## SUSTAINABLE GREEN CONCRETE USING SHELLFISH WASTE POWDER, AND RICE HUSK ASH

## Dian Arumningsih DP
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tunas Pembangunan, Surakarta diandindin82@gmail.com
Kusdiman Joko Priyanto
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tunas Pembangunan, Surakarta
kusdiman.joko@lecture.utp.ac.id
Candra Latu Mowo
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tunas Pembangunan, Surakarta candralatu123@gmail.com

## Abstrak
Pertumbuhan dan perkembangan infrastruktur saat ini sangat pesat serta proses produksi semen  juga  menghasilkan  banyak  karbondioksida  yang  berperan  penting  dalam pemanasan  global  yang  terjadi  di  dunia  ini.  Pada  dekade  terakhir,  banyak  dilakukan inovasi terhadap beton konvensional agar memiliki kekuatan yang tinggi, awet, murah dan ramah lingkungan serta mudah dalam pengaplikasiannya di lapangan. Oleh karena itu,  diperlukan  material  baru  yang  berkelanjutan  untuk  menggantikan  produksi  semen, tetapi  material  ini  juga  diperlukan  untuk  kemampuan  kerja  yang  diperlukan  untuk membuat beton. Konsep green concrete , pemanfaatan limbah abu sekam padi, dan limbah cangkang kerang dapat menjadi solusi untuk menggantikan sebagian semen dan sebagian agregat halus. Penelitian beton inovasi ini diperoleh dengan menggunakan shellfish waste powder 10% , dan rice husk ash 10% , limbah serbuk cangkang kerang dengan unsur utama kalsium oksida (CaO), dapat menjadi substitusi agregat halus dan limbah abu sekam padi yang  memiliki  kandungan  (SiO),  dapat  digunakan  sebagai  bahan  tambahan  ataupun pengganti  sebagian  semen  dalam  pembuatan  beton,  bahan  inovasi  ini  dapat  mencapai nilai  28  hari  mencapai  25  MPa.  Dan mix  design beton  normal  25  MPa.  Dengan  target slump  test sesuai  standar  SNI  1972-2008  yaitu  30-60  mm,  Maka  mendapatkan kesimpulan dapat menjadi sumber referensi dengan memanfaatkan limbah di Indonesia, mudah didapat, dan efektif.
Kata kunci: shellfish waste powder, rice husk ash, green concrete¸ mix design

## Abstract
The  growth  and  development  of  infrastructure  is  currently  very  rapid  and  the  cement production process also produces a lot of carbon dioxide which plays an important role in global warming that is happening in this world. In the last decade, many innovations have been made to conventional concrete so that it has high strength and environmentally friendly and easy to apply in the field. Therefore, new sustainable materials are needed to replace  cement  production,  but  these  materials  are  also  required  for  the  workability required to make concrete. The concept of green concrete, the use of rice husk ash waste, and shellfish waste can be a solution to replace some cement and some fine aggregate. This innovative concrete research was obtained using shellfish waste powder 10%, and rice  husk  ash  10%,  shellfish  shell  powder  waste  with  the  main  element  calcium  oxide (CaO),  can  be  a  substitute  for  fine  aggregate  and  rice  husk  ash  waste  which  contains (SiO), can be used as an additive or partial replacement of cement in the manufacture of concrete, this innovative material can reach a value of 7 days reaching 35 MPa. And the normal mix design concrete is 30 MPa. With the slump test target according to the 1972- 2008 SNI standard, which is 30-60 mm.
Keyword : shellfish waste powder, rice husk ash, green concrete¸ mix design

## 1. PENDAHULUAN
Beton  saat  ini  merupakan  salah  satu  bahan konstruksi  yang  paling  banyak    digunakan    di dunia    sehingga    menjadi  peluang  untuk membuat aplikasi yang inovatif, beton konvensional inovasi meminimalisir semen, bisa lebih murah dan mengurangi dampak lingkungan dibandingkan  beton  biasa.  Mengingat  8  hingga 10 persen dari total emisi CO2 dunia berasal dari pembuatan  semen  (Suhendro,  2014).  Gas pemanasan global berkurang dengan mengganti semen yang menggunakan bahan kandungan dan bahan  limbah  serupa.  Serbuk  abu  sekam  padi juga  diterangkan  sebagai  susbtitusi  semen  dan serbuk  cangkang  kerang  diperlukan  sebagai substitusi  agregat  halus.  Dalam  penelitian dengan  menggunakan  serbuk  abu  sekam  padi yang juga mengandung kandungan silika diatas 70%, sebagai bahan tambahan dalam pembuatan beton  dengan  hasil  meningkatkan  kuat  tekan, menurunkan porositas dan daya serap air dalam
beton. Serta limbah abu sekam padi yang cukup banyak  ditemukan  diwilayah  Indonesia  yang memiliki  kandungan  silika  yang  tinggi  maka peneliti  mecoba  untuk  menggunakan  sebagai substitusi  semen.  Dalam  praktik  di  lapangan, semakin meningkatnya jumlah konstruksi beton yang  ada  maka  akan  mempersulit  campuran beton  melewati  tulangan-tulangan  tersebut, meningkatkan  resiko  beton  tidak  mengalami pemadatan  yang  sempurna,  dan  membutuhkan waktu  yang  cukup  lama.  Untuk  mengatasi masalah  tersebut  inovasi  dapat  dianggap  unsur pembangunan  berkelanjutan  karena  ramah lingkungan dan sedang banyak digunakan dalam praktek green building . Beton dengan pemanfaatan  limbah  serbuk  cangkang  kerang (shellfish waste powder), dan limbah abu sekam padi  ( rice  husk  ash )  tidak  hanya  digunakan sebagai  bahan  tambahan  ataupun  pengganti untuk pembuatan beton ramah lingkungan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
A. Sustainable Green Concrete
Sustainable  green  concrete adalah  topik revolusioner  dalam  sejarah  industri  beton.  Ini pertama kali ditemukan di Denmark pada tahun 1998. Ini adalah konsep berpikir lingkungan ke dalam  beton  yang  mempertimbangkan  setiap aspek dari bahan baku hingga cara memproduksi lebih dari desain campuran untuk desain struktural, konstruksi, dan umur. Green concrete sangat  murah  untuk  diproduksi, karena produk limbah yang digunakan sebagai pengganti  sebagian  semen,  biaya  untuk pembuangan limbah dihindari, konsumsi energi dalam  produksi  lebih  rendah,  dan  daya  tahan yang  lebih  besar. Green  concrete adalah  jenis beton  yang  menyerupai  beton  konvensional tetapi produksi atau penggunaan beton tersebut memerlukan  jumlah  minimal  energi  dan  tidak
menyebabkan  bahayakan  lingkungan  serta bahan  agregat  daur  ulang,  mengurangi  beban tambahan  di  tempat  pembuangan  sampah  dan meringankan  pemborosan  agregat. Green concrete dapat  dianggap  unsur  pembangunan berkelanjutan karena ia sendiri ramah lingkungan  banyak  digunakan  dalam  praktek green building . (Ernst  Worrell, 2001). Campuran unsur-unsur pembentuk beton harus ditetapkan sedemikian rupa, sehingga menghasilkan beton segar ( fresh concrete ) yang mudah dikerjakan ( workability ) dan memenuhi kuat  tekan  rencana  setelah  beton  mengeras ( hardened  concrete ),  serta  cukup  ekonomis. (Rika, 2011).

## B. Shellfish Waste Powder
Kerang  adalah  salah  satu    hewan    lunak ( Mollusca ) kelas bivalvia atau pelecypoda .
Menurut (Setyaningrum,2009) Kulit kerang merupakan  bahan  sumber  mineral  yang pada  umumnya    berasal  dari  hewan  laut berupa  kerang  yang  telah  mengalami penggilingan  dan  mempunyai  karbonat tinggi.  Kandungan  kalsium  yang  berada dalam  cangkang  kerang  adalah  38%.
Berdasarkan  penelitian  dari  Intan,  dkk (2012)  menyebutkan  kisaran  rata-rata kelimpahan kerang darah di laut Indonesia yaitu  118,3-48,3  Ind/m 2 .  Penelitian  dari (Mulki.  2014)  bahwa  pertumbuhan  kerang darah lebih difokuskan dalam pertumbuhan cangkang  sehingga  berat  cangkang  lebih besar  dari  pada  berat  daging  kerang tersebut.  Ukuran  maksimum  cangkang kerang  darah  adalah  3  cm.  Pada  cangkang kerang darah terdapat kandungan CaO atau Kalsium Oksida sebesar 67,072%
(Mariyam,  2006).  Disajikan  gambar  1
Limbah cangkang kerang.
Gambar 1 Limbah cangkang kerang.
CaO  merupakan  katalis  heterogen,  yang dapat  digunakan  sebagai  proteksi  katodik yang memberikan banyak keuntungan yaitu lebih  ramah  lingkungan,  lebih  murah,  dan
tidak  bersifat  korosif  (Georgogianni,  dkk., 2009).  Disajikan  Tabel  1  kandungan  kimia Shellfish waste powder Sumber : Balai Riset dan Standarisasi Industri Surabaya
Tabel 1 kandungan kimia Shellfish waste powder

## C. Rice Husk Ash
Abu  sekam  merupakan  limbah  dari penggilingan padi yang belum dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat. Hasil pembakaran sekam padi memiliki  kandungan  silika  yang  cukup besar  yaitu  93%  dan  hampir  sama  dengan kandungan  silika  yang  terdapat  pada mikrosilika buatan pabrik (Swamy,   1986). Abu  sekam  padi  memiliki  unsur  yang berguna  untuk meningkatkan  mutu  beton, mengandung  silika  yang tinggi,  bila unsur dicampur dengan semen akan
menghasilkan  kekuatan  yang  lebih  tinggi (Ika  Bali,  Agus  Prakoso.  2002  hal  76).  Di sisi  lain,  jumlah  abu  sekam  yang  tersedia lebih  banyak  dan  mudah  diperoleh, khususnya  di  Asia.  Pada  2019,  total produksi beras dunia mencapai 499,07 juta metrik  ton.  Sekitar  20-30%  berat  gabah merupakan  sekam  padi  dan  kadar  abu sekam  sekitar  13-29%  dari  komposisi
Senyawa                           Kadar (%) CaCO3 77.5 SiO2 0,60 Fe2O3 0.14 MgO 0.56 Al2O3 0.71
sekam  padi  yang  selalu  dihasilkan  setiap kali sekam dibakar (Hara, 1996). Disajikan gambar 2 limbah abu sekam padi
Gambar 2 limbah abu sekam padi
Disajikan tabel 2 dengan kimia Limbah abu sekam padi
Unsur
SiO 2 % 72,28 Al 2 O 3 % 0,37 Fe 2 O 3 % 0,32 CaO % 0,65 Hilang Pijar % berat 21,43
Tabel 2 Kandungan kimia Limbah abu sekam padi

## 3. METODE PENELITIAN

## A. Tempat pelaksanaan
Pengujian  dan  pelaksanaan,  uji  coba trial di Laboratorium  Fakultas  Teknik  Universitas Tunas Pembangunan Surakarta.

## B. Metode pengumpulan data
Dalam  bab  ini,  penggunaan  material  untuk substitusi  semen  dan  pengganti  agregat  halus akan dianalisis. Kandungan semen dalam beton dikurangi  dan  diganti  dengan  menggunakan 10%  abu  sekam  padi  dan  limbah  serbuk cangkang  kerang  10%  disubstitusikan  sebagai
pengganti  aggregate  halus,  menciptakan beton ramah  lingkungan.  Teknik  pengumpulan  data pada  penelitian  ini  dilakukan  dengan  tinjauan pustaka dan melakukan beberapa percobaan di laboratorium  Fakultas  Teknik  Universitas
Tunas Pembangunan Surakarta. Tujuan mempelajari tinjauan literatur dan
bereksperimen  di  laboratorium  adalah  untuk mengumpulkan  data  yang  relevan  yang  akan diterapkan dalam penelitian.
C. Data material dan bahan yang digunakan

## a. Semen
Semen adalah pengikat, zat yang digunakan dalam konstruksi yang mengeras serta dapat mengikat  bahan  lain  menjadi  satu.  Unsur terpenting dalam semen adalah:
1. Tricalcium Silikat (C 3 S)
2. Dicalcium Silikat (C 2 S)
3. Tricalcium Aluminate (C 3 A)
4. Tetracalcium Aluminoferrite (C 4 AF)
Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah dari PCC Semen Tiga Roda dengan berat jenis 3.15
b. Aggegate Halus
Aggregate halus sering disebut dengan pasir. Agregat  halus  berfungsi  sebagai  pengisi yang  berasal  dari  pasir  alam.  Berdasarkan pengujian material aggregate halus, persyaratan  agregat  halus  untuk  campuran beton adalah:
1. Aggregate halus  tidak  boleh  mengandung lebih dari 5% tanah liat.
2. Tempat penyimpanan pasir harus dipisahkan dari material lainnya.
3. Pasir  yang  digunakan  adalah  Muntilan  dari Merapi
4. Gravity Spesific: 2,6
c. Aggegate Kasar
Aggregate kasar  yang  sering  digunakan dalam  campuran  beton  adalah  kerikil  dan batu pecah. Agreggate kasar adalah partikel yang  tertahan  pada  saringan  4,75  mm. Kualitas agreggate kasar  dapat  diukur dengan  uji  abrasi  Los  Angeles  dimana hasilnya  tidak  boleh  lebih  dari  50%  dari berat  awalnya  (ENI  12620).  Pasir  yang tersedia  secara  lokal  dari  Klaten  digunakan dengan  berat  jenis  2,65,  Persyaratan aggregate kasar  untuk  campuran  beton adalah:
1. Agreggate kasar  berasal  dari  partikel  tajam dan keras, kedap air, dan berbentuk kubus..
2. Split yang  digunakan  adalah  Sentolo,
Yogyakarta.
3. Agreggate kasar  tidak  boleh  mengandung lebih  dari  1%  tanah  liat  terhadap  berat keringnya.

## d. Air
Air  diperlukan  pada  pembuatan  beton  untuk memicu  proses  kimiawi  semen,  membasahi agregat  dan  memberikan  kemudahan  dalam pekerjaan  beton.  Syarat  air  yang  dapat digunakan  adalah  bersih,  bebas  dari  bahan organik  seperti  minyak,  garam,  alkali,  atau bahan  lainnya  yang  dapat  merusak  beton. Sebaiknya  dipakai  air  tawar  yang  dapat diminum. Air yang digunakan dalam
pembuatan beton tidak boleh mengandung ion klorida  dalam  jumlah  yang  membahayakan (ACI 318-89:2-2)

## e. Consol P102HE
Consol  P102  HE  adalah  superplasticizer  unik serbaguna yang sangat cocok untuk mengoptimalkan siklus curing dengan memerpendek  waktu  curing  atau  mengurangi waktu  curing  produksi  beton  pracetak.  Selain itu,  ini  memberikan  pengurangan  air  yang sangat  tinggi,  kekuatan  awal  yang  tinggi  dan karakteristik aliran yang sangat baik.
P102 HE digunakan untuk :
1. Berbagai macam aplikasi yang memerlukan  pengembangan  kekuatan awal.
2. Beton dengan ultra high water reduction (hingga 30%).
3. Beton dengan performa tinggi.
Manfaat  Consol  P102  HE  menawarkan keuntungan sebagai berikut :
a).  Kapasitas  reduksi  air  yang  tinggi dibandingkan superplasticizer yang lain.
b).  Permeabilitas rendah dan beton tahan lama
c).  Aliran untuk kemudahan penempatan dan pemadatan
d). Mengoptimalkan siklus curing dengan memerpendek  waktu curing atau mengurangi waktu curing.
Tabel 3 pengujian aggregate halus
Tabel 4 pengujian aggregate kasar Berat No.
Ayakan Berat Ayakan + Berat Tertahan Tertahan Lolos Ayakan  Agregat  Agregat (Gram) (Gram) (Gram) (%) Kumulatif(%) (%) 2.36 mm 570 725 155 8.28877 8.2887701 91.7112 1.18 mm 495 670 175 9.35829 17.647059 82.3529 0.6 mm 535 1065 530 28.3423 45.989305 54.0107 0.3 mm 455 1050 595 31.8182 77.807487 22.1925 0.15 mm 485 775 290 15.508 93.315508 6.68449 0.075mm  465 520 55 2.94118 96.256684 3.74332 Dasar 350 405 55 2.94118 99.197861
0.80214 No. Ayakan Berat Ayakan (Gram) Berat Ayakan
+
Agregat
(Gram)
Berat Agregat (Gram) Tertahan (%)
Tertahan
Kumulatif(%) Lolos (%) 20.0 mm 1250 1275 25 0.608273 0.608273 99.3917 14.0 mm 1070 2775 1705 41.48418 42.09246 57.9075 10.0 mm 1055 3030 1975 48.05353 90.14599 9.85402 5.0 mm 1145 1535 390 9.489051 99.63504 0.36496 2.36 mm 1070 1075 5 0.121655 99.75669 0.24331 dasar 1000 1000 0 0 0 0

## D. Mix Design
Tabel  3.3  Perhitungan Mix  design beton inovasi menggunakan metode SNI 7656-2012
Mutu Berat jenis Satuan Semen pcc 3150 Kg/m³ Rice husk ash 2121 Kg/m³ Pasir 2600 Kg/m³ Split 2650 Kg/m³ Shellfish waste powder 2350 Kg/m³ Water Binder w/b (Fas) 0,45% Material Volume Volume 1 m³ (Kg) Silinder (0,0052) Kg Kadar udara 1% 1% Kadar air 150 1,017 Semen pcc 300 2,028 Rice husk ash 33,34 0,225 Agreggate halus (pasir) 835,871 5,650 Shellfish waste powder 84 0,5674 Superplasticizer 14,636 98,94 Agreggate kasar (split) 985,243 6,660
Pengujian berat jenis dilakukan berdasarkan  pengujian  dilaboratorium mengacu pada SNI 13-6717-2002

## E. Alur Penelitian
Gambar 7 Alur Pembuatan Beton

## I. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Rencana Anggaran Biaya (RAB)
Tabel  4.1  Rencana  Anggaran  Biaya  Pembuatan Beton Self compacting concrete sumber : HSPK Kota Surakarta
B. Analisis  Dampak  beton  inovasi  ramah lingkungan :
a. Aspek Ekonomi
Dengan menggunakan serbuk cangkang kerang dan  abu  sekam  padi  dapat  menghemat  biaya dibandingkan  dengan  menggunakan  beton konvensional dapat menekan biaya penggunaan yang  berlebihan  dalam  pembuatan  beton sebesar Rp. 199,115 / m 3 . Hal ini menunjukkan cukup  banyak,  selain  memanfaatkan  bahan- bahan  yang  menjadi  limbah  yang  mudah didapatkan.
b. Aspek lingkungan
Serbuk  cangkang  kerang  biasanya  tidak digunakan  pada  saat  setelah  menjadi  bahan konsumsi. Sebagian besar dibuang karena tidak ada  yang  tahu  cara memanfaatkan  limbah
serbuk  cangkang  kerang  dan  abu  sekam  padi, yang sering dibuang ke sungai dan mencemari. lingkungan,  jadi  ini  adalah  salah  satu  solusi untuk masalah analisis dampak. lingkungan di Indonesia  yang  akan  dikembangkan,  Produksi semen menyumbang 5-7% emisi karbondioksida  (Sakai  2008).  Penggunaan bubuk  limbah  batu  bata  sebagai  SCM ( supplementary  cementitious  material )  dapat mengurangi biaya produksi beton. Mereka bisa memproduksi beton dengan biaya lebih murah. Pemanfaatan  limbah  material  ini  dapat mengurangi  pemanasan  global,  mengurangi jumlah limbah yang ada, karena abu sekam padi bertambah setiap tahun dan karena seperti yang kita ketahui bahwa produksi semen merupakan penyumbang  gas  karbondioksida  terbesar  di dunia  maka  akan  membahayakan  lingkungan. dengan  mengurangi, membarui,  menggunakan kembali,  dan  mendaur  ulang  berdasarkan konsep 4R (Reduce, Refurbish, Reuse, Recycle)
c. Aspek Penerapan di masyarakat Berdasarkan  penelitian  dengan  pemanfaatan limbah  khas  daerah  yaitu  limbah  serbuk cangkang  kerang  dan  abu  sekam  padi  yang mampu  mengurangi  pencemaran  lingkungan serta  memliki  dampak  positif  terhadap masyarakat,  karena  masyarakat  bisa  berkerja sama  dengan  penguasaha  seafood  terutama yang  memakai  kerang  yang  ada  di  wilayah Indonesia  serta  bekerja  sama  dengan  pihak petani apabila memiliki limbah.
Tim Harga Kebutuh an per Kebutu han
Satuan (Kg) m³ per m³ Kadar Air 6 150,45 903, Rp 150,45  Rp        903, Semen PCC 1,500 300 450000, Rp 333,34  Rp  500010, Agregat halus 1,000 836 835871, Rp 993,352  Rp  993352, Agregat Kasar (Split) 150 985 147786, Rp 985 Rp  147786, Rice husk ash 75 33,34 2501, Rp - - Shellfish waste powder 70 83,94 5876, Rp - - Total Rp 1442936,5,  Total  Rp1642051,
Save 199115, Rp BETON BETON KONVENSIONAL Harga Harga Material
C. Tabel  hasil  pengujian  limbah  terhadap beton.
a. Pengujian Rice husk ash b. Pengujian shellfish waste powder
No. Presentase SFWP Compressive Strength 1 Day (MPa) 1 0% 3 2 5% 4,75 3 10% 6,9 4 15% 5,5 5 20% 3,5

## II. KESIMPULAN/RINGKASAN
1. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, shellfish  waste  powder dapat digunakan sebagai pengganti agregat halus sedangkan rice husk ash digunakan sebagai substitusi semen.
2. Pengaruh  limbah shellfish  waste  powder yaitu tidak terjadi penurunan kekuatan dan dapat  meningkatkan workability jika dibandingkan  dengan  beton  tanpa  limbah shellfish waste powder ..
3. Pemakaian dalam jumlah besar mengurangi  produksi  semen,  sehingga
menggurangi  gas  rumah  kaca  yang dihasilkan dari produksi semen.
4. Dengan  menggunakan  limbah  serbuk cangkang kerang ( shellfish waste powder ) dan  abu  sekam  padi  ( rice  husk  ash) akan menghemat  waktu,  ekonomis  serta  ramah lingkungan.
5. Pemanfaatan  limbah  serbuk  cangkang kerang  dan  abu  sekam  padi  untuk  beton inovasi akan menghemat pembuatan beton sebesar Rp  199.115,00

## DAFTAR PUSTAKA
Nugraha, P., Antoni, 2004. Teknologi Beton.Yogyakarta: ANDI
Reni, Y.C., Hastuti, R., Darmawan, A., Kajian
Pengaruh  Penambahan  Kalsium  Oksida (CaO)  terhadap  Suhu  Reaksi  dan  Kuat
Tekan Semen Portland , Semarang: Universitas Diponegoro.
Suhendro,  B.  2014.  Menuju  Green  Concrete untuk  lingkungan  berkelanjutan  yang  lebih baik. Procedia Engineering, 95, 305-3
Setyaningrum,  S.  H.  I.,  Wahyuni.,  dan Sukamto.  2009.  Pemanfaatan  Kalsium Kapur dan Kulit Kerang untuk Pembentukan Cangkang  dan  Mobilisasi  Kalsium  Tulang pada  Ayam  Kedu.  Seminar  Nasional Teknologi  Peternakan  dan  Veternier.  675- 676.
Swamy,  R.N.  (1986)  Cement  Replacement Materials. Surrey University Press, Surrey.
A.  B.  R.  Mulki,  C.  A.  Suryono,  and  J. Suprijanto,  "Variasi  Ukuran  Kerang  Darah (Anadara  granosa)  di  Perairan  Pesisir Kecamatan Genuk Kota Semarang," Journal
No.  Presentase RHA Compressive Strength 1 Day (MPa) 1 0% 4 2 5% 5,2 3 10% 5,31 4 15% 7,3 5 20% 6,41
of Marine Research, vol. 3, no. 2, pp. 122- 131, May. 2014.
Maryam, S. 2006. Pengaruh Serbuk Cangkang Kerang Sebagai Filter Terhadap Sifat- Sifat dari Mortar. Skripsi. FMIPA. USU