Download - Penggunaan Terak Nikel

5/17/2018 Penggunaan Terak Nikel - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/penggunaan-terak-nikel-55b07ef3099cd 1/28

PenggunaanTerakNikelsebagaiAgragatdanCampuranSemen

untukBetonMutuTinggi

SaptahariSugiri

DepartemenTeknikSipilITB,[email protected]

Abstrak

Betonmerupakanmaterialkonstruksibangunanyangseringdigunakankarenamudahpadawaktupelaksanaankonstruksidanbiayapemeliharaanyangrelativemurahdibandingkanmateriallainnya.Bahandasarpembentukbetonterdiridarisemen,agregatbaikagregathalusmaupunagregatkasar,airdanbahantambahanlainnya.Agragatmemegangperananpentingdalampembentukanbetonkarenaagregatmenyumbangvolumebeton60-

80%dandilainsisisemensebagaipembentukpastadiperlukanuntukmengikatagregat,tetapihargasemenmerupakanhargayanglebihmahaldibandingkandenganhargaagregat.Denganmaraknyapembangunandimanaaspeklingkunganharusdiperhatikan,makaagregatkasardanpasiryangberasaldarisumberdayaalam,sebaiknyadibatasi,bilamemungkinkandigantidenganagregatproduklimbahlimbahyangmerupakanhasilbuangandariprodukindustri.Demikianjugapemanfaatansemenyangdicampurdenganproduklimbah,memungkinkanpenguranganjumlahsemendalampembuatanbeton.PerkembanganilmupengetahuandibidangTeknologibetonmemungkinkanpenggunaanlimbahmenjadibahandasarpembentukbet

on,sehinggadisatusisipenggunaanbahanalamyangmerusaklingkungandapatdibatasidandilainsisibahanlimbahdimanfaatkanseoptimalmungkinuntukbahandasarpembentukanbeton.Teraknikelmerupakansalahsatulimbahpadatdarihasilpenambangandanprosespengolahannikel.Jumlahteraknikelkianharikianmenumpuk,karenasetiapprosespemurniansatutonproduknikelmenghasilkanlimbahpadat50kalinya,setara50ton.Sehinggadarihasillimbahyangcukupbanyak,dilakukanpenelitianuntukmenggunakanlimbahpadattersebutsebagaibahanpembentukbeton,baiksebagaiagregatkasardanhalus,ataupunsebagaibahancampuransemen.

Kata-Kunci:Teraknikel,interface,betonnormalteraknikel,betonberatteraknikel,pipapemberat.

Abstract



Concreteisthemostfrequentlyusedmaterialforconstructiondueofitsrelativelyeasyhandlinglowmaintenancecostcomparedtootherconstructionmaterials.

Thebasiccompositionofconcretearecement,aggregateconsistingoffineandcoarseaggregate,water,andotheradditives.

Aggregateisanimportantelementofconcretebecauseitmakesupto60%-80%o

fitsvalue,whereascementisneededtobindtheaggregatetogetherinapaste,butthecostofcementismuchmoreexpensivethanaggregate.Withtheboomingofcivilconstructionwhereenvironmentalaspectsmustalsobetakenintoconsideration,theuseofcoarseaggregateandsand,whichcomefromnaturalsources,mustbelimited,andifpossiblesubstitutedwithindustrialwasteonby-products.

Likewisetheuseofcementmixedwithindustrialwaste,maydecreasetheamountofcementneededformakingconcrete.Recentdevelopmentinconcretetechnologyshowthatindustrialwastecanbeneedasoneofthe

startingmaterialsformakingconcrete,sothatononehanduseofnaturalsourcesasmaterialsforconcretecanbereduced,andontheotherhandindustrialwasteutilizationcanbeoptimized.Nickelslagisoneoftheindustrialby-productfromnickelminingandprocessing.

Nickelslagisasolidwastecanbefoundinabundantquantitiesbecauseforonetonofpurenickelabout50tonsofsolidwasteisproduced,sothattheslagisproduced50timestheamountofnickelmade.Becauseofitshighabundant,aresearchwascarriedoutoftomakeuseofthisslagasamixturefo

rhighperformanceconcrete,inwhichnickelslagwasusedasfinecoarseaggregateandalsoasamixtureincementtoproducenormalnickelslagconcreteorheavynickelslagconcreteespeciallyusedforweightingpipes(inunderwatergaspipelines)

Keywords:nickelslag,normalnickelslagconcrete,heavynickelslagconcrete,weightingpipe



Sekitar70%komposisikimiateraknikelterdiridariSilika41,47%,FerriOksida30,44%danAlumina2,58%.DengankomposisiSilikayangcukupbesarpadateraknikel,diharapkanproseshidrasiyangterjadiantarapastasemendanagregatakanmembentukinterfaceyanglebihsempurna,sehinggakehancuranbetontidakterjadipadainterface,ataukalaupunterjadikehancuranpadainterfacediperlukanenergiyangcukuptinggi,dengankatalainakandiperolehkekuatanbeton

yangcukuptinggi.

Adapunpadapembentukanbongkahanteraknikeltersebutadaduamacamterakyangterbentuk,yaituteraknikelyangberpori(specificgravitysekitar2.835t/m3)danteraknikelpadat(specificgravity3.2153.858t/m3),sehinggadalampenggunaannya,agregatteraknikeldapatdigunakansebagaibetonnormal(.=2.400kg/m3)danbetonberat(.=3.000kg/m3).

Hasilpenelitianmenunjukkanbetonmututinggidenganmenggunakanteraknikelsebagaiagregat

dansebagaibahanpencampursemenmempunyaikekuatantekan,tarik,moduluselastistisitas,danberatvolumeyanglebihtinggi,disampingsusutyangrelatifkecildibandingkandenganbetonnormalbatualamsehinggabetonteraknikeldapatdigunakansebagaibahanuntukbetonnormalteraknikel.Sedangkanuntukbetonberatdariteraknikeldapatdigunakansebagaibahanpipapemberatbetonteraknikel.

1.Pendahuluan

Penggunaanlimbahmenjadibahandasarpembentukanbeton,merupakansuatujawabanterhadappembangunanyangberwawasanlingkungan.Teraknikelsebagaibahankonstruksimenjawabperihalwawasanlingkungantersebut,dimanadisatusisiagregatteraknikelyangmerupakanproduklimbahpadatdapatdigunakansebagaiagregatdalamcampuranbeton,dilainsisipenggunaanlimbahpadattersebutdapatmenggantikanataumengurangipenggunaanbatualam,sehinggadarikeduasisi,aspekwawasan

lingkunganterpenuhi.

DiIndonesiaterdapat2perusahaanpenambangandanpengelolaannikelsaatiniyaitu:

1.PTInternationalNickelIndonesia(PTINCO)sebuahperusahaankerjasamaantaraIndonesiadanKanadaberlokasidiSoroako,KabupatenLuwuSulawesiSelatan.2.PTAnekaTambangsebuahperusahaanBadan



UmumMilikNegarayangberlokasidiPomalaSulawesiTenggara.

2.TujuanPenelitian

TujuanPenelitiandalampenggunaanteraknikeladalahsbagaiberikut:

1.Pembuatanbetondenganmenggunakanteraknikelsebagaiagregathalusataupunagregatkasar2.Pemanfaatanbubukteraknikelsebagaibahancampuransemen3.Pemanfaatanteraknikelsebagaibetonberatuntukpipapemberat

3.StudiPustaka

Materialbetonterdiridariagregatdanmatrikspastasemen.Antaraagregatdanmortarterdapatinterfacezone(zonaantarpermukaan).Interfacezonemerupakandaerahyangpalinglemahpadabeton.Kehancuranpadabetonbiasanyaterjadipada

interface,yaitubidangkontakantarapastasemendenganagregat,dimanaikatannyatidaksempurna.Memperkuatzonaantarapermukaanmortardanagregatmerupakansuatupemecahanpermasalahanuntukmendapatkanbetonmututinggi.Beberapabahantambahanyangdapatdipakaiuntukmemperbaikiinterfaceantaralain,teraknikel,abuterbangdansilicafume,karenamemilikikandungansilikayangcukuptinggi.

Proseshidrasisemen:PembentukamCalciumSilicateHydrate(C3S2H3)dari

TricalciumSilicatedenganair:

2C3S+6H..C3S2H3+3CH

2C2S+4H..C3S2H3+CH

C3S2H3(CalsiumSilicateHydrate)merupakansenyawayangmemperkuatbeton,sedangkanCH(kapurmati)adalahsenyawayangporousyangmemperlemahbeton.Denganadanyasilica



tambahandariteraknikeldiharapkanCH(kapurmati)akanbereaksikembalidenganSilikatersebutdanmembentuk(C3S2H3),yangmengurangiterbentuknyaCH,sehinggadapatmempertinggimutubeton.

ProsespembuatannikeldanterjadinyateraknikeldiperusahaanpenambangannikelPTINCOadalahsebagaiberikut:

1.Mining(penambangan)

2.ProsespengeringandiRotaryDryer



3.ProsesreduksidansulfidisasidiReductionKiln4.Prosespeleburanditungkulistrik:padatahapaninidihasilkanlimbahteraknikel2-3jutatonpertahun.5.ProsesPemurniandiConverter:dihasilkanlimbahteraknikelsebanyak3000antonperminggu.

BaganprosespembuatannikeldanterjadinyateraknikeldapatdilihatpadaGambar1.

Gambar1BaganProsesPembuatanNikeldanTerjadinyaTerakNikel



4.Material

4.1TerakNikel

PadaPenggunaanteraknikelsebagaiagregatpadacampuranbeton,dilakukanpemeriksaandi

laboratoriumuntukpengujian:

1.Susunankimia2.Sifat-sifatfisik

HasilpengujiankomposisikimiateraknikeldapatdilihatpadaTable1.

Tabel1KomposisiKimiaTerakNikel

Senyawa

Jumlah(%)

Silika(SiO2)

41,47

Alumina(Al2O3)

2,58

Ferrooksida(Fe2O3)

30,44

Magnesia(MgO)

22,75

Alkalis(Na2O+K2O)

0,68



TextBox:Gambar1.ProsesPembuatanNikel



Darihasilpengujiankimiateraknikelternyatakandungansenyawasilikamemberikanbobotpersentaseyangpalingdominan.Dengansenyawasilicayangtinggidiharapkanpenggunaanteraknikelsebagaiagregatkasarataupunagregathalusdapatmemperkuatinterfaceantaraagregatdanpasta,sehinggakehancuranbetontidakterjadipadainterfaceataupunkalauterjadipadainterfacemembutuhkankekuatanyangtinggi,dengandemikiankekuatanbetonmututinggidapat

tercapai.

MenurutASTMC618-93,materialdengankomposisikimiaSiO2,Fe2O3danAl2O3lebihbesardari70%,dapatdigunakansebagaibahantambahan.Hasilpengujiankimiawiteraknikelmenunjukkankomposisiyanglebihbesardari70%.

Tabel2HasilPengujiansifatfisikagregatteraknikel

Pengujian

TerakNikel

Berpori

TerakNikel

Padat

Betonnormal-

BetonBerat

BeratVolume

1327

1913

2.402

Specificgravity(SSD)

2.835

3.215

3.858

SpecificGravity(Dry)

2.692



3.179

3.848

KadarAir(%)

0.11

0.11

0.1

Absorpsi(%)

5.301

1.151

0.1

Teraknikelyangdigunakansebagaiagregatbisaterdiridariteraknikelberporidanteraknikelpadat.Untukmendapatkanbetonnormaldigunakankepadatanyanglebihringan,sedangkanuntukbetonberathanyadigunakanbetonpadatyangspecificgravitynyadiatas.

Sedangkanteraknikelyangdigunakansebagaibahancampuransementerdiriatasteraknikelberpori,denganalasanlebihmudahmenghaluskannyauntukmendapatkanspecificsurfaceyangmendekatikehalusansemen.

4.2Semen

SemenyangdigunakanadalahsementipeI,sedangkanuntukbetonberatkarenadigunakansebagaipipapemberatdibawahlautmakadigunakansementipeV.

4.3Superplasticizer

Superplasticizerpadacampuranbetondigunakanuntukmengurangipemakaianairdanmeningkatkan

workabilitynya.DalampenelitianinidigunakansuperplasticizermerekdagangSikajenissikamenNN.

6.PerencanaanCampuranBeton

Dalampenelitianinidigunakanstandarujimaterial



berdasarkanstandarujiASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterials)danuntukperencanaancampuranbetonnormalmututinggidanbetonberatdigunakanmetodaACI(AmericanConcreteInstitute)211.4R-93,GuideforSelectingProportionforHighStrengthConcretewithPortlandCementandFlyAsh.

5.HasildanPembahasan

a.Teraknikelsebagaiagregat

Betondenganmenggunakanteraknikelsebagaiagregatdalampenelitianiniadalahsebagaiberikut:

1.Teraknikelsebagaiagregatkasardanagregat

halus2.Teraknikelsebagaiagregatkasar

Betondenganagregatbatualamdanpasirsebagaipembanding.Adapunhasilkekuatantekanbetonrata-ratadaritiapjeniscampurandapatdilihatpadaTabel4.

Tabel3KuatTekanBetonAgregatTerakNikel

w/c

KuatTekanrata-rataBeton[Mpa]

3hari

14hari

28hari

56hari

90hari

0,69

11,60

17,44

22,06

22,23



22,73

0,42

18,66

34,38

34,46

36,25

39,21

0,26

45,58

51,32

72.22

79,91

80,16



Tabel4KuatTekanBetonAgregatKasarTerakNikel

w/c


3hari

14hari

28hari

56hari

90hari

0,65

14,15

27,47

30,97

35,38

37,04

0,36

24,31

46,24

48,57

56,19

59,27

0,26

40,67

66,01

69,51

80,42

80,46

Tabel5KuatTekanBetonnormal

w/c




3hari

14hari

28hari

56hari

90hari

0,61

12,07

22,06

22,43

30,38

31,09

0,38

28,09

46,28

50,28

51,24

52,09

0,25

43,60

50,78

64,51

65,06

65,18

Darihasilpenelitian,dapatdisimpulkan,bahwaagregatteraknikelmemperbaikiinterfacedenganmatrikspastanya,sehinggamenaikkankekuatanbeton.Inimembuktikanbahwaperbaikanagregatsecarakimiawiakanmembantumenaikkankekuatanbeton,selainperbaikansecarafisik(mengasarkanpermukaanagregat).



b.Teraknikelsebagaisubstitusiparsialsemen

Padapenelitianiniteraknikeldihaluskandandicampurdenganberbagaivariasipersentasebubukteraknikeldansemen.

Berdasarkankehalusanteraknikelyangada,makadalampenelitianinibetondibuatdalamtigajenisspesimen,yaitu:

1.BetonnormaltanpabubukteraknikeldengansimbolBPOC(BetonOrdinaryPortlandCement)2.Betondengancampuranbubukteraknikeldenganspecificsurfacesebesar284m2/kg

dengansimbolBSSA(BetonSpecificSurfaceA)3.Betondengancampuranbubukteraknikeldenganspecificsurfacesebesar306m2/kgdengansimbolBSSA(betonSpecificSurfaceB).

Penelitianinimencobamembandingkankehalusanbahancampuranbubukteraknikeldengansemen,

kehalusansemen=312m2/kg,sedangkankehalusanbubukteraknikeltipeAlebihkasardarisemenyaitu284m2/kg,dankehalusanbubukteraknikeltipeB,yaitu306m2/kg,mendekatikehalusansemen.Sugirietal,1998.SubstitusiparsialyangdigunakandapatdilihatpadaTabel6.

Tabel6RencanaPenggunaanBubukTerakNikel

KodeCampuran

Substitusi

BubukTerakNikel

Semen

BOPC



0%

100%

BSSA

10%

90%

20%

80%

30%

70%

40%

60%

50%

50%

60%

40%

BSSB

10%

90%

20%

80%

30%

70%

40%

60%

50%

50%



60%

40%

Adapunhasilkuattekanrata-ratanyadapatdilihatpadatabel7.



Tabel7Kuantekanbetonrata-rata

KodeBeton

Substitusi

KuatTekanrata-rata[MPa]

Semen

BTN

3hari

14hari

28Hari

56hari

90hari

BOPC

100%

0%

49,85

59,88

65,92

66,34

66,54

BSSA

90%

10%

42,47

54,01

66,71

68,71



70,08

80%

20%

40,89

54,93

62,21

64,38

67,13

70%

30%

36,35

48,76

56,47

64,84

67,96

60%

40%

32,15

47,39

54,80

62,17

64,38

50%

50%

23,07

34,27

42,10

53,38

56,09

40%



60%

17,36

28,52

40,81

45,60

51,47

BSSB

90%

10%

46,47

64,54

67,13

69,33

72,12

80%

20%

36,77

64,13

68,75

70,21

71,87

70%

30%

27,57

51,76

57,59

67,21

69,38



60%

40%

28,57

45,76

53,22

58,05

59,96

50%

50%

21,99

35,44

43,31

54,22

57,75

40%

60%

18,99

31,23

41,77

47,72

52,76

*Bubukteraknikel

Dariberbagaivariasipersentasesubstitusibubukteraknikelterhadapsemen,diperolehbahwakomposisicampuranoptimumyangmemberikankuattekanmaksimumadalah10%untukBSSAdan

20%untukBSSB(lihatGambar2).Kejadianinidibuktikanolehpengamatansecaravisualdaribendaujidimanapori-porikapilerrelatifkecildibandingkandenganjeniscampuranlainnya.

Faktorlainyangpalingmendukungadanyapeningkatankekuatantersebutadalahtingkatkepadatanyangcukuptinggiatauporositasyangrelatifkecil.Haliniterindikasiolehpolakeruntuhanyangterjadi,dimanauntuk10%BSSA



dan20%BSSBpolakeruntuhannyaadalahfailuresplittingsedangkanBOPCadalahfailureshear.

Hasilpenelitianinijugamenunjukkanbahwakekuatantekanbetonteraknikelsesudah28harimasihmemberikankenaikankekuatanyangcukupsignifikan.

c.Teraknikelsebagaibetonberat

Dalampenelitianinisecarakhususdicobauntukmendapatkanbetonberat,yangkegunaanyauntukmelapisipipabajauntukgasdibawahlaut,dimanalapisanbetonakanberfungsisebagailapisanpemberatpipa.

Penggunaanbetonuntukpemberatpipagasdilepaspantaibertujuanuntukmempertahankankedudukanpipapadaposisinyadidasarlautharus

diperhitungkan.Posisipipaharustetapstabildalammenahangaya-gayayangbekerjapadapipatersebut.Gayayangbekerjaadalahgayabuoyancy,yaituyangmemungkinkanpipadapatterapungakibatpipadalamkondisikosong.Disampingituadagayageser,gayainersiadangayaseretyangterjadiakibatpergerakanairdidasarlaut.PerusahaanGasNegara(PGN)mensyaratkanberatjenisbeton=3.365t/m3,olehkarenaitu,dalampenelitianbetonteraknikel,diupayakanmenggunakanmaterialteraknikelpadatuntukmendapatkanberatjenisyangdapatmemenuhipersyaratantersebut.Sugirietal,2003(lihat

Gambar3).

Daritabel8diperlihatkanberatjenisbetonyangdihasilkandenganrasioairsemen(w/c)=0.42,didapathasilsebagaiberikut:

Tabel8BeratjenisbetoncampuranACI211.4R-93

BendaUji

JenisBerat(kg/m3)

1

3290

2

3289

3

3220



4

3203

5

3271

6

3226

Rata-rata

3267



01020304050607080BSSA60%BSSA50%BSSA40%BSSA30%BSSA20%BSSA10%BOPCBSSB10%BSSB20%BSSB30%BSSB30%

BSSB50%BSSB60%Kuattekanrata-rata(MPa)3hari14hari28Hari56hari90hari

3200340036003800400027002900310033003500BERATBETON,(KG)

BERATAGREGAT,(KGs)



TextBox:Gambar2.GrafikkuatbetonterhadapprosentasesubtitusisemenTextBox:Gambar3.GrafikestimasiberatbetondariberatagregatteraknikelDarihasilberatjenisbetonteraknikelyangdidapat,biladibandingkandenganspesifikasiPGN=3.365t/m3,terlihatbahwabetonteraknikeldapatmendekatispesifikasiberatjenisyangdiberikanolehPGN.Darisegikekuatantekanbetonteraknikeldapatmencapai50.77MPa,sedangkanpersyaratanPGNminimal35Mpa.KemudianabsorpsibetonpemberatPGNdanPTTotalIndonesiemensyaratkanbatasmaksimum5%dari

beratkeringbeton,sedangkandarihasilpenelitianbetonteraknikeldidapat0.61%.



7.Kesimpulan

Kesimpulandarihasilpenelitianiniadalah:

1.Teraknikeldapatdigunakansebagaibahanpembentukbeton,baiksebagaiagregatkasar

ataupunsebagaiagregathalus.Pemakaianbetonteraknikeldapatdigunakanuntukbangunandanagarmassabangunantidakterlaluberat,makacampuranbetonsebaiknyamenggunakanagregatteraknikelyangberpori,karenaberatjenisyanglebihringandaripadaagregatteraknikelpadat.2.Secaraumumsubstitusi20%bubukteraknikeldenganspecificsurface306m2/kgsebagaibahanpenggantibahansemen,memberikankontribusipositifterhadapsifat-sifatmekanikbetondanmenghasilkandurabilitasyangbaik.

3.Penggunaanagregatteraknikelpadatakanmenambahberatjenisbetonyangdihasilkan,sehinggabetonteraknikelpadatinimasukkategoribetonberat.MetodapencampuranACI211.4R-93menghasilkanbetonpemberatyangberatjenisnyamencapai3267kg/m3,menghasilkankuattekan28hari50.77MPadanmenghasilkanabsorpsibeton0.61%.Hasilpenelitianbetonpemberatteraknikelinidapatdigunakansebagaipipapemberat,danhasilpenelitianmyamenghasilkanhakpatenno.P20000200,tanggal19November2003,denganjudulPenemuan:LapisanPemberatdan

PelindunguntukJalurPipaBawahLautdanAirTawar.

Pustaka

ACICompilation22,1992,MineralAdmixtures,DetroitMichigan.

ACICommittee211,4R-93,1993,1993Guidefor

SelectingProportionsforHigh-StrengthConcretewithPorlandCementandFlyAsh,ACIDetroit.

PalmerA.C.,ConcreteandCoatingforSubmarinePipelines,AdvancesinofShoreOilandGasPipelineTechnology,Ed.de.Lamare,GulfPublishingCompany,1985.



SugiriSaptahari,DurabilityofHighPerformanceNickelSlagConcrete,SecondAsia/PacificConferenceonDurabilityofBuildingSystem:HarmonisedStandardsandEvaluation,BandungIndonesia,July10-12.2000.

SugiriS.M.,D.R.Munaf,L.K.Khosama,MechanicalPropertiesofHighPerformanceNickelSlagConcrete,22ndConferenceonOurWorldConcreteand

Structures:Singapore,August25-27.1997.

SugiriSaptahari,LelyaniKinKhosama,1997,PenggunaanTerakNikelSebagaiAgregatpadaBetonMutuTinggi.TesisProgramMagister,InstitutTeknologiBandung.

SugiriSaptahari,HanafiAshad,1998,KontribusiNickelSlag-CementterhadapKekuatandanDurabilitasBetonKinerjaTinggi.TesisProgramMagister,InstitutTeknologiBandung.

SugiriSaptahari,Louis,2003,PenggunaanTerakNikelSebagaiAgregatBetonPemberatPipaGasLepasPantai,TesisProgramMagister,InstitutTeknologiBandung.