Perilaku
Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Campuran Limbah Plastik
HDPE
(Compressive
and Tensile Strength Behavior of Concrete Filled with HDPE Waste)
BAGUS
SOEBANDONO, AS’AT PUJIANTO, DANAR KURNIAWAN
ABSTRACT
Concrete
is one of the most commonly used materials for construction. Due to the
increased of concrete demand, the need for alternative material to substitute
natural aggregate becomes crucial. In this study HDPE plastic waste was used as
artificial aggregate. HDPE was mixed with natural coarse aggregate at variation
of 0%, 10%, 15% and 20%. Compressive test and split tensile tests were
performed on concrete age of 28 days. The compressive strength of concrete
decreased with the addition of HDPE levels. The result shows that the highest
value of compressive strength was 27,88 MPa on 0% HDPE and the lowest value was
11,08 MPa on 20% HDPE mixture. The highest split tensile strength achieved by
normal concrete of 2,71 MPa. Split tensile strength of concrete gradually
decreased with the addition of HDPE variations. The lowest value of tensile
strength was obtained from variation of 20% HDPE plastic waste that is equal to
1.72 MPa. From the analysis it can be concluded that the replacement of coarse
aggregate crushed stone with HDPE plastic waste reduce split tensile strength
of concrete.
Keywords: HDPE,
compressive strength value, Tensile strength value.
PENDAHULUAN
Pembangunan
di bidang konstruksi saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Hal ini
tidak lepas dari tuntutan dan kebutuhan masyarakat terhadap infrastruktur yang
semakin maju, seperti jembatan dengan bentan yang panjang, gedung bertingkat
tinggi dan fasilitas lainnya. Beton merupakan salah satu pilihan sebagai bahan
dasar struktur dalam konstruksi bangunan.
Pada
umumnya beton tersusun dari semen, agregat halus, agregat kasar dan air. Namun
seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, bahan penyusun
beton juga ikut berubah. Salah satu contohnya adalah dengan dimasukkannya bahan
tambah ataupun bahan pengganti dalam beton. Pemanfaatan limbah plastik untuk
campuran beton merupakan salah satu langkah untuk mengurangi permasalahan
limbah plastik yang sampai saat ini belum bisa diatasi.
Dalam
penelitian ini digunakan limbah plastik High Density Polyethylene (HDPE).
Polyethylene dihasilkan dari proses polimerisasi molekul-molekul gas ethylene
secara bersama-sama membentuk rangkaian panjang molekul sampai menjadi bentuk
plastik (polimer). Ada 3 jenis Polyethylene, yaitu LDPE, MDPE dan HDPE. LDPE
dan MDPE dihasilkan dari proses bertekanan tinggi, sedangkan HDPE dihasilkan
dengan proses bertekanan rendah (Campbell, 1996). Menurut Wibowo (2005),
penambahan serat Poyethylene ke dalam campuran beton dengan kadar 0,3%
meningkatkan kuat tekan sebesar 20,36%, meningkatkan kuat tarik belah sebesar
2,05%, meningkatkan nilai kapasitas momen balok sebesar 15,79% dan meningkatkan
nilai toughness sebesar 318,61%.
Pratikto
(2010) melakukan penelitian beton ringan menggunakan agregat limbah botol
plastik jenis PET (Polyethylene Terephthalate). PET dapat dijadikan sebagai
pengganti agregat kasar pada beton ringan melalui proses pemanasan, pendinginan
dan pemecahan. Proses pengadukan berbeda dengan cara pengadukan pada beton normal.
Pengadukan dimulai dengan memasukkan agregat pasir, semen dan 50% air ke dalam
mixer, kemudian diikuti oleh additive 50% dan diaduk selama 5 menit. Sisa air
dan additive dimasukkan ke dalam mixer dan diaduk selama 5 menit berikutnya.
Agregat PET dimasukkan terakhir sedikit demi sedikit. Dari penelitian ini
didapatkan rasio perbandingan untuk campuran setiap m3 beton ringan struktural
adalah semen sebanyak 263 kg, pasir sebanyak 420 kg, air sebanyak 279 kg dan
agregat PET sebanyak 559 kg pada pemakaian additive sebanyak 50 ml. Kekuatan
tekan yang dihasilkan adalah 17,49 MPa dengan kuat tarik belah 1,15 MPa.
Sehingga beton ringan ini dapat dikategorikan sebagai beton struktural.
Kekuatan tarik belah yang dihasilkan tidak lebih dari 10% kekuatan tekan, yaitu
1,15 MPa.
Lestariono
dan Mahendya (2008) meneliti tentang penggunaan limbah botol plastik (PET)
sebagai campuran beton untuk meningkatkan kapasitas tarik belah dan geser. Dari
hasil penelitian terhadap beton segar dapat disimpulkan bahwa dengan
bertambahnya kadar cacahan botol plastik PET yang dicampur dalam campuran
beton, maka akan cenderung terjadi penurunan pada nilai slump. Dari hasil
pengujian terhadap beton yang telah mengeras didapatkan hasil dengan penambahan
cacahan botol plastik PET optimum sebesar 0,5% terjadi peningkatan kuat tarik
belah sebesar 25,44% pada umur 7 hari, sedangkan pada umur 28 hari peningkatan
optimum pada 0,7% yaitu sebesar 19,39%. Pada kuat geser peningkatan kekuatan
optimum terjadi pada 0,5% yaitu sebesar 37,19%. Beton merupakan komponen
struktur yang bahan penyusunnya terdiri dari semen hidrolik (portland cement),
agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture dan additive).
Nawy mendefinisikan beton sebagai sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawi dari
material pembentuknya (Mulyono, 2004).
Tujuan
dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku nilai kuat tekan dan kuat
tarik belah beton dengan campuran limbah plastik HDPE sebagai pengganti
sebagian agregat kasar. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah
struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin
tinggi pula mutu beton yang dihasilkan (Mulyono, 2004). Kuat tekan beton adalah
perbandingan antara beban dan luas penampang beton. Kuat tekan beton (fc’)
dihitung dengan menggunakan Persamaan 1.
dengan:
fc’ : kuat tekan
beton (MPa)
P : beban tekan
(N)
A : luas penampang
benda uji (mm2)
Uji
kuat tarik dilakukan dengan memberikan tegangan tarik pada beton secara tidak
langsung. Spesimen silinder direbahkan dan ditekan sehingga terjadi tegangan
tarik pada beton. Uji ini disebut juga Splitting test atau Brazillian test
karena metode ini diciptakan di Brasil.
Tegangan tarik
tidak langsung dihitung dengan Persamaan 2.
(2)
dengan:
T : kuat tarik
beton (MPa)
P : beban hancur
(N)
L : panjang
spesimen (mm)
D : diameter
spesimen (mm)
METODE
PENELITIAN
Bahan
Bahan-bahan
penyusun campuran beton yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1. Semen portland
normal (Type I) merk Tiga Roda kapasitas 40 kg.
2. Agregat kasar
berupa batu pecah (split) dengan ukuran 20 mm dari Clereng, Kulon Progo.
3. Agregat halus
(pasir) berupa agregat alami dari Gunung Merapi.
4. Limbah plastik
HDPE dengan ukuran lolos saringan 19 mm dan tertahan saringan 4,75 mm sebagai
pengganti agregat kasar dari Yu Ping Plastik, Surakarta (Gambar 1).
GAMBAR 1. Limbah plastik HDPE
5. Air dari
Laboratorium Teknologi Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Alat
Alat
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini dari mulai pemeriksaan bahan dan
pengujian benda uji, antara lain:
1. Mesin uji tekan
Merk Hung Ta 8391 PC dengan kapasitas 2000 kN dan Mesin uji Tarik beton Merk
Hung Ta 8502 MC kapasitas 300 kN, digunakan untuk menguji dan mengetahui berapa
kuat tekan dan kuat tarik dari beton yang dibuat.
2. Cetakan beton
berbentuk silinder dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm.
3. Drum
Mixer/Molen, digunakan untuk mencampur dan mengaduk campuran bakalan benda uji.
4. Mesin Los
Angeles, untuk menguji tingkat keausan agregat kasar.
5. Perlengkapan
alat untuk pembuatan beton berupa saringan, oven, timbangan, gelas ukur,
kerucut Abrams, sekop, cetok, talam, mistar dan kaliper.
Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan
Penelitian Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
1. Pemeriksaan
bahan campuran beton
a. Pemeriksaan
agregat halus (pasir) meliputi pemeriksaan gradasi (SK SNI 03-1968-1990), kadar
air (SK SNI 03-1971-1990), berat jenis (SK SNI 03-1970-1990), berat satuan dan
kadar lumpur.
b. Pemeriksaan
agregat kasar (split) meliputi pemeriksaan kadar air (SK SNI 03-1971-1990),
berat jenis (SK SNI 03-1968-1990), keausan (SK SNI 03-2417-1991), berat satuan
dan kadar lumpur.
c. Pemeriksaan
agregat kasar (limbah plastik HDPE). Dalam penelitian ini tidak dilakukan
pemeriksaan secara khusus terhadap agregat limbah plastik HDPE. Pemeriksaan
yang dilakukan hanya pemeriksaan ukuran agregat.
2. Perancangan
campuran beton
Perancangan
campuran bahan-bahan susun beton (mix design) dilakukan berdasarkan SK SNI
03-2834-2002 (Tjokrodimuljo, 2007). Penelitian ini menggunakan 4 variasi
campuran agregat limbah plastik HDPE, yaitu 0% (beton normal), 10%, 15% dan 20
%. Untuk setiap variasi direncanakan masing-masing 6 sampel dengan ketentuan 3
sampel untuk uji kuat tekan beton dan 3 sampel untuk uji kuat tarik belah.
3. Pengadukan /
pencampuran bahan-bahan beton adalah proses pencampuran bahan-bahan dasar
beton, yaitu semen, air, pasir, kerikil dan agregat limbah plastik HDPE. Pada
penelitian ini pengadukan menggunakan mesin (molen). Kerikil dan pasir dicampur
terlebih dahulu sampai bercampur. Selanjutnya semen dimasukkan ke dalam molen.
Setelah bercampur rata, air dimasukkan setengah takaran dahulu kemudian air
sisa dimasukkan. Pengadukan dilakukan selama 2-3 menit. Untuk beton dengan
campuran agregat limbah plastik HDPE, agregat limbah plastik dimasukkan setelah
campuran beton tercampur rata dan dimasukkan sedikit demi sedikit sampai
tercampur rata.
4. Pengujian slump
5. Pencetakan beton
6. Perawatan benda uji
7. Pengujian kuat tekan dan kuat
tarik beton pada saat beton beerumur 28 hari.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pemeriksaan Agregat
Dari hasil pemeriksaan gradasi yang
dilakukan, agregat halus (Pasir Merapi) termasuk dalam daerah gradasi no. 1,
yaitu pasir kasar dengan modulus halus butir sebesar 3,274 seperti yang
terlihat pada Gambar 3.
TABEL 1. Hasil pemeriksaan bahan agregat halus
|
Jenis Pemeriksaan
|
Hasil
|
|
Kadar air
Berat jenis
Penyerapan air
Berat satuan
Kadar lumpur
|
1,01%
2,67
1,01%
1,61 gr/cm3
6,5%
|
TABEL
2. Hasil pemeriksaan bahan agregat kasar
|
Jenis Pemeriksaan
|
Hasil
|
|
Kadar air
Berat jenis
Penyerapan air
Keausan butir
Berat satuan
Kadar lumpur
|
1,01%
2,69
0,4%
18,5%
1,57 gr/cm3
1,9%
|
Hasil Perancangan Campuran Beton
Rangkuman
hasil perancangan campuran beton ditampilkan pada Tabel 3 dan Tabel 4.
TABEL 3. Hasil perancangan
untuk 1 m3 adukan beton normal
|
Jenis Beton
|
Air
(liter)
|
Semen
(kg)
|
Agregat Halus (kg)
|
Agregat Kasar (kg)
|
|
Normal
|
204,9
|
372,5
|
888,2
|
924,4
|
Hasil
Uji Nilai Slump
Hasil uji slump dari setiap variasi
ditampilkan pada Tabel 5.
TABEL
5. Hasil uji slump
|
Jenis beton
|
Nilai Slump
(cm)
|
|
Normal Proporsi 10%
HDPE Proporsi 15%
HDPE Proporsi 20%
HDPE
|
7,5
2,5
1,0
0,2
|
Dari
Tabel 5 dapat disimpulkan bahwa penambahan limbah plastik HDPE ke dalam beton
sebagai pengganti sebagian agregat kasar (split) akan menurunkan nilai slump
yang dihasilkan. Nilai slump yang kecil berarti adukan beton semakin kental dan
semakin sulit dikerjakan.
Hasil
Uji Kuat Tekan Beton
Pengujian
ini dilakukan pada 3 buah benda uji silinder beton untuk setiap variasi
betonnya. Hasil uji kuat tekan beton diambil berdasarkan rata-rata kuat tekan
tiga benda uji tersebut. Hasil uji selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4.
TABEL
4. Hasil Kebutuhan bahan susun beton untuk 1 adukan (7 benda uji)
|
Jenis beton
|
Air (liter)
|
Semen
(kg)
|
Agregat halus (kg)
|
Agregat kasar (kg)
|
Plastik HDPE (kg)
|
|
Normal
|
7,602
|
13,818
|
32,949
|
34,293
|
-
|
|
Proporsi
10% HDPE
|
7,602
|
13,818
|
32,949
|
30,87
|
3,423
|
|
Proporsi
15% HDPE
|
7,602
|
13,818
|
32,949
|
29,148
|
5,145
|
|
Proporsi
20% HDPE
|
7,602
|
13,818
|
32,949
|
27,44
|
6,853
|
|
Total
|
30,41
|
55,272
|
131,796
|
121,751
|
15,421
|
Dari
Gambar 4 dapat dilihat bahwa beton normal dengan campuran limbah plastik 0%
mempunyai nilai kuat tekan beton tertinggi, yaitu sebesar 27,88 MPa. Sedangkan
nilai kuat tekan terendah dicapai oleh beton dengan campuran limbah plastik
sebesar 20% sebesar 11,08 MPa. Nilai kuat tekan beton menurun seiring dengan
penambahan kadar limbah plastik HDPE. Hal ini disebabkan karena permukaan dari
limbah plastik HDPE licin dan halus, sehingga ikatan antara partikel penyusun
beton kurang kuat dibanding dengan beton normal. Selain itu dari segi kekuatan
limbah plastik HDPE lebih lunak dibanding dengan batu pecah.
Hasil Uji Kuat Tarik Belah Beton
Hasil
uji kuat tarik belah dapat dilihat pada Gambar 5. Pada gambar tersebut tampak
bahwa kuat tarik belah tertinggi dicapai oleh beton normal sebesar 2,71 MPa.
Kekuatan tarik belah beton berangsur menurun seiring dengan penambahan variasi
limbah plastik HDPE. Nilai kuat tarik belah terendah didapatkan dari beton
dengan variasi limbah plastik HDPE 20%, yaitu sebesar 1,72 MPa. Dari hasil
analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan penggantian agregat kasar batu
pecah dengan limbah plastik HDPE menurunkan kuat tarik belah beton.
KESIMPULAN
1. Nilai
kuat tekan beton menurun seiring dengan penambahan kadar limbah plastik HDPE.
Kuat tekan rata-rata untuk variasi campuran agregat kasar limbah plastik HDPE
0% (normal), 10%, 15% dan 20% berturut-turut sebesar : 27,88 MPa; 15,67 MPa;
14,96MPa; 11,08 MPa.
2. Nilai kuat tarik
beton menurun seiring dengan penambahan kadar limbah plastik HDPE.Kuat tarik
rata-rata untuk variasi campuran agregat kasar limbah plastik HDPE 0% (normal),
10%, 15% dan 20% berturut-turut sebesar : 2,71 MPa; 2,34 MPa; 2,01 MPa; 1,72
MPa.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, P. D.Q.
(1996). Plastic Component Design, New York: Industrial Press Inc.
Lestariono,
Bambang Mahendya (2008). Penggunaan Limbah botol plastik (PET) sebagai campuran
beton untuk meningkatkan kapasitas tarik belah dan geser, Perpustakaan Universitas
Indonesia, Universitas Indonesia.
Mulyono, T. (2004). Teknologi Beton,
Yogyakarta: Andi Offset.
Pratikto (2010). Beton Ringan
Ber-agregat Limbah Botol Plastik jenis PET (Polyethylene Terephthalate),
Politeknik Negeri Jakarta. Tjokrodimuljo, K. (2007). Teknologi Beton, KMTS FT
UGM, Yogyakarta. Wibowo (2005). Kapasitas Lentur, Toughness, dan Stiffness
balok beton berserat polyethylene, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sebelas Maret.
PENULIS:
Bagus Soebandono, As’at Pujianto
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jalan Lingkar Selatan, Bantul
55183, Yogyakarta. Email: bagus_soe@yahoo.com
Danar Kurniawan
Alumni Program Studi Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jalan Lingkar Selatan,
Bantul 55183, Yogyakarta.
Sumber : http://journal.umy.ac.id/index.php/st/article/viewFile/435/585#page=4&zoom=auto,-107,842
Komentar
Posting Komentar