Penggunaan Batu Apung sebagai pengganti agregat kasar dalam perencanaan beton ringan

1. PENDAHULUAN

Beton agregat ringan merupakan material penting dan diminati sehingga saat ini telah diaplikasikan pada struktur bangunan dan jembatan. Beton agregat ringan mempunyai keuntungan ekonomi jika dibandingkan beton agregat normal. Meskipun biaya pervolume beton lebih tinggi tetapi karena beratnya yang ringan menyebabkan pengurangan dimensi struktur sehingga secara keseluruhan akan memberikan biaya yang lebih rendah. Kemajuan teknologi beton yang dicapai telah memungkinkan beton agregat ringan struktural diproduksi secara masal dengan kuat tekan mutu normal antara 17,24 – 41,36 MPa, bahkan telah dilakukan studi terhadap beton agregat ringan mutu tinggi antara 30–108 MPa. Secara tradisional batu apung sering dipakai sebagai agregat kasar pada campuran beton untuk pembuatan elemen struktur ringan seperti panel dinding dan paving block. Pemakaiannya yang terbatas dan dengan memperhatikan potensi ketersediaan menunjukkan bahwa batu apung belum dimanfaatkan secara optimal. Penggunaan material beton agregat ringan struktural belum selaras dengan pengetahuan mengenai perilaku struktur dengan terbatasnya informasi mengenai beton agregat ringan struktural pada peraturan bangunan saat ini. Di Indonesia pengetahuan mengenai beton agregat ringan struktural belum berkembang meskipun telah dilakukan studi yang terkait dengan pemanfaatan batu apung dan dilaporkan mempunyai kuat tekan yang memenuhi syarat untuk komponen beton struktur ringan .

ACI 213R-87 menjelaskan terdapat beberapa agregat ringan yang dapat dipakai untuk menghasilkan betonagregat ringan antara lain vermicutlite, perlite, batu apung (pumice stone), scoria, expanded slag, expanded clay danexpanded slate. Batu apung sebagai salah satu bahan agregat ringan terbentuk dari pembekuan lava vulkanik gunung berapi. Batu apung mempunyai density yang kecil yaitu antara 300–800 kg/m3 dan termasuk agregat ringan Beton dengan substitusi batu apung dapat digolongkan sebagai beton agregat ringan. Substitusi parsial atau mengganti sebagian agregat kasar normal dengan agregat ringan batu apung pada beton dapat dijadikan penyelesaian permasalahan density agregat kasar yang besar sekitar 1200-1700 kg/m3. Density agregat kasar merupakan penyebab beratnya elemen struktur beton utama seperti balok dan kolom.

2. TUJUAN PENELITIAN

Pemanfaatan batu apung sebagai substitusi parsial agregat kasar pada beton agregat ringan struktural belum pernah dilakukan. Karenanya penelitian mengenai kadar substitusi parsial batu apung dan pengaruhnya terhadap perilaku mekanik beton ringan agregat batu apung seperti kuat tekan dan kuat tarik belah penting untuk dilakukan. Kadar optimum substitusi parsial batu apung sebagai agregat kasar yang merupakan tujuan dari penelitian ini diharapkan berguna untuk pemanfaatan batu apung sebagai agregat pada beton ringan struktural.

3. RUMUSAN MASALAH

1. Berapa kuat tekan beton yang dihasilkan dari penggunaan batu apung sebagai subtitusi agregat kasar?

2. Berapa persen penggunaan batu apung untuk mengganti aggregat kasar dalam perencanan beton ringan?

3. KAJIAN PUSTAKA

3.1 Jenis-Jenis Beton Agregat Ringan

Beton agregat ringan merupakan salah satu bagian dari beton ringan (lightweight concrete) selain aerated lightweight concrete dan no fine lighweight concrete. Beton agregat ringan dapat dibuat dari agregat ringan yang berasal dari a) agregat ringan produk industri misalnya furnace bottom ash, furnace klinker, b) agregat ringan natural misalnya batu apung (pumice stone) dan scoria, c) agregat ringan artifisial misalnya slag, expand shale, expand clay, perlite dan vermiculite

3.2 Sifat-sifat Beton Agregat Ringan

Bulk Density atau density beton agregat ringan bervariasi tergantung pada density agregat, kadar semen dan faktor air-semen. Secara umum density beton agregat ringan akan naik jika density agregat dan kadar semen meningkat, tetapi akan menurun jika faktor air-semen meningkat. Density beton agregat ringan sangat berpengaruh pada sifat sifat mekanik yang dihasilkan seperti kuat tekan dan kuat tarik. Beton agregat ringan dengan density rendah akan sukar dipadatkan sehingga segregasi yang terjadi menyebabkan rendahnya kuat tekan dan kuat tarik. Penentuan density beton agregat ringan berdasarkan standar ASTM C567-91  Menurut Satish dkk. , density beton agregat ringan terbagi menjadi density tinggi antara 1550-1850 kg/m3 dan density menengah antara 800–1550 kg/m3. Menurut ACI 213R-87 terdapat tiga density beton agregat ringan yaitu: a) density rendah antara 400–800 kg/m3. b) density menengah antara 800–1400 kg/m3 dan c) density tinggi antara 1440–1850 kg/m3. Kuat tekan beton dinyatakan dalam bentuk kuat tekan benda uji beton silinder 150x300 mm pada umur 28 hari yang diuji berdasarkan standar ASTM C39 .

Kuat tekan beton agregat ringan sangat dipengaruhi oleh density agregat, faktor air-semen, kadar semen dan umur beton. Secara umum kuat tekan beton agregat ringan akan naik jika secara berturut-turut density, kadar semen dan umur beton meningkat, tetapi kuat tekan beton akan turun jika faktor air-semen meningkat. Secara makrostruktur, kuat tekan beton ditentukan oleh ikatan antara agregat dengan pasta semen pada interface zone. Kehancuran pada beton biasanya terjadi karena lemahnya ikatan antara pasta semen dengan agregat pada interface zone. Perkuatan interface zone pada beton agregat ringan merupakan suatu cara untuk mendapatkan kuat beton yang tinggi. Beberapa bahan tambahan dengan kandungan silika tinggi dapat dipakai untuk memperbaiki interface zone antara lain terak nikel, silica fume dan fly ash

4. METODE PENELITIAN

4.1 Material

Material batu apung berasal dari Pulau Lombok. Tidak dilakukan pengujian kimia terhadap batu apung. Beberapa sifat fisik batu apung yang diperoleh dari pengujian adalah density sebesar 393 kg/m3 dan modulus kehalusan sebesar 9,18. Untuk mengurangi permukaan berpori batu apung yang berpengaruh pada sifat absorpsi air dilakukan perbaikan permukaan batu apung dengan cement pasta coating. Bahan coating menggunakan air dan semen dengan perbandingan 1:1 dan perekat viscocrete 0,15% dari berat semen. Bahan coating kemudian dicampur dengan batu apung menggunakan mixer selama lebih kurang tiga menit. Hasil adukan berupa batu apung yang sudah dicoating dikeringkan di suhu kamar selama satu hari. Pengujian absorpsi dilakukan untuk mengetahui perubahan permukaan

berpori batu apung sebelum dan sesudah coating. Hasil pengujian absorpsi sebelum coating sebesar 60,19% dan sesuadah coating sebesar 17,75%. Agregat halus yang dipakai adalah pasir alam. Agregat kasar normal yang dipakai adalah batu pecah mesin ukuran 19 mm. Semen yang dipakai adalah jenis ordinary portland cement Tipe 1. Pengujian fisik agregat halus dan kasar sesuai standar ASTM.
4.2 Benda Uji
Mutu campuran beton direncanakan sebesar 40 MPa. Rancangan campuran beton agregat ringan dengan substitusi penuh batu apung mengikuti ACI 211.1–91. dan dengan substitusi sebagian batu apung mengikuti ACI 211.2–98. Bahan adukan diambil sewaktu pembuatan benda uji kuat tekan dan kuat tarik. Pada umur 28 hari dilakukan pengujian semua benda uji. Campuran beton ditambah dengan fly ash, additive sikament Ln dan plastiment Vz sehingga workabilitas campuran beton agregat ringan batu apung menjadi lebih baik dengan perubahan slump dari rata-rata 8,5 cm menjadi 13,50 cm.
Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah dilakukan pada benda uji silinder beton berukuran 150 x 300 mm. Pengujian kuat tekan menggunakan alat compressive testing machine sesuai ASTM C39-94 . Pengujian kuat tarik belah menggunakan alat split cylinder sesuai ASTM C496-96. Benda uji dikelompokan menjadi empat seri uji kuat tekan dan empat seri uji kuat tarik untuk melihat pengaruh variabel kadar substitusi parsial batu apung terhadap berat agregat kasar yaitu 0%, 20%, 30% dan 50%. Kemudian berdasarkan kadar optimum batu apung dibuat empat seri uji kuat tekan dan empat seri uji kuat tarik untuk melihat pengaruh variabel fly ash sebesar 20% dan 30% serta additive sikament Ln 1,5% dan plastiment Vz 0,4%.

5. HASIL DAN PEMBAHASAN

Keruntuhan Benda Uji Beton Agregat Ringan Batu Apung Pengamatan pada daerah pengujian untuk benda uji kuat tekan dan kuat tarik dilakukan selama pengujian. Segera setelah beban puncak, terjadi penurunan kekuatan secara drastis yang menyebabkan benda uji runtuh mendadak.
Kuat Tekan yang dihasilkan sebesar 40,24Mpa. 27,93Mpa. 21,49Mpa. 15,68Mpa. dengan kadar penggunaan batu apung berturut-turut sebesar 0%, 20%, 30%, 50%.