perilaku fisik campuran lumpur sidoarjo dan abu sekam sebagai ...

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.




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).




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




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




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




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




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




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




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




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)

perilaku fisik campuran lumpur sidoarjo dan abu sekam sebagai ...

Documents

Transcript of perilaku fisik campuran lumpur sidoarjo dan abu sekam sebagai ...