## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X

## Material Inovatif Ramah Lingkungan: Pemanfaatan Komposit Abu
Serabut Kelapa dan Fly Ash pada Pasta Semen
Ridho Bayuaji, Riky Wahyu Kurniawan, Abdul Karim Yasin, Herta Ahsani Takwim Fatoni, Faizah Maulidya Afifah Lutfi
Program Studi Diploma Teknik Sipil FTSP ITS, Surabaya
Email: bayuaji@ ce.its.ac.id

## Abstract
Indonesia  is  famous  for  its  local  materials  wealth.  However,  these  material  have  not  been  fully utilized  for  concrete  technology.  It  is  well  known  that  concrete  is  the  backbone  material  in  the construction  of  infrastructure.  The  main  ingredient  of  concrete  is  cement;  a  material  strongly criticized  by  environmentalists  for  the  manufacture  of  cement  produces  significant  CO 2 .  On  the other  hand,  in  the  cement  material  contains  material  that  can  be  used  as  material  innovations, CaOH.    CaOH  can  react  with  pozzolan  materials  and  produce  strongth  and  durable  products, CSH.  Pozzolan materials  used  in  this  study  were  coconut  fibers  ash  and  fly  ash. These materials were used as composite pozzolan to get strength of cement paste at 3 and 7 days using SNI  - 03- 1974-1990. This study concluded that the optimum composition of coconut fiber ash and fly ash to substitute 30% of cement was  25% of coconut fibers ash and 5% fly ash.
Keyword: coconut fiber ash, fly ash, pozzolan,  compressive strength, cement paste.

## Abstrak
Indonesia  memiliki  kekayaan  material  lokal  yang  berlimpah  dan  belum  dimanfaatkan  secara maksimal  pada  teknologi  beton.  Beton  adalah  material  utama  di  bidang  konstruksi.  Konsep utama material beton tersusun dari bahan pengikat dan pengisi. Semen, bahan pengikat utama beton  yang  disorot  oleh  pemerhati  lingkungan  sebagai  salah  industri  yang  tidak  ramah lingkungan  oleh  karena  pembakaran  bahan  baku  semen  di  kiln  memerlukan  energi  sampai dengan  suhu  1450o  C  dan  keluarannya  adalah  limbah  udara  CO 2 .  Di  sisi  lain,  senyawa kandungan  semen  yang  dapat  dimanfaatkan  dalam  inovasi  adalah  Kalsium  Hidroksida (CaOH),  senyawa  ini  akan  bereaksi  dengan  material  pozzolan  dan  menghasilkan  produk kekuatan  dan  keawetan  tambahan  pada  beton,  Kalsium  Silikat  Hidrat  (C-S-H).  Material pozzolan  yang  akan  diteliti  adalah  abu  serabut  kelapa  dan  fly  ash  sebagai  bahan  pozzolan komposit  pada  kekuatan  pasta  semen  dengan  standar  SNI-03-1974-1990  pada  umur  hidrasi  3 dan  7  hari.  Hasil  penelitian  ini  memberi  kesimpulan  bahwa  komposisi  optimum  komposit limbah sabut kelapa dan fly ash berhasil mensubtitusi 30% semen dengan komposisi: 25% abu serabut kelapa dan 5% fly ash.
Kata kunci: abu serabut kelapa, fly ash, pozzolan, kuat tekan, pasta semen.

## 1. Pendahuluan
Indonesia  memiliki  kekayaan  material lokal  yang  berlimpah  dan  belum  di- manfaatkan  secara  maksimal  pada  tek- nologi  beton.  Beton  adalah  material utama  di  bidang  konstruksi.  Konsep utama  material  beton  tersusun  dari  ba- han  pengikat  dan  pengisi.  Semen, bahan pengikat utama beton yang diso- rot  oleh  pemerhati  lingkungan  sebagai salah industri yang tidak ramah lingku-
ngan  oleh  karena  pembakaran  bahan baku  semen  di  klinker  memerlukan energi  dengan  suhu  sampai  1450 o C dan  keluarannya  adalah  limbah  udara CO 2 .
Fakta  yang  perlu  mendapat  perhatian serius  untuk  isu  lingkungan  bahwa dalam  produksi  setiap  satu  ton  semen menghasilkan  satu  ton  emisi  CO 2
dilepaskan  ke  udara  bebas  (Van  Oss and Padovani 2002).
Di lain sisi,  Indonesia  merupakan  salah satu  negara  penghasil  bahan  pangan terbesar,  seperti  padi,  jagung,  tebu  dan kelapa.  Indonesia  memiliki  lahan  untuk kelapa  terluas  di  dunia  dengan  wilayah mendekati  3,74  ha  (Kementan  2005). Kelapa merupakan salah satu komoditas kebutuhan  manusia  yang  nilai  konsum- sinya  tinggi,  berbagai  olahan  dapat dibuat dari buah kelapa.
Dari  pengujian  abu  serabut  kelapa (ASK) yang dilakukan Balai Besar Tek- nik  Kesehatan  Lingkungan  (BBTKL), diperoleh  komposisi  senyawa  Silika (SiO 2 ) sejumlah 67,55%. Komposisi ini membuktikan  bahwa  ASK  mempunyai potensi  untuk  dikolaborasikan  dengan fly  ash (FA)  sebagai supplementary cementitious  material (SCM).  Peneliti- an  sebelumnya  yang  telah  memanfaat- kan material lokal berkarakter pozzolan pada  beton  sebagai  contoh:  abu  sekam padi  (Bayuaji  and  Nuruddin  2014, Bayuaji  2015),  abu  lumpur  lapindo (Nuruddin  and  Bayuaji  2010),    abu gunung  bromo  (Bayuaji,  2011)  dan material lainnya.
Inovasi  ini  berdampak  mengurangi emisi  gas  CO 2 pada  proses  pembuatan semen.  Efek  positif  pada  teknologi beton  meliputi  tetap  memenuhi  standar kekuatan, ekonomis dan ramah lingkungan.
Penelitian ini akan membahas pengaruh pemanfaatan  komposit  ASK  dan  FA dalam mereduksi pengunaan semen.

## 1.1 Semen
Senyawa  oksida  utama  yang  terdapat pada  semen  portland  dari  uji  XRF meliputi:  CaO  (60-70%),  SiO 2 (18- 22%),  Al 2 O 3 (4-6%)  Fe 2 O 3 (2-4%).
Klinker  terdiri  dari  sekitar  95% oksida- oksida  tersebut  dan  5%  sisanya  adalah MgO,  K 2 O,  Na 2 O,  TiO,  Mn 2 O 3 ,  SO 3 . Oksida-oksida  utama  tersebut  menyu- sun  mineral  utama  dari  klinker.  Selain senyawa oksida, Tabel 1 mencantumkan senyawa utama penyusun semen.
Tabel 1 . Senyawa utama penyusun semen Nama Oksida Rumus Kimia Senyawa Penyusun Kadar (%) Alit 3CaO.SiO 2 C 3 S 55-56 Belit S1O2C2S C 2 S 15-25 Aluminat 3CaO.Al 2 O 3 C3A 8-14 Ferit atau Milerit 4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 C4AF 8-12
Dampak  yang  ditimbulkan  akibat  pro- duksi  klinker  semen  portland  biasa dapat  dikurangi  salah  satunya  dengan cara    menggunakan    semen    komposit yang      sebagian      klinkernya      diganti- kan   SCM.

## 1.2 Fly Ash
Fly  ash adalah  produk  residu  dari pembakaran  batu  bara,  yang  dikum- pulkan dengan metode elektrostatis atau pengendapan  mekanik. Fly  ash mem- punyai  morfologi  yang  bulat  sehingga memudahkan pengikatan hidrasi dengan semen.
Kandungan  reaktif  SiO 2 dan  Al 2 O 3 dalam  material pozzolan dapat  bereaksi hidrasi dengan kalsium hidroksida yang disediakan  oleh  hidrasi  OPC  mem- bentuk bahan perekat yang sama dengan

## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X
hasil  hidrasi  OPC.  Reaksi pozzolan ik secara  kualitatif  disebut  aluminosilikat (AS).
Gambar 1 . Fly Ash pada pembesaran 2000 kali
Fly  ash , bahan  tambahan  mineral  yang bersifat  pozzolan.  Standar  material internasional  (ASTM-C618-03  2003) mengklasifikasi  mutu  pozzolan  dibagi menjadi 3 (tiga) kelas yang mempunyai sifat sesuai Tabel 2.
Tabel 2 . Tipe Fly Ash
Kandungan Fly ash Tipe N C F SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 (%min) 70 50 70 SO 3 (%maks) 4 5 5 Na 2 O (%maks) 1,5 1,5  1,5 Kadar Kelembaban (%maks) 3 3 3 Loss Ignition (%maks) 10 6 12

## 1.3 Abu Serabut Kelapa
Penggunaan  abu  serbuk  silika  dalam hidrasi OPC telah menjadi fokus diskusi yang  menarik  beberapa  tahun  akhir ini.  Penggunaan  silika  sebagai  mate- rial  subtitusi  semen  memberi  pengaruh kuat  tekan  lebih  baik,  ekonomis  dan ramah  lingkungan.  Permukaan  silika akan  bertindak  sebagai  tempat  nukleasi atau  reaksi  awal  pembentukan  CH  dan
CSH,  yang  akan  mempercepat  hidrasi dari  klinker  semen  (terutama  C 3 S)
sehingga meningkatkan kuat tekan pada umur  awal.  Efek  dari  nukleasi  terhadap kekuatan beton meningkat sesuai
kehalusan  dan  luas  permukaan  dari bahan silika tersebut (Neville 2010).

## 2. Metodologi
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  meto- dologi  eksperimen  di  laboratorium  uji material  Prodi  Diploma  Teknik  Sipil FTSP ITS.
Salah  satu  material  penyusun  pasta semen  adalah  FA  yang  diperoleh  dari pembakaran  PLTU  Paiton  dengan  hasil uji  fisik  dan  kimia.  Data  uji  fisik  dan kimia ditampilkan pada Tabel 3
Tabel 3 . Sifat kimia  dan sifat fisika FA
Sifat Kimia
Silica (SiO 2 )% 54,5 Alumina (Al 2 O 3 )%
23,0 Oksida Besi (Fe 2 O 3 )% 5,3 Kapur (CaO)% 9,5 Oksida Magnesium (MgO)% 2,0 Sulphuric Anyhydrate (SO 3 )% 0,5 Lain-lain % 5,2 Sifat Fisika Luas Permukaan (m 2 /kg) 287 Berat Jenis (gram/cm 3 ) 2,49
Semen  yang  digunakan  adalah  semen Gresik  tipe  I  dengan  maksud  menge- tahui  perbedaan  perkembangan  hidrasi pada  kondisi  normal  dibandingkan  de- ngan  penambahan  pozzolan.  Sifat  fisik dan  kimia  semen  diuraikan  pada  Tabel 3.  Densiti  dan  luas  partikel  semen diketahui  masing-masing  3,15  dan  359 m 2 /kg.

## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X
Tabel 4 . Sifat Fisik dan Kimia Semen Parameter SNI 15-2049- 2004 Hasil Tes Komposisi Kimia Al 2 O 3 6.03 SiO 2 20.65 Fe 2 O 3 3.44 CaO 65.96 MgO Max 6.00 2.05 SO 3 Max 3.50 2.22 Loss on Ignition Max 5.00 3.96 Free Lime 1.09 Insoluble residue 2.37 Alkali (Na 2 O+0,658K 2 0) 0.38 Propoerti X-Ray Difraction Tricalcium Silicate (C 3 S) 56.68 Dicalcium Silicate (C 2 S) 11.00 Tricalcium Aluminate (C3A) 7.72 Tetracalcium Aluminate Ferrite (C 4 AF) 8.91 Properti Fisik Kehalusan -Blaine specific surface (m 2 /kg) Min 280 359 Waktu setting, Vicat Test: - Initial set (minutes) Min 45 125 - final set (menit) Max 375 240 Autoclave test: -Expansion (%) Max 0.8 0.10 Kuat Tekan: - 3 hari (kg/cm 2 ) Min 125 255 - 7 hari  (kg/cm 2 ) Min 200 316 - 28 hari  (kg/cm 2 ) Min 280 411 False set (%) Min 50 77,36
Sabut  kelapa  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah limbah kelapa dari pasar mangga dua, wonokromo, Suraba- ya.  Dimana  kelapa  yang  digunakan adalah  kelapa  tua.  Selanjutnya  untuk dapat digunakan dalam penelitian dilakukan  pembakaran  yang  fungsinya untuk  memperoleh  kandungan  silica yang  tinggi  didalam  abu  sabut  kelapa, proses pembakaran dilakukan di labora- torium  beton  dan  material  Jurusan Teknik Sipil ITS Sukolilo  dengan total waktu  pembakaran  6  jam  dan  suhu
maksimal  600 o C,  detail  proses  pemba- karan ditampilkan pada Gambar 2.
Gambar  2 .  Grafik  hubungan  waktu  dan temperatur pada pembakaran serabut kelapa.
Analisa  komposisi  optimum  pengguna- an ASK  dan  FA sebagai bahan subtitu- si  komposit  semen  pada  pasta  semen dilakukan  menggunakan  pendekatan pengujian  kuat  tekan  pasta  dengan benda  uji  berupa  silinder  dengan diameter  2,5  cm  dan  tinggi  5  cm  dan standar  SNI-03-1974-1990  pada  umur hidrasi 3 dan 7 hari.
Presentase semen tipe I jenis OPC, ASK dan FA sebagai bahan pengkat dijadikan beberapa level variabel. Kadar semen  direduksi  dari  0%  hingga  70% dengan  rentang  10%.  Pada  setiap  kadar reduksi semen, presentase ASK dan FA diuji  seluruh  variasinya  dengan  rentang 10%.  diperlukan  13  benda  uji  untuk mencapai  akurasi  tinggi.  Perbandingan air:bahan pengikat (w/c) dijadikan tetap pada  nilai  0,3  sebagai  variabel  control adalah  semen  OPC  100  %.  Hasil  uji berupa  kuat  tekan  umur  1  hari,  3  hari dan  7  hari  sebagai  variabel  respon.
Pengujian kuat tekan dilakukan menggunakan Universal  Testing  Ma- chine (UTM)  di  Laboratorium  Uji Material  Prodi  Diploma  Teknik  Sipil ITS Surabaya.

## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X
Tabel 5 . Variasi Benda Uji
N o. Kebutuhan (%)
Kebutuhan Massa (gram) Se me n Fly Ash Sab ut Kel apa Air Seme n Fly ash Sabut Kela pa 1 100 0 0 14,73 108,9 7 0 0 2 90 0 10 14,74 98,07 0 4,37 3 80 0 20 14,75 87,18 0 8,73
4 70 0 30 14,76 76,28 0 13,1
5 90 5 5 14,77 98,07 4,23 2,18 6 80 5 15 14,78 87,18 4,23 6,55
7 80 10 10 14,79 87,18 8,46 4,37 8 80 15 5 14,80 87,18 12,68 2,18 9 70 5 25 14,81 76,28 4,23 10,91 10 70 10 20 14,82 76,28 8,46 8,73 11 70 15 15 14,83 76,28 12,68 6,55 12 70 20 10 14,84 76,28 16,91 4,37 13 70 25 5 14,85 76,28 21,14 2,18

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  kuat  tekan  dari  komposisi  pasta semen  yang  meliputi  OPC,  ASK  dan FA  dengan  umur  rencana  3  hari  dan  7 hari ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel 6 . Hasil Kuat Uji Tekan Pasta Semen pada umur 3 hari dan 7 hari
No. Tegangan hancur kuat tekan (Kg/cm 2 ) 3 hari 7 hari 1 10,18 66,18 2 10,18 15,27 3 5,09 10,18 4 5,09 15,27 5 61,09 81,45 6 40,11 78,77 7 26,89 76,05 8 14,13 67,91 9 11,12 66,1 10 9,08 61,08 11 5,09 45,82 12 5,09 15,27 13 5,09 5,09
Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa komposisi semen 100% sebagai  sampel
no 1 yaitu variable control . Pasta semen memenuhi  standar  adalah  jika  dapat mereduksi penggunaan semen
terbanyak  namun  juga  tetap  menpunyai karakteristik  yang  sama.  Dari  Tabel  6, dapat  ditarik  kesimpulan  yang  men- dekati  variabel  kontrol  adalah  sampel komposisi no 9 dengan 70% semen, 5% fly ash , dan 25% sabut kelapa.
Gambar 3 . Grafik Hubungan variasi benda uji  pasta  semen  dengan  korelasi  kuat  tekan dan jenis kompisisi
4. Kesimpulan
Hasil  penelitian  ini  memberi  ke- simpulan  bahwa  komposisi  optimum komposit  limbah  sabut  kelapa  dan fly ash berhasil  mensubtitusi  30%  semen dengan  komposisi:  25%  abu  serabut kelapa dan 5% fly ash .

## Daftar Pustaka
ASTM-C618-03. (2003). Standard Spe- cification  for  Coal  Fly  Ash  and Raw  or  Calcined  Natural  Poz- zolan  for  Use  in  Concrete.  Phila- delphia , USA.
Bayuaji,  R.,  (2015). The  Influence  Of Microwave Incinerated Rice Husk Ash  On  Foamed  Concrete  Work- ability  And  Compressive  Strength Using  Taguchi  Method. Jurnal Teknologi 75:1: 265–274. Bayuaji, R., M. S. Darmawan, I. P. Ra- hardjo  and  N.  A.  Husin.  (2011).
Characterization  of  Pozzolanicity Bromo’s  Volcanic    Ash    Interna- tional  Seminar  on  Applied  Tech- nology,  Science,  and  Arts (3rd APTECS), Surabaya. Bayuaji, R. and M. F. Nuruddin. (2014). Influence  of  Microwave  Incine- rated Rice Husk Ash on Hydration of Foamed Concrete. Advances in Civil Engineering .
Kementan.  (2005).  Prospek  dan  Arah Pengembangan  Agribisnis  Kela- pa. Neville,  A.  M.,  (2010). Properties  of Concrete  (4th  edn) .  Longman, London, Pearson. Nuruddin, M. F. and R. Bayuaji. (2010). Sidoarjo mud: A potential cement replacement  material.  Civil  Engi- neering Dimension 12.1: 18-22. Van  Oss,  H.  G.  and  A.  C.  Padovani. (2002). Cement  manufacture  and the  environment-Part  I:  Chemis- try  and  technology.  Journal  of Industrial Ecology 6(1): 89-106.