1581 chapter ii

  • View
    1.478

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 1. BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1. Uraian Umum Mulai tahap perencanaan, penelitian hingga tahap analisa, penelitiandilaksanakan berdasarkan sumbersumber yang berkaitan dengan topik yangdipilih, yaitu penelitian tentang bottom ash yang difungsikan menjadi penggantipasir dalam beton. Sumber-sumber yang digunakan berupa peraturan-peraturan,referensi-referensi dan juga penelitian-penelitian sejenis yang pernah dilakukansebelumnya. Pada bab ini dibahas mengenai teori-teori yang mendasari penelitianyang dilaksanakan. Materimateri yang dibahas berdasarkan referensi-referensimaupun peraturan-peraturan mengenai teknologi beton, antara lain :-Teori tentang beton-Bottom ash sebagai bahan pengganti agregat-Material pada beton-Perencanaan pencampuran beton (mix design)2.2. Teori Tentang Beton Betondidefinisikan sebagai bahan yang diperoleh denganmencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air tanpatambahan zat aditif (PBI, 1971). Tetapi belakangan ini definisi dari beton sudahsemakin luas, yaitu beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai macam tipesemen, agregat dan juga bahan pozzolan, abu terbang, terak dapur tinggi, sulfur,serat dan lain-lain (Neville dan Brooks, 1987). Dalam perencanaan beton sering dikenal istilah beton konvensional,yaitu beton dengan penggunaan material, teknologi dan peralatan yang masihsederhana. Nilai kuat tekan beton dapat diketahui dari hasil pengujian kuat tekanterhadap benda uji kubus (150 x 150 x 150 mm) yang dibebani dengan gaya tekandengan kecepatan dan besar tertentu secara bertahap hingga benda uji tersebuthancur. 7

2. 2.2.1. Kuat Tekan BetonSifat beton yang baik adalah jika beton tersebut memiliki kuat tekan tinggi (antara 20 50 Mpa, pada umur 28 hari). Dengan kata lain dapat diasumsikan bahwa mutu beton ditinjau hanya dari kuat tekannya saja (Tjokrodimuljo, 1996). Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan beton, yaitu : a. Faktor air semen (FAS) dan kepadatanDidalam campuran beton air mempunyai dua buah fungsi, yang pertama untuk memungkinkan reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan dan yang kedua sebagai pelicin campuran kerikil, pasir dan semen agar lebih mudah dalam pencetakan beton.Kekuatan beton tergantung pada perbandingan faktor air semennya, semakin rendah nilai faktor air semen maka semakin tinggi kuat tekan betonnya (Duff Abrams, 1919). Sehingga dapat disimpulkan bahwa hampir untuk semua tujuan, beton yang mempunyai faktor air semen minimal dan cukup untuk memberikan workabilitas tertentu yang dibutuhkan untuk pemadatan, merupakan beton yang terbaik. (L.J. Murdock and K.M. Brooks, 1979) b. Umur betonKuat tekan beton akan bertambah sesuai dengan bertambahnya umur beton tersebut. Berikut ini adalah perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur sesuai dengan Tabel 2.1.Tabel 2.1 Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur Umur (hari) 3 7 14 21 2890 365PC biasa0.40 0.65 0.88 0.951.001.20 1.35PC dengan kekuatan awal tinggi0.55 0.75 0.90 0.951.001.15 1.20 (Sumber : PBI, 1971) 8 3. c. Jenis dan jumlah semen Mengacu pada SK SNI S-04-1989-F semen portland dipisahkanmenurut pemakaiannya menjadi 5 jenis :-Jenis I : untuk kontruksi pada umumnya, yang biasa disebut sebagai semenportland jenis umum (normal portland cement).-Jenis II : untuk kontruksi bangunan yang mempunyai konsentrasi sulfattinggi, terutama sekali bila diisyaratkan agak tahan terhadap sulfatdan panas hidrasi sedang (modified portland cement).-Jenis III : untuk kontruksi yang menuntut persyaratan kekuatan awal yangtinggi (high early strengt portland cement)-Jenis IV : untuk kontruksi dengan persyaratan panas hidrasi rendah (low heatportland cement).-Jenis V : untuk kontruksi yang menuntut persyaratan sangat tahan terhadapsulfat (sulfate resisting portland cement). Untuk jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air yangdigunakan juga semakin sedikit sehingga menyebabkan adukan beton sulit untukdipadatkan, dan berpengaruh pada kemudahan pengerjaannya.d. Sifat agregat Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil, pasirdan lain-lain) adalah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan, yangdapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristikpenyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktumusim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan. (L.J.Murdock dan K.M. Brook,1979) Menurut Tjokrodimuljo (1996), sifat agregat yang paling berpengaruhterhadap kekuatan beton adalah kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnyaPada agregat dengan permukaan kasar akan terjadi ikatan yang baik antara pastasemen dengan agregat tersebut. Pada agregat berukuran besar luas permukaanyamenjadi lebih sempit sehingga lekatan dengan pasta semen menjadi berkurang.9 4. 2.3.Bottom AshBottom ash adalah limbah dari sisa pembakaran batubara. Pada waktupembakaran batubara pada suatu pembangkit tenaga batubara, akan menghasilkansisa pembakaran yang terdiri dari 80 % berupa fly ash dan sisanya 20 % berupabottom ash. Bottom ash mempunyai karakteristik fisik berwarna abu-abu gelap,berbentuk butiran, berporos, mempunyai ukuran butiran antara pasir hinggakerikil.Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Jesse J. Nowak, AlliantEnergy, Coal Combustion Products Manager Western Region (2004) bahwalimbah batu bara berupa bottom ash mengandung larutan kapur dan lumpurdengan jumlah terkecilnya Oksida yang mengandung alumunium (Al), besi (Fe),Magnesium (Mg), Sulfur (S) dan sisa-sisa material.2.3.1.Kegunaan Bottom AshSalah satu cara pengolahan limbah batu bara yaitu dengan prosessolidifikasi / stabilisasi (SS) dengan sementasi yang memanfaatkan limbahbatubara (bottom ash) sebagai agregat atau bahan baku tambahan pembuatanbahan bangunan.Berdasarkan komposisi yang terkandung dalam bottom ash maka adabeberapa kemungkinan manfaat atau kegunaan dari bottom ash antara lain :-Sebagai filler atau pengisi pada campuran aspal dan beton-Sebagai lapisan base dan sub base pada perkerasan jalan-Sebagai bahan filtrasi-Sebagai agregat dalam semen dan beton ringan(Sumber : JesseNowak@alliantenergy.com, 2004)2.3.2.Keuntungan Penggunaan Bottom AshAda beberapa keuntungan yang dapat kita peroleh apabila kitamenggunakan bottom ash antara lain:-Bagi pembeli / pengguna : bottom ash lebih murah dan tidak beracun10 5. -Bagi perusahaan / industri : penggunaan limbah batubara sebagai bahan yang bermanfaat akan mengurangi pencemaran lingkungan dan menekan biaya penggunaan lahan untuk menampung limbah tersebut.-Bagi masyarakat : penggunaan limbah batubara merupakan solusi yang tepat untuk mengurangi permasalahan lingkungan akibat pencemaran limbah sehingga lingkungan menjadi lebih nyaman.2.3.3. Karakteristik Bottom Ash Karakteristik dari bottom ash ini telah diteliti oleh American Coal AshAssociation, (2004).a. Karakteristik Fisik Bottom ash mempunyai butiran partikel sangat berpori padapermukaannya. Partikel bottom ash mempunyai batasan ukuran dari kerikilsampai pasir. Bottom ash merupakan material dengan gradasi yang baik, denganvariasi ukuran partikel.yang berbeda-beda. Ukuran bottom ash lebih mendekatiukuran pasir, biasanya 50 % - 90 % lolos pada saringan 4.75 mm (No. 4), 10 % -60 % lolos pada saringan 0.6 mm (No. 40), 0 % - 10 % lolos pada saringan 0.075mm (No. 200), dan ukuran paling besar berkisar antara 19 mm (3/4 in) sampai38.1 mm (1-1/2 in). Tabel 2.2. Ukuran butiran dari partikel bottom ash (persentase lolos saringan) Bottom AshUkuran SaringanGlasgow New HavenMoundsville 38 mm (1-1/2 in)10099 100 19 mm (3/4 in)10095 100 9.5 mm (3/8 in) 1008773 4.75 mm (No. 4) 90 7752 2.36 mm (No. 8) 80 5732 11 6. 1.18 mm (No. 16)72 42 17 0.60 mm (No. 30)65 29 10 0.30 mm (No. 50)56 19 5 0.15 mm (No.100)35 15 2 0.075 mm (No.200) 941(Sumber : JesseNowak@alliantenergy.com, 2004)b. Karakteristik Kimia Komposisi kimia dari bottom ash yaitu silika, alumina dan besi dengansedikit kalsium, magnesium, sulfat, dan komponen yang lain. Tabel 2.3menyajikan analisis kimia dari contoh bottom ash dari tipe batubara yang berbedadan dari kawasan yang berbeda pula.Tabel 2.3. Komposisi kimia dari Bottom Ash(prosentase berat). Tipe Tipe Bottom Ash BatubaraBitumenSub-bitumenLignitWestLokasiOhio TexasVirginia SiO253.6 45.9 47.145.470.0 Al2O3 28.3 25.1 28.319.315.9 FesO35.8 14.3 10.79.72.0 CaO0.41.4 0.4 15.3 6.0 MgO4.25.2 5.2 3.11.9 Na2O 1.00.7 0.8 1.00.6 K2O0.30.2 0.2- 0.1(Sumber : JesseNowak@alliantenergy.com, 2004)12 7. Berdasarkan data hasil dan analisa contoh batubara dari PT. Primatexcoyang diperoleh dari Sucofindo, 2005 mengenai karakteristik kimia dari bottomash dan fly ash, sebagai berikut : Tabel 2.4. Hasil analisa sampel batubaraHasilParameterSatuanMetodeBottom ashFly ashSilicon dioxide (SiO2) %32.32 44.70 ASTM D 3682Alumunium trioxide (Al2O3) %22.60 27.58 ASTM D 3682Iron trioxide (Fe2O3)% 9.228.05 ASTM D 3682Titanium dioxide(Ti O2)% 3.372.68 ASTM D 2795Calcium oxide (CaO)% 2.091.86 ASTM D 3682Magnesium oxide (MgO)% 1.130.98 ASTM D 3682Pottasium Oxide (K2O)% 1.721.71 ASTM D 3682Sodium Oxide (Na2O)% 0.460.41 ASTM D 3682Phosphorus Pentoxide (P2O3)% 0.620.69 ASTM D 2795Sulfur Trioxide (SO3)% 0.940.44 ASTM D 3682Manganese Trioxide (Mn3O4) % 0.030.02 ASTM D 3682(Sumber : PT. Sucifindo, 2005)2.4.MaterialMaterial penyusun pada beton dengan campuran bottom ash ini tidakberbeda dengan material penyusun beton pada umumnya, yaitu terdiri dari semen,agregat kasar, agregat halus, air dan bottom ash sebagai tambahan. Semua bahan-bahan diatas mempunyai karakteristik yang berbeda bila digunakan sebagai bahanadukan dalam beton. Dengan alasan ini maka perlu diketahui sifat dankarakteristik masing-masing material penyusun beton agar dalam pelaksanaannanti tidak terjadi kesalahan pemilihan dan penggunaan material, sehingga dapatmenghasilkan beton dengan kekuatan karakteristik yang dikehendaki. 13 8. 2.4.1Semen Portland (PC) Portland cement (PC) atau lebih dikenal dengan semen merupakansuatu bahan yang mempunyai sifat hidrolis, semen membantu peng