sIKLUs: Jurnal Teknik Sipil Studi Penggunaan Semen Slag ...

https://journal.unilak.ac.id/index.php/SIKLUS

sIKLUs : Jurnal Teknik Sipilp- ISSN 2443- 1729 e- ISSN 2549- 3973 Vol 6, No. 2, Oktober 2020, pp 117 -128

117*Corresponding author e-mail : [email protected] mail : [email protected]

[email protected]@gmail.com

doi : 10.31849/siklus.v6i2.4595

Studi Penggunaan Semen Slag sebagai SubstitusiSemen Portland pada Beton

Bagus Hario Setiadji*1, Hariadi Dewabrata2,, Han Ay Lie3, Sie Alexander P. S.41,3Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro

2Program Studi Magister Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro2PT Jaya Konstruksi, Jakarta, Indonesia

4PT Wiswakharman, Konsultan Perencana, Semarang, IndonesiaJl. Prof Soedarto, SH., Tembalang, Semarang. 50275, Telp: (024)7474770, Fax: (024)7460060

Submited : 23, Juli, 2020; Accepted: 3, September, 2020

Abstrak

Kata kunci : beton ramah lingkungan; kuat tekan; PC; semen slag;

Abstract

This era is marked by an emphasis on energy conservation, environmentally friendlyconcrete and green concrete. Cement is the main building block of concrete and is alsothe largest contributor to air pollution among the ingredients that make up the material.Cement slag or Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS), a waste product ofthe steel processing industry, is one of the preferred alternatives due to the productionprocess and is more economical when compared to Portland Cement (PC). This material

Era ki

- ε

ni dit

c )

andai dengan penekanan pada konse

ui

vasi energi, beton ramah lingkungan danbeton hijau. Semen merupakan bahan utama pembentuk beton, dan juga penyumbangpencemaran udara terbesar di antara bahan penyusun material tersebut. Semen slag atauGround Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) yang merupakan hasil pengolahanlimbah industri baja menjadi salah satu alternatif yang diminati karena proses produksidan lebih ekonomis bila dibandingkan dengan Portland Cement (PC). Material yangmempunyai sifat cementitious ini berpotensi untuk menggantikan sebagian semen dalamcampuran beton dengan tetap mempertahankan kelebihan sifat mekanis beton. Penelitianini dilakukan di laboratorium dengan pengujian benda uji yang telah didesain dengankomposisi substitusi semen slag sebesar 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50% dari beratsemen yang dibutuhkan dan pada umur 28 hari. Sebagai benda uji kontrol betondirencanakan dengan kuat tekan f’c = 38 MPa. Semen slag yang digunakan berdasarkanreferensi memiliki activity index grade 80. Penelitian dilakukan untuk mengetahui kinerjasemen slag pada beton melal pengamatan kuat tekan (f’c), hubungan tegangan-regangan(f dan modulus elastisitas (E) beton. Pengujian menunjukkan bahwa substitusi slagmenyebabkan terjadinya penurunan kuat tekan beton, regangan dan modulus elastisitaspada umur 28 hari karena adanya proses kimia yang lebih lamban daripada PC.

Setiadji, B,H., Lie, H,A., De., & Subagyo, S,A,P./ Studi Penggunaan Semen Slag sebagaiSubstitusi Semen Portland pada BetonSiklus : Jurnal Teknik Sipil Vol 6, No. 2, Oktober 2020, pp 117 -128

118 doi : 10.31849/siklus. siklus.v6i2.4595, p- ISSN 2443- 1729 e- ISSN 2549- 3973

Keywords : environment friendly; PC; slag cement; compressive strength

A. PENDAHULUAN

Kesadaran masyarakat akanpelestarian lingkungan semakinmeningkat terkait dengan isu globalwarming, sehingga pengembanganproduk yang lebih ramah lingkunganmenjadi tren di seluruh dunia termasukdi dunia konstruksi. Penggunaan betonyang semakin meningkat menuntutkebutuhan Portland Cement (PC),selanjutnya akan disebut semen PC,yang semakin besar pula, hal inimemunculkan kekhawatiran karenadalam proses produksinya menimbulkanemisi karbon dioksida (CO2) dalamjumlah sangat besar. GroundGranulated Blast Furnace Slag(GGBFS), selanjutnya akan disebutsemen slag, yang merupakan produklimbah proses daur ulang besi dan bajadengan metode blast furnace menjadisalah satu alternatif. Semen slag inidalam proses produksinya lebih hematenergi bila dibandingkan semen, sertamempunyai dampak positif pada konsepgreen concrete. Tujuan utama daripenelitian ini adalah untuk mempelajarikinerja semen slag pada beton melaluipengamatan kuat tekan, perilakutegangan regangan dan moduluselastisitas dengan dengan substitusisemen slag dalam berbagai persentase.Adapun jumlah substitusi adalah 0%,

10%, 20%,30%, 40%, dan 50% dariberat semen, dimana beton dengansemen tanpa substitusi (atau0% semenslag) digunakan sebagai benda ujikontrol.

Kandungan utama semen slagterdiri dari Cao (30-50%), SiO2 (28-38%), Al2O3 (8-24%) dan MgO (1-18%)(Cleetus et al., 2018). Berdasarkan teori,kombinasi semen dengan semen slagmempunyai efek positif dalam prosespengerasan beton. Diawali denganproses hidrasi semen yang bereaksidengan air menghasilkan CSH (CalciumSilicate Hydrate) sebagai komponenperekatnya dan Ca(OH)2 (CalciumHydroxide) sebagai residu reaksi kimiahidrasi. Ca(OH)2 tidak memberikandampak pada pembentukan kekuatanbeton (Pizon & Lazniewska-Piekarczyk,2019). Semen slag akan bereaksi denganair dan Ca(OH)2 sebagai reaksi sekunder(Kumar et al., 2008; Özbay et al., 2016).Dalam proses ini akan terbentuk CSHdalam jumlah yang lebih besar. Semakintinggi kadar CSH yang dihasilkan,semakin tinggi kekuatannya, juga betonjuga menjadi lebih kedap (Angulo-Ramírez et al., 2018; Imran, 2018).

Penelitian ini diharapkan dapatmenjelaskan sinergi antara semendengan semen slag dengan harapandihasilkan alternatif material konstruksi

with cementitious properties was used to substitute the cement in the concrete mixturewhile maintaining the advantages of the mechanical properties of concrete. The studywas conducted n the laboratory by testing the test specimens that had been designed witha cement slag substitution composition 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50% of therequired weight of cement and at the age of 28 days. The concrete had a designedcompression strength of f’c = 38 MPa and used a cement slag with an activity indexgrade of 80 based on the reference. The study was conducted to determin e the effect ofthe slag-cement substitution on the influence of slag cement of the concrete’s behaviorthough the investigation into the comprssive strength (f’c) the stress-strain (fc-e)response, and the modulus of elasticity (E) of concrete. The results show that slagsubstitution influenced negatively the concrete compressive strength, strain, and modulusof elasticity at 28 days due to the delayed chemical reaction betw een PC.


p- ISSN 2443- 1729 e- ISSN 2549- 3973, doi : 10.31849/siklus. siklus.v6i2.4595 119

yang lebih baik, memberikan dampakpositif terhadap lingkungan dansekaligus dapat mengubah limbah B3sebagai produk samping dari industribaja menjadi bahan yang bermanfaat(Thomas et al., 2016).

B. TINJAUAN PUSTAKA1. Agregat kasar

Agregat kasar membentuk kekuatansekaligus merupakan bahan utamapenyusun beton, dimana volume agregatkasar pada beton kurang lebih mencapai70%. Pada agregat kasar yangdigunakan dilakukan uji analisissaringan (Sieve Analysis) untukmengetahui distribusi ukuran partikelagregat, ukuran agregat maksimumditetapkan 25 mm. Gradasi agregatkasar menurut ASTM C33-03 (2003)harus memenuhi Tabel 1.

Tabel 1. Sieve analysis agregat kasar

Ukuransaringan (mm)

Persentase lolos(%)

25 10019 90 - 100

12,5 -9,5 20 - 554,75 0 - 102,36 0 - 5Pan

Gambar 1. Hasil uji sieve analysisagregat kasar

2. Agregat halusAgregat halus merupakan filler

yang mengisi rongga-rongga di antara

agregat kasar dalam beton. Fungsiagregat halus/pasir juga sebagaipembentuk mortar, matriks semen yangmerupakan media pengikat agregatkasar. Dengan adanya agregat halus,kepadatan massa beton dapat tercapai.Volume agregat halus/pasir berkisar65% ~ 85% berat terhadap volumeagregat kasar. Pada agregat halus yangdigunakan dilakukan uji analisissaringan (Sieve Analysis) untukmengetahui distribusi ukuran partikelagregat, yang menurut ASTM C33-03(2003) harus memenuhi Tabel 2.

Tabel 2. Sieve analysis agregat halus

Ukuran saringan(mm)

Persentase lolos(%)

9,5 1004,75 95 - 100

2,36 (No.8) 80 - 1001,18 (No.16) 50 - 850,6 (No. 30) 25 - 600,3 (No. 50) 10 - 30

0,15 (No. 100) 2 - 10Pan

Dari hasil penelitian didapatkanhasil uji analisis saringan seperti yangditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2. Hasil uji sieve analysisagregat halus

Dari pengujian, diketahui agregatmemiliki massa jenis 2,59 t/m3.

3. SemenSemen yang digunakan dalam

penelitian ini adalah Ordinary PortladCement (OPC) type 1 hasil produksi PT

0

20

40

60

80

100

1 10 100

Per

sent

ase

Ter

taha

n K

umul

atif

(%

)

Ukuran Saringan (mm)

Agregat Kasar

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

Per

sent

ase

Tert

ahan

Kum

ulat

if (

%)

Ukuran Saringan (mm)

Pasir



Semen Indonesia di Gresik – JawaTimur. Untuk pengujian berat jenissemen digunakan percobaanmenggunakan botol Le Chatelierberdasarkan pada SNI 15-2531-1991.Berat jenis semen merupakanperbandingan antara berat jenis isi keringsemen pada suhu kamar dengan beratjenis isi kering air suling pada suhu 4° Cyang isinya sama dengan isi semen.Dimana menurut ASTM C188-95(2003), kisaran berat jenis semenportland yaitu 3,15.

4. Semen slag (GGBFS)Ground Granulated Blast Furnace

Slag (GGBFS), atau yang selanjutnyadisebut semen slag, merupakan GreenCement hasil sampingan pengolahanGranulated Blast Furnace Slag (GBFS)yang merupakan limbah dari produksiindustri baja (Jiang et al., 2018). BlastFurnace Slag terbentuk ketika bijih besiatau pelet besi, kokas dan fluks (baikbatu kapur atau dolomit) dilebur bersamadalam tanur tinggi (blast furnace).Ketika proses peleburan metalurgiselesai, kapur dalam fluks secara kimiatelah bereaksi dengan alluminat dan bijisilikat dan abu kokas untuk membentukproduk non logam yang disebut BlastFurnace Slag (Özbay et al., 2016;Angulo-Ramírez et al., 2017). Semenslag yang dipakai pada penelitian ini

adalah produksi dari PT Krakatau SemenIndonesia – Cilegon, Banten.

Pada tahapan pendinginan danpengerasan dari kondisi leleh, BlastFurnace Slag didinginkan denganbeberapa cara. Granulated BlastFurnace Slag diperoleh denganmemadamkan Blast Furnace Slag daritanur tiup berupa air atau uap, untukmenghasilkan produk granular yangmengandung komponen silika yangkemudian dikeringkan. GBFS iniselanjutnya di dihaluskan menggunakanRaw Milling Machine dan diayak setelahmelalui proses filterisasi menghasilkansemen slag (Divsholi et al., 2014; Liu etal., 2019)

Gambar 3. Grafik kuat tekan mortardengan semen slag dan mortar dengan

semen Portland (1 ksi = 6.89 MPa)(ACI Committee 233, 2013)

Tabel 3. Hasil pengujian semen slag

Uraian Hasil UjiSyarat

SNI 6385 : 2016(ASTM 989-10, IDT)

1. Tertahan di atas ayakan 45 µm (no.325), % 19 maks. 202. Kehalusan dengan pesawat Blaine, m2/kg 358 -

3. Kandungan udara dalam mortar slag, % volume 6 maks. 124. Kuat tekan semen

- Semen Blanko- 7 hari, kg/cm2 329

- 28 hari, kg/cm2 491

3 728

Days

Portland cement

Grade 100 slag

Grade 80 slag

Grade120 slag

Com

pres

sive

str

engt

h, k

si

2

3

4

5

6

7

8

1

Setiadji, B,H., Lie, H,A., De., & Subagyo, S,A,P./ Studi Penggunaan Semen Slag sebagai SubstitusiSemen Portland pada BetonSiklus : Jurnal Teknik Sipil Vol 6, No. 2, Oktober 2020, pp 105 -116


Uraian Hasil UjiSyarat

SNI 6385 : 2016(ASTM 989-10, IDT)

- Semen Slag - Semen Blanko- 7 hari, kg/cm2 203

- 28 hari, kg/cm2 415

5. Slag Aktivity Index Grade80

Grade100

Grade110

- 7 hari, kg/cm2 61,7 - 70 90

- 28 hari, kg/cm2 84,5 75 90 110

6. Berat jenis, g/cm3 2,88

(Sumber : Adhimix, 2019)

Dari Tabel 3, hasil pengujian yangdilakukan Puslitbang Adhimix RMCIndonesia, diketahui slag ini memilikiSlag Activity Index Grade 80 (Adhimix2019). Didapatkan hasil pula untuk beratjenis semen slag yang digunakan dalampenelitian ini yaitu 2,88. Jikadibandingkan dengan berat jenis semenPC (ASTM C188-95, 2003), memilikikisaran berat jenis sebesar 3,15. Sehinggaslag ini memiliki berat jenis lebih kecildaripada semen PC.

Gambar 4. Pola kebutuhan air sebagaifungsi % kandungan slag

Rizqi & Sie (2020) melakukan pengujiankonsistensi normal untuk menentukanstandar basah, dimana air merata padasemen dengan substitusi semen slag.Hasil penelitian Rizqi & Sie (2020)menunjukkan bahwa terdapat hubunganlinier yang terus meningkat antarapersentase air dengan penambahan

persentase slag (Gambar 4). Hal inimenunjukan dengan penambahan semenslag, penyerapan air juga lebih tinggi jikadibandingkan dengan hanyamenggunakan semen PC (Bougara et al.,2018).

5. AirMenurut SNI 03-2847-2002, air yangdigunakan untuk campuran beton harusmemenuhi syarat sebagai berikut:

a. Air yang digunakan pada campuranbeton harus bersih dan bebas daribahan-bahan merusak yangmengandung oli, asam alkali, garam,bahan organik, atau bahan-bahanlainnya yang merugikan terhadapbeton atau tulangan.

b. Air pencampur yang digunakan padabeton prategang atau pada beton yangdidalamnya tertanam logamalumunium, termasuk air bebas yangterkandung dalam agregat, tidak bolehmengandung ion klorida dalam jumlahyang membahayakan.

c. Air yang tidak dapat diminum tidakboleh digunakan pada beton, kecualiketentuan berikut terpenuhi:

1). Pemilihan proporsi campuran betonharus didasarkan pada campuranbeton yang mengandung air darisumber yang sama.

20

22

24

26

28

30

32

34

36

0 25 50 75 100

Per

sent

ase

air

(%)

Persentase slag (%)



2). Hasil pengujian pada umur 7 dan 28hari pada kubus uji mortar yangdibuat dari adukan dengan air yangtidak dapat diminum harusmempunyai kekuatan sekurang-kurangnya sama dengan 90% darikekuatan benda uji yang dibuatdengan air yang dapat diminum.Perbandingan uji kekuatan tersebutharus dilakukan pada adukanserupa, terkecuali pada airpencampur, yang dibuat dan diujisesuai dengan metode uji kuattekan untuk mortar semen hidrolismenggunakan specimen kubusdengan ukuran sisi 50 mm (ASTMC109/C109M-20b, 2020).

C. METODE PENELITIAN

1. Metode PenelitianMetode penelitian yang dilakukan adalaheksprimental dengan skala laboratoriumyang dilakukan di Laboratorium Bahandan Konstruksi Universitas Diponegoro –Semarang. Benda uji yang digunakanadalah silinder beton dengan diameter150 x 300 mm berdasarkan SNI2847:2013 yang diuji untuk menentukankuat tekan pada umur 28 hari. Komposisibenda uji adalah agregat kasar, agregathalus, semen dan air. Semen akandisubstitusi bertahap dengan semen slagsebesar 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%,dimana benda uji dengan semen tanpasubstitusi semen slag (atau subsitutis 0%)digunakan sebagai benda uji kontrol.

2. Job Mix DesignUntuk mendapatkan benda uji betondengan kuat tekan rencana f’c 38 MPadigunakan metoda pendekatan sebagaiyang tercantum dalam SNI 03-2834-2000tentang tata cara pembuatan rencanacampuran beton normal. Dariperhitungan didapatkan Job Mix Designdengan komposisi seperti tersaji dalamTabel 4.

Tampak bahwa agregat kasar dan halusmendominasi proporsi campuran, dengankandungan sebesar 72% terhadap beratkeseluruhan. Gambar 5 menunjukkanskema penelitian yang dilakukan.

Tabel 4. Job Mix Design f’c = 38 MPaMaterial Berat (kg) % berat

Agregat Kasar 947,3 40.2

Agregat Halus 751,9 31.9

Air 210,2 8.9

Semen 445,7 18.9

Semen slag secara bertahapdisubstitusikan sebagai pengganti semen.Karena massa jenis hampir berdekatan,pendekatan berdasarkan perbandinganberat dapat digunakan.

Gambar 5. Skema Penelitian

3. Benda Uji

Untuk setiap kelompok substitusisemen slag disiapkan enam benda ujiyang dirawat selama 27 hari, dikeringkandan diuji pada usia 28 hari (Amini et.al.,2019) Pengukuran kuat tekan dilakukandengan menggunakan load cell kapasitas500 kN, tipe CLC-500 kNA dansensitivitas 1.5mv/v. Deformasilongitudinal dibaca oleh dua buah LVDT(Linear Variabel DifferentialTransformer) tipe CDP-25M dengankecepatan output regangan 10000x10-6

setiap mm dan kepekaan 2000x10-6

regangan/mm. Semua alat ukurdihubungkan dengan data logger tipeTDS-303. Inkrementasi beban dandeformasi direkam menggunakansoftware TDS-7130. Seluruh alat ukurdan perangkat perekam data merupakanproduk Tokyo Sokki Kenkyujo, Japan.Beban aksial diberikan dengan

Material

Agregatkasar

Agregathalus semen

Slag 0% Slag 10% Slag 20% Slag 30%

Slag 40% Slag 50%



penggunakan alat uji tekan hydraulicjack. Beban diberikan dengan kecepatan1,15 kN/detik. Pembebanan dilakukansecara monotonik sampai material betonruntuh. Set up pengujian benda uji dapatdilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Set up pengujian

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengujian dilaboratorium didapatkan data berupadimensi dan berat benda uji, nilai gayatekan aksial dan perubahan bentuk. Data-data tersebut dianalisis lebih lanjut untukmendapatkan nilai kuat tekan (f’c) danregangan silinder (εc) beton sebagairespon beban.

1. Kuat tekanKuat tekan didefinisikan sebagai

tegangan terbesar yang dapat dipikulmaterial hingga runtuh. Kuat tekandihitung sebagai respon beban dibagidengan luas penampang. Dari hasilperhitungan diperoleh data seperti tersajidalam Tabel 5 berikut besarnya rasiokuat tekan terhadap beton normal f’c(0).Tampak bahwa beton dengan substitusislag mengalami penurunan sebagaifungsi peningkatan jumlah semen slag(Savija et al., 2020)

Tabel 5. Kuat tekan beton dan rasio kuattekan terhadap f’c(0)

Persentaseslag(%)

f'c

(MPa)

Rasio kuat tekanterhadap f'c(0)

(%)

0% 38,212 100,00%10% 33,628 88,00%20% 35,065 91,76%30% 28,539 74,69%40% 26,978 70,60%50% 26,920 70,45%

Gambar 7 menunjukkan perilakupenurunan kuat tekan sebagai fungsiternormalisasi. Sumbu tegakmenunjukkan rasio perbandingan kuattekan beton slag terhadap beton normal.Pada persentase substitusi semen slagsebesar 40% dan 50% deviasi penurunankuat tekan sangat rendah, sehingga dapatdiasumsikan pada persentase ini telahterjadi konvergensi antara kinerja semendengan semen slag.

Gambar 7. Perilaku kuat tekan betonsebagai fungsi % substitusi slag

Hasil pengujian kuat tekan betonpada umur 28 hari dengan substitusisemen slag, secara umum akanmengakibatkan penurunan kuat tekanbeton. Pengaruh negatif semen slag padabeton juga sudah direkam oleh penelitianterdahulu (Watanabe et al., 1992; Jiang etal., 2018). Fungsi penurunan mengikutipola linier. Hasil uji coba substitusisemen slag pada mortar dilakukan oleh

Load cell ke data logger

LVDT

Plat

Benda ujisilinder30 x 15 cm

LVDT

MagneticBase

MagneticBase

Plat

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Rsi

o K

uat t

ekan

terh

adap

f' c(0

)(M

Pa)

Persentase Substitusi Slag (%)

300



Rizqi & Sie (2020) menggunakan semenslag yang identik dan menunjukkanperilaku yang sama. Benda uji berupakubus 50 x 50 x 50 mm. Pada percobaanini semen digantikan secara bertahapdengan semen slag sampai keseluruhansemen tersubstitusi. Penurunan kuattekan juga mengikuti pola linier dantampak dalam Gambar 8.

Gambar 8. Perilaku mortar-slag usia 28hari (Rizqi & Sie, 2020)

Penelitian terkait (Rizqi & Sie, 2020)pada respon waktu ikat menggunakan alatuji Vicat sesuai dengan ASTM C1117-89(1994) menunjukkan bahwa dalamkondisi murni (substitusi 100%), waktuikat semen slag akan sangat tertunda.Pengamatan menunjukkan bahwa setelah5 jam, semen belum mengalamipengikatan. Hal ini menandaskan bahwasemen slag membutuhkan pemicu(trigger) berupa semen PC untukmengaktifkan proses hidrasinya(Allahverdi et al., 2018). Batasan 50%substitusi dalam penelitian ini,didasarkan pada hasil temuan tersebut(Rashad, 2018).

Kelanjutan pengamatan responwaktu, penelitian yang dilakukan olehLaras & Herianti (2020), yang mengujibeton dengan substitusi semen slag yangsama pada umur 90 hari, menemukanbahwa hasil uji kuat tekan pada betonumur 90 hari menunjukkan hasil yangkonsisten dengan hasil uji kuat tekan padabeton dengan umur 28 hari (Gambar 9).

Hasil tersebut senada dengan temuanAliabdo et al. (2019).

Pengamatan terhadap laju penurunankuat tekan sebagai fungsi persentasesubstitusi semen slag lebih berpengaruhnegatif pada usia 90 hari (Laras &Herianti, 2020), bila dibandingkandengan respon usia beton 28 hari. Hal initampak dari gradien penurunan pada usia90 hari yang lebih besar dari gradienbeton usia 28 hari (Gambar 9).

Gambar 9. Perilaku beton slag usia 28dan 90 hari (Laras & Herianti, 2020)

Kuat tekan beton usia 90 harimengalami peningkatan 9% ~ 16%terhadap usia beton 28 hari. Prediksipeningkatan kuat tekan beton berbasissemen berdasarkan PBI 1971 untuk 90hari dari kuat tekan beton usia 28 hariadalah 20%. Dengan demikianpenggunaan semen slag masih memenuhikaidah normatif sebagai bindingagent.(Savija et al., 2020)

2. ReganganRegangan didefinisikan sebagai rasio

perubahan panjang terhadap panjangsemula. Hasil pendataan LVDTmenghasilkan respon perubahan panjangsebagai fungsi beban. Modulus elastisitasE merupakan respon kekakuan material,dan ditentukan sebagai perbandinganantara tegangan dan regangan pada titikpengamatan. Pendekatan ini dikenaldengan modulus kekakuan sekan (secant

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Kua

t Tek

an M

orta

rf' c

(MP

a)


10

15

20

25

30

35

40

45

50

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Kua

t Tek

an B

eton

f'c(M

Pa)


90 28

Gradien penurunan kuat tekan



stiffness). Tabel 6 menunjukkan propertimekanis beton berbasis semen slag.

Hasil pengujian pada umur 28 harimenunjukkan tren peningkatan reganganterhadap benda uji pembanding/referensidengan kadar semen slag 0%.

Tabel 6. Tegangan, regangan, dan modulus elastisitas

No.Persentase

slag(%)

Kuat tekanf'c

(MPa)

Reganganε

(10-2)

ModulusElastisitas

E(MPa)

1 0% 38,212 0,129 29.579

2 10% 33,628 0,105 32.027

3 20% 35,065 0,113 31.031

4 30% 28,539 0,158 18.082

5 40% 26,978 0,146 18.472

6 50% 26,920 0,159 16.931

3. Modulus elastisitas

Dari hasil penelitian nilai moduluselastisitas beton menunjukkan pola yangmenurun sebagai fungsi peningkatansubstitusi semen slag (Gambar 10).Modulus elastisitas untuk substitusisemen slag sebesar 10% dan 20% lebihtinggi dari beton biasa, namun masihdalam kategori beton normal.

Gambar 10. Grafik regangan danmodulus elastisitas

Pada substitusi di atas 20%, tampakmodulus elastisitas mengalamipenurunan, sehingga kurva tegangan-regangan menjadi lebih landai.Peningkatan substitusi sebesar 30%,40%, dan 50% menghasilkan moduluselastisitas maupun regangan ultimit yangsangat mendekati, menandakan bahwa

subsitusi diantara 20% ~ 30% merupakanbatasan kritis fungsi semen slag dalambeton (Gambar 11).

Gambar 11. Grafik tegangan-regangan

E. KESIMPULANBerdasarkan penelitian yang

dilakukan terhadap benda uji pada umur28 hari dengan menggunakan beberapavariasi substitusi semen slag didapatkankesimpulan sebagai berikut:

1. Substitusi semen slag, mengakibatkanpenurunan kuat tekan beton pada umur28 hari pada semua nilai variasisubstitusi, semakin besar persentasesubstitusi semen slag akan semakinkecil kuat tekan beton yang diuji. Halini sejalan dengan referensi yang ada,tren penurunan kuat tekan akan terus

0

10,000

20,000

30,000

40,000

0.0000

0.0010

0.0020

0.0030

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Mod

ulus

Ela

stsi

tas

(MP

a)

Reg

anga

n (1

0-2)


RaganganModulus Elastis

0%

10%

20%

30%

40%

50%

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.18

Tega

ngan

(M

Pa)

Regangan (10-2)

0%10%20%30%40%50%

300



terjadi sampai dengan umur benda uji90 hari. Penurunan kuat tekanmengikuti pola linier, dan gradientpenurunan usia 90 hari lebih tajam biladibandingkan dengan gradient usia 28hari akibat adanya reaksi sekunderpada semen slag. Tampak masihterjadi peningkatan kuat tekan yangcukup signifikan dalam jeda 62 hari,menandaskan kembali adanya reaksisekunder dalam slag semen. Perluadanya standardisasi untuk penentuankuat tekan beton berbasis semen slag,sehingga usia tegangan karakteristiktidak dinilai pada usia 28 hari.

2. Penurunan kuat tekan beton pada umur28 hari disemua nilai variasi substitusiterjadi karena pada penelitian iniadalah digunakan semen slag denganActivity Index 80. Hal ini berbedadengan penelitian yang dilakukan olehCleetus et al.(2018), dimana penelitianmenggunakan semen slag denganActivity Index 100. Mengutip data darihasil trial yang tercantum dalam(ASTM C33-03, 2003) yangmenyatakan bahwa terdapatpencapaian strength yang sangatberbeda di tiap tingkatan Slag ActivityIndex, maka dapat disimpulkan bahwadari aspek kekuatan, produk semenslag yang ideal dipakai sebagaisubstitusi semen minimal beradadalam tingkatan Grade 100 sehinggatidak terdapat perbedaan yangsignifikan dengan pemakaian semen.Juga perlu diperhatikan bahwa SlagActivity Index mempunyai pengaruhyang sangat signifikan terhadapperilaku kuat tekan beton slag.

3. Pengamatan terhadap moduluselastisitas awal menunjukkan bahwasubstitusi sampai 20% tidak signifikanmempengaruhi perilaku, namunterjadi penurunan yang cukup besarpada saat substitusi semen PCditingkatkan menjadi 30%. YangMenarik adalah bahwa setelahpersentase ini, peningkatan substitusi

hampir tak berpengaruh pada moduluselastistas. Temuan inimenunjukkanbahwa substitusi 20% ~ 30%merupakan peralihan yangmengakibatkan penurunan modulus,dan diatas 30% perilaku beton didominasi oleh pengaruh semen slag.

4. Substitusi semen dengan semen slagmenunjukkan tren nilai regangan yangmeningkat pada semua variabledengan umur benda uji 28 hari,semakin besar persentase substitusisemen slag akan semakin besar pulanilai regangannya, regangan pada saattercapainya tegangan karakteristikbeton, cenderung lebih rendah daribeton biasa, sehingga pendekatanpenentuan regangan ini harus didekatidengan rumus yang termodifikasi.

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 233. (2013). SlagCement in Concrete and Mortar. InACI 233R-803.

Adhimix, P. (2019). Memahami SalahSatu Bahan SCM yang DigunakanDi Adhimix RMC Indonesia.

Aliabdo A.A., Abd Elmoaty M., AbdElmoatya dan Emam M.A. (2019).Factors affecting the mechanicalproperties of alkali activatedground granulated blast furnaceslag concrete, Construction andBuilding Materials, 197, 339-355.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.086

Allahverdi, A., Maleki A. danMahinroosta, M. (2018). Chemicalactivation of slag-blended Portlandcement, Journal of BuildingEngineering, 18, 76-83.doi.org/10.1016/j.jobe.2018.03.004

Amini, K., Ceylan, H., & Taylor, P. C.(2019). Effect of curing regimes onhardened performance of concretecontaining slag cement.Construction and Building



Materials, 211, 771–778.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.273

Angulo-Ramírez D.E., de Gutiérrez R.M.dan Medeiros M. (2018). Alkali-activated Portland blast furnaceslag cement mortars: Performanceto alkali-agregat reaction,Construction and BuildingMaterials, 179, 49-56.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.183

Angulo-Ramírez D.E., de Gutiérrez R.M.dan Puertas F. (2017). Alkali-activated Portland blast-furnaceslag cement: Mechanical propertiesand hydration, Construction andBuilding Materials, 140, 119-128.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.092

ASTM C109 / C109M-20b. (2020).Standard Test Method forCompressive Strength of HydraulicCement Mortars (Using 2-in. or [50mm] Cube Specimens). WestConshohocken, PA: ASTMInternational.

ASTM C1117-89. (1994). Standard TestMethod for Time of Setting ofShortcrete Mixtures by PenetrationResistance. Pennsylvania: ASTMInternational.

ASTM C188-95. (2003). Standard TestMethod for Density of HydraulicCement. Philadelphia, PA:American Society for Testing andMaterials

ASTM C33-03. (2003). StandardSpecification for ConcreteAggregates. West Conshohocken,PA: ASTM International.

Bougara A., Lynsdale, C. dan MilestoneN.B.. (2018). The influence of slagproperties, mix parameters andcuring temperature on hydration

and strength development ofslag/cement blends, Constructionand Building Materials, 187, 339-347.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.166

Cleetus, A., Shibu, R., Sreehari PM, Paul,V.K., dan Jacob, B. (2018).Analysis And Study Of The EffectOf GGBFS on Concrete Structures,International Research Journal ofEngineering and Technology(IRJET), Mar Athanasius Collegeof Engineering, Kerala, India.

Divsholi, B. S., Lim, T. Y. D., & Teng, S.(2014). Durability Properties andMicrostructure of GroundGranulated Blast Furnace SlagCement Concrete. InternationalJournal of Concrete Structures andMaterials, 8(2), 157–164.https://doi.org/10.1007/s40069-0130063-y

Imran, I. (2018). Semen Slag–MateriWorkshop PT Krakatau SemenIndonesia.

Jiang Y., Ling T-C., Sji, C. dan Pan, S-Y.(2018). Characteristics of steelslags and their use in cement andconcrete—A review, Resources,Conservation & Recycling, 136,187-197.doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.04.023

Kumar, S., Kumar R., Bandopadhyay A.,Alex T.C., Kumar B.R., Das S.K.dan Mehrotra S.P. (2008).Mechanical activation ofgranulated blast furnace slag and itseffect on theproperties andstructure of portland slag cement,Cement and Concrete Composites30, 679–685.

doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.05.005



Laras, P. dan Herianti A. (2020).Pengaruh Substitusi Semen SlagTerhadap Perilaku Kuat Tekan danKuat Tarik Beton, Tugas AkhirProgram Studi Teknik sipil UNDIP.

Liu, J., Yu, Q., Zuo, Z., Yang, F.,Han, Z., & Qin, Q. (2019).Reactivity and performance of drygranulation blast furnace slagcement. Cement and ConcreteComposites, 95(July 2016), 19–24.https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.10.008

Özbay E., Erdemir, M. dan Durmus H.I.(2016). Utilization and efficiencyof ground granulated blast furnaceslagon concrete properties – Areview, Construction and BuildingMaterials, 105, 423-434.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.153

Pizon, J., & Lazniewska-Piekarczyk, B.(2019). Microstructure of HighC3A portland slag cement pastes,modified with acceleratingadmixtures for concrete. IOPConference Series: MaterialsScience and Engineering, 603(3).https://doi.org/10.1088/1757899X/603/3/032089

Rashad A.M. (2018). An overview onrheology, mechanical propertiesand durability of highvolume slagused as a cement replacement inpaste, mortar and concrete,Construction and BuildingMaterials, 187, 89-117.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.150

Rizqi, S. Y. dan Sie, A. P. S. (2020).Pengaruh Usia Mortar BerbasisSemen-Slag Pada Perilaku MekanisMortar, Tugas Akhir Program StudiTeknik sipil UNDIP.

Šavija, B., Zhang, H., & Schlangen,E.(2020). Micromechanical testingand modelling of blast furnace slagcement pastes. Construction andBuilding Materials, 239.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117841

SNI 15-2531-1991. (1991).MetodePengujian Berat JenisSemen Portland. In BadanStandarisasi Nasional BSN.

SNI 2847:2013. (2013). Persyaratanbeton struktural untuk bangunangedung. Badan StandarisasiNasional BSN.

Thomas, R.J., Ye H., Radlińska A. danPeethamparan S. (2016). Alkali-Activated Slag Cement Concrete-Acloser look at a sustainablealternative to portland cement, Acontribution from ACI Committee236. ACI, A contribu

Watanabe K., Suzuki, M. dan HamazakiK. (1992). Properties of GranulatedBlast-Furnace Slag CementConcrete, ACI SP 132-73, 1367-1383.

© 2020 Siklus Jurnal TeknikSipil All rights reserved. Thisis an open access article

distributed under the terms of the CC BY Licens(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

sIKLUs: Jurnal Teknik Sipil Studi Penggunaan Semen Slag ...

Documents

Transcript of sIKLUs: Jurnal Teknik Sipil Studi Penggunaan Semen Slag ...