garis regresi linier yangdapat mewakili semua data sehinggadidapatkan model matematis mengenaihubungan antara kuat tarik belah dankuat tekan beton.

Tabel 7. Hasil Kuat Tarik Belah (f t)Secara Matematis

9

Gambar 11, Hubungan antara f t (1+V)dengan √f ’c

Dari persamaan regresi linier yangdidapatkan, maka usulan modelmatematis dapat diajukan sebagaiberikut:

y = 0.073x + 2.7054dengan y = f t (1 - V)

x = √f ’cmaka didapatkan:

f t (1 ± V) = 0.073(√f ’c) + 2.7054

f t = . ’ .( ) ….…………...(1.1)dengan:f t = Kuat tarik belah beton (MPa).f’

c= kuat tekan beton (MPa).

v = proporsi fly ash terhadap volumecampuran.

Hubungan kuat tarik dan kuat tekanmenurut SNI T-15-1991-03 pasal 3.2.5yang menyatakan f t = 0,70 √f’c. Hasilpengujian kuat tarik belah beton denganmenggunakan persamaan (4.1) yangmenggunakan model matematis yangdiajukan dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Hubungan Kuat Tarik Belahdengan Kuat Tekan

Dari Tabel 8 hubungan antara kuattarik belah beton dengan kuat tekanbeton secara eksperimen maupunsecara matematis di peroleh nilai f t =0.572 - 0.723√f’c. Perbandingan antarakuat tarik belah dengan kuat tekansecara eksperimen maupun matematispada proporsi 0%, 2,5% dan 7,5%diperoleh nilai yang lebih rendah dari SNIT-15-1991-03 yang artinya tidakmemenuhi standar. Namun padaproporsi 5% dan 10% secara ekperimenmaupun matematis diperoleh nilai yangsesuai atau melebihi SNI T-15-1991-03pasal 3.2.5 yang menyatakan ft =0,70√f’c.

Hasil Pengujian Kuat Lentur BetonKuat lentur beton adalah

kemampuan balok beton yang diletakanpada dua perletakan untuk menahangaya dengan arah tegak lurus sumbubenda uji, yang diberikan kepadanya,sampai benda uji patah, dinyatakandalam Mega Pascal (MPa) gaya persatuan luas. Pengujian kuat lentur betonmenghasilkan data berupa bebanmaksimum yang mengakibatkankeruntuhan balok. Dimensi benda uji 15x 15 x 53 cm. Hasil pengujian dapatdilihat pada Gambar 12.

Gambar 12. Hasil Pengujian Kuat LenturBeton

Pada Gambar 12 menunjukkanbahwa nilai kuat lentur minimum terjadipada C.R 5% dengan nilai kuat lenturbeton sebesar 4.62 MPa, sedangkanuntuk nilai kuat lentur beton optimumterjadi pada C.R 0% dengan nilai kuattekan sebesar 6.22 MPa. Untuk selisihnilai kuat lentur beton dapat dilihat padaTabel 9.

Tabel 9. Selisih Nilai Kuat Lentur Betondengan Substitusi Fly Ash

Dari Tabel 9 didapatkan bahwa kuatlentur beton pada C.R 0% yaitu sebesar6.22 MPa. Pada C.R 2.5% mengalamipenurunan kuat lentur beton sebesar16.08% dengan nilai kuat lentur beton5.22 MPa. Pada C.R 5% mengalamipenurunan kuat lentur beton sebesar25.72% dengan nilai kuat lentur beton4.62 MPa. Kemudian pada C.R 7.5%

10

mengalami penurunan kuat lentur betonsebesar 6.91% dengan nilai kuat lenturbeton sebesar 5.79 MPa. Dan pada C.R10% mengalami penurunan kuat lenturbeton sebesar 18.17% dengan nilai kuatlentur beton sebesar 5.09 MPa.

Hal ini diduga karena berkurangnyajumlah semen dan digantikan oleh fly ashyang mempunyai sifat mereduksikecepatan pengerasan beton.Pengembangan dan penyusutan betontidak selalu seragam pada seluruhmassa beton. Kombinasi kimiawi semen,air dan fly ash diikuti dengan pelepasansejumlah panas yang cukup banyak, danhanya dapat lepas dengan cara konduksipada permukaan luar beton. Hal iniberarti bahwa semakin besar massabeton, maka semakin besar suhu dalambeton yang masih muda umurnya(Murdock, 1999). Pada umur 28 harikekuatannya lebih rendah dari padabeton normal, namun apabila sesudah 3bulan kekuatannya dapat sedikit lebihtinggi (Tjokrodimuldjo, 1996). Sehinggaumur beton mempengaruhi hasilkekuatan beton.

Hubungan antara Kuat Lentur Betondan Kuat Tekan

Hubungan modulus runtuh dengankuat tekan oleh SNI 2847:2013 pasal9.5.2.3 dirumuskan sebagai berikut:

fr = 0.62√f’c (MPa).

Hasil pengujian kuat lentur betonselanjutnya dibandingkan dengan hasilpengujian kuat tekan. Pada penelitian inidiperoleh hasil pengujian kuat tekan daribenda uji silinder yang sudah dibuatkemudian dari hasil kuat tekan yangdiperoleh dipakai untuk dibandingkandengan kuat tekan beton

Gambar 13. Grafik Hubungan fr dengan√f’c

Untuk mengetahui pengaruh dariproporsi serat pada campuran makadiperlukan suatu model matematismengenai hubungan antara modulusruntuh dengan kuat tekan beton serat(Akmaluddin dkk, 2013). Data hasilpengujian kemudian dimanipulasi dandinyatakan dalam bentuk fr(1+v) padasumbu y dan √f’c pada sumbu x. Ilustrasipemodelan matematis dapat dilihat padaGambar 14.

Gambar 14. Ilustrasi Pemodelan KuatLentur

Dari Gambar 14 dapat dilihat bahwanilai kuat tarik belah beton pada C.R 0%(beton normal) diasumsikan sebagai f t.Besarnya perbedaan nilai kuat tarikbelah beton tersebut diasumsikansebagai f r V. Maka besarnya nilai kuattarik belah beton dapat diasumsikansebagai berikut:

f r = f r ± f r V, maka:f r = f r (1 ± V)

Dari data hasil pengujian kemudiandibuat grafik yang menunjukkanhubungan antara f r (1 ± V) dan √f ’cseperti pada Gambar 4.17. Dari grafikkemudian dibuat garis regresi linier yangdapat mewakili semua data sehinggadidapatkan model matematis mengenaihubungan antara kuat tarik belah dankuat tekan beton.

Tabel 10. Hasil Kuat Lentur (f r) SecaraMatematis

11

Gambar 15. Hubungan antara fr (1+V)dengan √f ’c

Dari persamaan regresi linier yangdidapatkan, maka usulan modelmatematis dapat diajukan sebagaiberikut:

y = 0.3858x + 4.2687dengan y = f r (1 - V)

x = √f ’c

maka didapatkan:

f r (1 ± V) = 0.3858(√f ’c) + 4.2687

f r =. ’ .( ) ..................(1.2)

dengan:fr = Kuat lentur beton (MPa).f’

c= kuat tekan beton (MPa).

v = proporsi fly ash terhadap volumecampuran.

Hubungan kuat lentur dan kuattekan menurut SNI 2847:2013 pasal9.5.2.3 fr = 0,62√fc’. Hasil pengujian kuatlentur dengan menggunakan Persamaan(4.2) yang menggunakan modelmatematis yang diajukan dapat dilihatpada Tabel 11.

Tabel 11. Perbandingan Nilai Kuat Lentur

Dari Tabel 11 hubungan antara kuatlentur dengan kuat tekan beton secaraeksperimen maupun secara matematis diperoleh nilai 1.003 – 1.265 √f’cPerbandingan antara kuat lentur dengankuat tekan secara eksperimen maupunsecara matematis pada semua proporsi

fly ash menghasilkan koefisien yanglebih besar dari fr = 0.62√f’c (MPa).Sehingga hubungan perbandinganantara kuat lentur dengan kuat tekandapat dikatakan aman karena melebihikoefisien yang ditentukan oleh SNI2847:2013 pasal 9.5.2.3 yaitu sebesar fr= 0.62√f’c (MPa).

Hasil Pengujian Geser BetonSalah satu sifat beton yang

mengeras (hard concrete) adalah kuatgeser beton. Bila gaya yang bekerja padabeton melebihi kekuatan gesermaksimum yang dapat ditahan beton,maka akan timbul keretakan beton.

Tegangan geser dihasilkan olehgaya friski antara satu partikel yang lain.Tegangan geser ini dinamakan tegangangeser akibat gaya geser langsung (directshear). Kuat geser beton dapat dihitungdengan menggunakan rumus (2.6). Hasilpengujian dapat dilihat pada Gambar 16

Gambar 16. Hasil Pengujian Kuat Geser

Pada Gambar 16 menunjukkanbahwa nilai kuat geser minimum terjadipada C.R 10% dengan nilai kuat geserbeton sebesar 8.99 MPa, sedangkanuntuk nilai kuat geser beton optimumterjadi pada C.R 0% dengan nilai kuatgeser sebesar 13.91 MPa. Untuk selisihnilai kuat lentur beton dapat dilihat padaTabel 12.

Tabel 12. Selisih Nilai Kuat Geserdengan Substitusi Fly Ash

12

Dari Tabel 12 didapatkan bahwakuat geser beton pada C.R 0% yaitusebesar 13.91 MPa. Pada C.R 2.5%mengalami penurunan kuat geser betonsebesar 24.95% dengan nilai kuat geserbeton 3.47 MPa. Pada C.R 5%mengalami penurunan kuat geser betonsebesar 32.64% dengan nilai kuat geserbeton 4.54 MPa. Kemudian pada C.R7.5% mengalami penurunan kuat geserbeton sebesar 6.11% dengan nilai kuatlentur beton sebesar 13.06 MPa. Danpada C.R 10% mengalami penurunankuat lentur beton sebesar 35.37%dengan nilai kuat lentur beton sebesar4.92 MPa.

Dengan demikian kuat geser betondengan substitusi fly ash lebih rendahdibandingkan dengan beton tanpa fly ashdiduga selain dari kandungan SiO2 yangrendah dan juga kandungan CaO yangrendah, hal ini kemungkinan disebabkandari lebar tampang lintang patah arahvertikal yang tidak seragam pada saatpemesangan sekat atau gabus. Lebartampang lintang patah arah vertikalmempengaruhi hasil dari kuat geserbeton.

Hubungan Kuat Geser dengan KuatTekan Beton

Kekuatan geser beton memilikihubungan dengan kekuatan tekan betonuntuk beton normal (Nawy,1990), yaitu :

fgeser

= (20% - 85%). f ’c

Hasil pengujian kuat geserselanjutnya dibandingkan dengan hasilpengujian kuat tekan. Pada penelitian inidiperoleh hasil pengujian kuat tekan daribenda uji silinder yang sudah dibuatkemudian hasil dari kuat tekan yangdiperoleh dipakai untuk dibandingkandengan kuat geser.

Gambar 17. Grafik hubungan f geserdengan √f’c

Dari persamaan regresi linier diatasdidapatkan model matematis sebagaiberikut :Y = 0,08405x + 6.9605Dengan y = f geser

X = f’cMaka didapatkan :F geser= 0,08405 f’c+ 6.9605 .........(4.3)

Dengan :f geser = kuat geser beton (MPa)f’c = kuat tekan beton (MPa)

Gambar 2.17 menunjukkanhubungan antara kuat geser dengan kuattekan sangat kuat yaitu dengan nilaikolerasi sebesar 0,7289.

Nilai kuat geser betonmenggunakan model matematis dapatdilihat pada Tabel 13.

Tabel 13 Hubungan Kuat Geser (fgeser) dengan Kuat Tekan (f’c)

Berdasarkan Nawy, kuat gesersulit untuk ditentukan secara eksperimendisbanding kuat mekanis lainnya karenakesulitan mengisolasi geser dari kuatmekanis lain. Kuat geser langsungmemiliki variasi nilai f

geser= (20%-85%) x

f’c. Hubungan antara kuat tekan dan kuatgeser ini tidak dapat dipastikan pada satuangka korelasi karena kuat geser sangatdipengaruhi berbagai hal seperti jumlahagregat, tingkat kekerasan agregat, sertalebar tampang lintang patah arahvertical.

13

KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanDari hasil penelitian dan

pembahasan, maka dapat diambilkesimpulan sebagai berikut:1) A. Kebutuhan air akan meningkat

dengan bertambahnya persentasepenggunaan fly ash. Kebutuhan airtertinggi terjadi C.R 10% yaitusebesar 99 gram dengan konsistensinormal sebesar 33% biladibandingkan dengan tanpamenggunakan fly ash sebesar 87gram dengan konsistensi normalsebesar 28%.B. Waktu ikat awal paling cepatuntuk pasta dengan fly ash sebagaibahan pengganti sebagian sementerjadi pada C.R 2.5% yaitu selama100 menit, dan waktu ikat awal palinglama terjadi pada C.R 10% yaituselama 124 menit. Sedangkan waktuikat awal pasta tanpa fly ash yaituselama 97 menit.C. Fly ash yang merupakan bahanpozzolan dapat menurunkantemperatur hidrasi. Puncaktemperatur terendah diperoleh padacementitious ratio 10% yaitu sebesar34oC dibandingkan dengan pastatanpa campuran fly ash sebesar37,7oC. Penurunan temperatur hidrasisebesar 3,7oC.

2) Nilai slump (workability) padacampuran beton normal dengansubstitusi campuran fly ash mengalamipengaruh yang signifikan, semakinbanyak subtitusi fly ash makan semakinkecil nilai slump. Nilai slump yangdidapatkan pada penelitian ini padaproporsi campuran 0%, 2.5%, 5%, 7.5%,dan 10% dengan nilai slump 83 mm, 81mm, 77 mm, 74 mm, dan 70 mm.3) Dari hasil penelitian ini, padapengujian kuat tekan didapatkan nilaitertinggi yaitu pada proporsi 0% sebesar24,91 MPa dan kuat tekan terendah padaproporsi 10% sebesar 20,19 MPadengan selisih 18,95% atau sebesar 4,72MPa. Pada pengujian kuat tarik belahdidapatkan nilai optimum yaitu padaproporsi 5% sebesar 3,33 MPadibandingkan dengan proporsi 0% yaitusebesar 3,07 MPa dengan selisih 8,59%

atau sebesar 0,26 MPa dan nilaiterendah terjadi pada proporsi 2,5%sebesar 2,59 MPa. Pada pengujian kuatlentur didapatkan nilai tertinggi yaitupada proporsi 0% sebesar 6,22 MPa dankuat lentur terendah terjadi pada proporsi5% sebesar 4,62 MPa dengan selisih25,72% atau sebesar 1,60 MPa. Padapengujian kuat geser didapatkan nilaitertinggi yaitu pada proporsi 0% sebesar13,90 MPa dan kuat geser terendahterjadi pada proporsi 5% sebesar 9,37MPa dengan selisih 32,64% atausebesar 4,54 MPa.

SaranDari hasil penelitian yang dilakukan,

ada beberapa saran yang diharapkanmampu melengkapi penelitianselanjutnya, antara lain:1) Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut

tentang pengaruh fly ash sebagaipengganti sebagian semen denganjenis pozzolan yang lain denganvariasi campuran yang lebihberagam.

2) Pada penelitian selanjutnyadiperlukan masa perawatan selama90 hari.

3) Pada saat persiapan materialsebaiknya dilakukan seleksi yangakurat terhadap material yang akandigunakan, termasuk fly ashsebaiknya memilih fly ash yangmempunyai kadar silika lebih dari50% dan kadar kapur yang lebih dari10%.

DAFTAR PUSTAKA

Akmaluddin, Murtiadi, S., Suparjo.,Gazalba, Z., 2013, Properties ofFibrous LightweightConcrete of Agave Sisalana, 1

st

International Conference onInfrastructure Development, UMSSurakarta, Page 226-232.

Ivan C. L., 2011. Studi Perilaku kuatgeser pada beton denganmenggunakan serat kawat bendrat,Fakultas Teknik, UniversitasIndonesia, Depok.

Manuahe, R., 2014. Kuat Tekan BetonGeopolymer Berbahan Dasar Abu

14

Terbang (Fly Ash), Teknik SipilUniversitas Sam Ratulangi,Manado.

Murdock, L.J., Brook, K.M., 1999. Bahandan Praktek Beton. Edisi IV,Erlangga, Jakarta.

Nawy, E. G., 1990. Beton BertulangSuatu Pendekatan Dasar, Bandung.

Tjokrodimuljo, K., 1996. Teknologi Beton,Nafiri, Yogyakarta

Wicaksono, P.E., 2016. Limbah BatuBara PLTU Akan DimanfaatkanJadi Bahan Bangunan Rumah,https://www.liputan6.com/bisnis/read/2438197/limbah-batu-bara-pltu-akan-dimanfaatkan-jadi-bahan-bangunan-rumah, diakses tanggal15 Januari 2018

Wuryati, S., Candra, R, 2001. TeknologiBeton. Kansius, Yogyakarta

Beton Normal, Standar NasionalIndonesia.

SNI 2847:2013, Persyaratan BetonStructural Untuk Bangunan Gedung,Standar Nasional Indonesia.

SNI 7656-2012, Tata Cara PemilihanCampuran Untuk Beton Normal,Beton Berat Dan Beton Massa,Standar Nasional Indonesia.

SNI T-15-1991-03, Tata CaraPerhitungan Struktur Beton UntukBangunan Gedung, StandarNasional Indonesia.