## ANALISIS PENGARUH PENGGUNAAN AGREGAT HALUS DARI MATERIAL LETUSAN GUNUNG MERAPI YOGYAKARTA PADA PERMEABILITAS BETON
oleh :

## Haryo Koco Buwono
Dosen Tetap Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadyah Jakarta email: haryo@antisintesa.com
ABSTRAK: Beton  adalah  bahan  bangunan  yang  terdiri  dari  komposisi  pasir,  kerikil  atau  batu  pecah  yang  disatukan dengan  bahan  pengeras  berupa  pasta  cair  (semen  dan  air).  Dengan  proporsi  yang  tepat  campuran  tersebut  menjadi bentuk  plastis,  akibat  campuran  terjadi  panas  hidrasi  semen  dan  air,  beton  menjadi  keras  seperti  batu.  Pemanfaatan material  Gunung  Merapi  pasca  letusan  yang  mengakibatkan  pendangkalan  pada  Sungai  Krasak,  Jogjakarta.  Material Halus  atau  sering  disebut  agregat  halus  adalah  bagian  dari  pembentuk  beton.  Sudah  selayaknya  bila  dalam pemanfaatannya bisa membantu mengurangi dampak pendangkalan sungai yang bisa mengurangi pula dampak banjir disekitar  sungai.  Permeabilitas  adalah  rongga  pori  yang  terjadi  akibat  panas  hidrasi  dalam  beton,  sehingga  air  yang tidak  memproses  dengan  semen,  berakibat  bleeding  ke  permukaan  beton  atau  terperangkap  dalam  beton.  Banyaknya rongga udara dalam beton semakin melemahkan kekuatan beton. Permeabilitas banyak dipengaruhi oleh Pasta semen (tekstur  kehalusan  butir),  water  per  cement  ratio,  dan  derajat  hidrasi.  Permeabilitas  gel  adalah  1/1000  dari  jumlah pasta. Gel pores tidak mengkontribusi permeabilitas beton, tetapi capillary cavaties  sangat berpengaruh. Hasil Analisa Agregat Halus Material letusan Gunung Merapi ini  didapatkan: Modulus Halus Butir  3,034, Gradasi Golongan II,  berat Jenis  SSD  2,71,  Kadar  Lumpur  0,5  dan  absorbsi  2,60.  Dari  hasil  ini  dengan  kombinasi  w/c  dan  s/c  pada  mix  desain didapatkan: penggunaan Agregat Halus dari Material Letusan Gunung Merapi dapat mengurangi absorbsi pada air yang digunakan sehingga permeabilitas dapat membantu meningkatkan kinerja beton. Makin tinggi faktor air semen dalam adukan, makin tinggi koefisien permeabilitasnya.
Kata Kunci: Beton, agregat halus, permeabilitas, absorbsi, material letusan merapi
ABSTRACT: Concrete is  a construction  material that  consists of the  composition  of   sand,   gravel  or  crushed  stone held together with a paste of  liquid hardener materials (cement and water).  With the  right  proportions   to   form the plastic mixture, this occurs due to heat of hydration of cement and water, the concrete becomes hard as stone. Utilization of  material  post-eruption of  Mount   Merapi,  which  resulted  in siltation in  the   river of  Krasak, Jogjakarta.  Fine material is  often  called  the fine  aggregate is  part of forming concrete. It  is  appropriate  when its  use can help  reduce the  impact  of  siltation  of the  river which could also reduce the  impact  of  flooding around  the   river. Permeability is  the  pore  cavities  that  occur  due  to heat  of  hydration in  concrete, so  water does  not  process  the cement, resulting  in  bleeding into  the  concrete  surface or trapped in  the concrete. The  number  of  air  voids in  concrete increasingly weaken  the  strength  of concrete. Permeability is  much  influenced by  the  cement paste (the  texture  fineness of grain),  water per cement ratio, and degree  of  hydration.  Permeability  of  the gel is 1  /  1000 of  the  amount of pasta. Gel pores do  notcontribute  to the  permeability  of concrete, but  the  capillary cavaties are  very  influential. Results Analysis  of  Fine   Aggregate   Materials  eruption of  Mount  Merapi is  obtained: 3.034  Modulus  of   Fine   Grain, Gradation  of  Class  II,  Type   SSD  weight  of 2.71, 0.5  and  absorption  levels Mud 2.60. From these  results  with the combination  of   w/c  and s/c   in  the  mix  design obtained: the  use of Fine Aggregate Materials eruption of  Mount Merapi may  reduce  the  absorption  of the water  used so  that  the permeability can help  improve the  performance  of concrete. The higher the water factor in the cement slurry, the higher the coefficient of permeability.
Keyword: Concrete, agregate, concrete strength, SiO2

## LATAR BELAKANG
Beton  adalah  bahan  bangunan  yang  terdiri  dari komposisi  pasir,  kerikil  atau  batu  pecah  yang disatukan  dengan  bahan  pengeras  berupa  pasta cair (semen dan air). Dengan proporsi yang tepat campuran tersebut menjadi bentuk plastis, akibat campuran  terjadi  panas  hidrasi  semen  dan  air, beton menjadi keras seperti batu [1] .
Beton  mempunyai  3  katagori  utama  yaitu  beton konvensional  (normal),  beton  ringan,  dan  beton mutu  tinggi.  Beton  Mutu  Tinggi  adalah  beton normal  yang  ditambahkan  bahan  aditif  untuk meningkatkan  mutu  beton.  Di  Indonesia,  bahan aditif  yang  sering  digunakan  adalah silicafume dan fly ash .
Prinsip  dari  penambahan  bahan  aditif  adalah bertambahnya  kandungan silica  (s/c) dalam volume  beton  akan  meningkatkan  kuat  tekan beton  ( f’c ). Sedangkan  hubungan  beton  terhadap w/c (faktor  air  semen)  adalah  semakin bertambahnya w/c dalam  volume  beton,  kuat tekan beton semakin menurun [1] .
Sebagaimana Sifat beton adalah: 1. Sifat mudah dikerjakan berarti harus menambahkan  banyak  air  dalam  volume beton (suatu komposisi),
2. Sifat  meningkatkan  mutu  beton  berarti  harus mengurangi  komposisi  air  dalam  volume beton,
Pemanfaatan  material  Gunung  Merapi  pasca letusan  yang  mengakibatkan  pendangkalan  pada Sungai  Krasak,  Jogjakarta.  Material  Halus  atau sering  disebut  agregat  halus  adalah  bagian  dari pembentuk  beton.  Sudah  selayaknya  bila  dalam pemanfaatannya  bisa  membantu  mengurangi dampak pendangkalan sungai yang bisa mengurangi pula dampak banjir disekitar sungai.

## BETON
Beton  adalah  secara  luas  merupakan  material bangunan  dalam  ketekniksipilan,  karena  beton sangat kuat dan cukup keras untuk pembangunan struktur  yang  baik  terutama  gedung [6] .  Beton terbagi menjadi 3 yaitu:
a. Beton  Biasa  (Normal)  yang  mempunyai kekuatan  antara  2000  sampai  6000  psi  (13 sampai 40 MPa) [6][7] .
b. Beton Berkinerja Tinggi mempunyai kekuatan  antara  lain  di  atas  6000  psi  (40 MPa) [7] disebut  beton  bermutu  tinggi (CEB/FIP  60  MPa),  80  MPa  disebut  beton bermutu  sangat  tinggi,  dan  120  MPa  beton bermutu ultra tinggi [8] .
Beton  Berkinerja  Tinggi  sebagai  bahan  yang tahan  korosi  dan  bagan  kimia,  maka  digunakan pada  struktur  bangunan  tinggi,  beton  prategang dan  bangunan  lepas  pantai.  Beton  ini  pada akhirnya  rendah  perawatan  korelasinya  rendah biaya bangunan. [4]
Beton  sangat  terpengaruh  oleh  bahan  dasarnya yaitu  Semen,  Agregat  Kasar,  Agregat  Halus  dan Air.  Dua  dekade  terakhir,  telah  dikembangkan jenis  bahan  tambah  ( admixtures dan additives ) untuk  meningkatkan  kinerja  beton  untuk semakin lebih mudah dikerjakan, lebih cepat dan atau lebih tinggi mutunya [9] .
Faktor-faktor yang mempengaruhi beton bermutu baik: [9][10][11][12]
1. Karaskteristik semen dan jumlahnya,
2. w/c (water per cement) rasio,
3. Kualitas  agregat  dan  interaksinya  dengan pasta semen,
4. Tambahan bahan kimia yang digunakan,
5. Tambahan material yang digunakan,
6. Pemilihan  prosedur  dan  waktu  pencampuran bahan susun beton,
7. Quality control.
Disamping  kuat  tekan,  beton  dapat  diperhatikan permasalahan  tentang  workability,  durability, pumpability dan permeabilitas [3] . Dalam penelitian  ini  yang  diulas  adalah  kuat  tekan  dan permeabilitasnya.

## PERMEABILITAS BETON
Pengertian  permeabilitas  adalah  kemudahan dalam  melewatkan  gas  atau  cairan  di  dalam beton [13] . Permeabilitas digunakan untuk pengecekan  beton  pada  struktur  air  (misalnya bendung,  DAM,  Dermaga,  dan  lain-lain),  dimana beton  selalu  dalam  kondisi  terendam  air. Permeabilitas  tidak  dapat  dilepaskan  dari  panas hidrasi  yang  terjadi  saat  terjadinya  beton (pengerasan pasta semen berakibat gel pores dan capillary cavities [14] .
Gambar 1. Hubungan antara koefisien permeabilitas dengan kapilar porositas dari pasta semen [13] .
Gambar  2.  Hubungan  antara  permeabilitas  dan water  per  cement  ratio  dari  semen  pasta mature [13] .
Gambar 3. Pengurangan permeabilitas dari pasta semen  dengan  progress  dari  hidrasi  dengan water per cement ratio = 0,7 [13]
Permeabilitas  adalah  rongga  pori  yang  terjadi akibat  panas  hidrasi  dalam  beton,  sehingga  air yang  tidak  memproses  dengan  semen,  berakibat bleeding ke permukaan beton atau terperangkap dalam  beton.  Banyaknya  rongga  udara  dalam beton  semakin  melemahkan  kekuatan  beton [15][16] .
Permeabilitas  banyak  dipengaruhi  oleh  Pasta semen  (tekstur  kehalusan  butir), water  per cement  ratio ,  dan  derajat  hidrasi.  Permeabilitas gel  adalah  1/1000  dari  jumlah  pasta.  Gel  pores tidak mengkontribusi permeabilitas beton, tetapi capillary  cavaties sangat  berpengaruh.  Rumus permeabilitas  (hukum  Darcy)  adalah  sebagai berikut ini. [14][17]
) 1 . 2 .....( .......... .......... .......... .......... . . L A h k dt dQ  
dengan,
dQ =   Debit air yang dikumpulkan (m3/detik) dt =  waktu yang dikumpulkan untuk berkumpulnya air (detik)
k =   koefisien permeabilitas (m/detik)
 h =   tinggi air (m)
A =  luas  penampang  melintang  benda  uji (m2)
L =   tebal benda uji sejajar arah aliran (m)
Dalam mendapatkan harga permeabilitas diperlukan  pada  umur  curring  diatas  28  hari, tetapi  jika  menggunakan  sample  berupa  silinder 7  hari  dapat  dilaksanakan [18] .  Rumus  tersebut untuk mendapatkan koefisien yang terjadi akibat penelitian  permeabilitas.  Sebagai  gambaran adalah  berupa  table  perkembangan  umur terhadap  koefisien  permeabilitas  pada w/c =  0.7 sebagai berikut ini.
Tabel  1.  Koefisien  permeabilitas  terhadap  umur beton, w/c = 0,7 [14]
Umur dalam hari Koefisien permeabilitas, K (m/detik) Fresh 5 6 8 13 24 Ultimate 2 x 10-4 4 x 10-10 1 x 10-10 4 x 10-11
5 x 10-12
1 x 10-12
6 x 10-13
Sumber:  Concrete  Technology,  M.S.  Shetty,  table 9.1, page: 344
Permeabilitas  dipengaruhi  oleh  pemadatan beton,  porositas  beton  yang  diakibatkan  oleh adanya  rongga  udara,  kapilaritas,  viskositas  dan tekanan  dari  cairan  yang  tertahan.  Derajad permeabilitas  diukur  dari  kemampuan  cairan atau air untuk melewati beton dengan perbedaan tekanan  hidrolik  antara  permukaan  yang berlawanan pada elemen beton [12]
Permeabilitas yang tinggi pada mortar atau beton mempunyai alasan-alasan sebagai berikut ini. [12]
a) formasi  dari micro-crack tergantung  pada long-term drying shrinkage ,
b) Ikatan  permukaan  antara  agregat  dan  pasta semen  terhadap  ketidaksamaan thermal stress ,
c) Retakan  secara  keseluruhan  berakhir  pada structural stresses ,
d) Tergantung  pada volume  change yang menyebabkan  dalam  beton  dihitung  dari alasan variasi minor .
e) Eksistensi  udara  terperangkap  tergantung pada cara pemadatannya.
Gambar  4.  skema  penggambaran  dari  material beton:  (a)  permeabilitas  tinggi  –  pipa  kapiler besar menghubungkan antar pori. (b) permeabilitas  rendah  –  pipa  kapiler  kecil menghubungkan antar pori. [14]
Tabel  2.  Harga  tipical  dari  permeabilitas  beton yang digunakan pada bendungan [14]
Kadar semen (kg/m3) w/c rasio Permeabilitas (10-12) m/detik 156 151 138 223 0.69 0.74 0.75 0.46 8 24 35 28
Sumber:  Concrete  Technology,  MS  Shetty,  Table 9.3, page 346
Pori  beton  dapat  dikatagorikan  sebagai  berikut [12]
1. Small  Air  Voids ,  pori  terperangkap  dengan ukuran 0,003 – 0,004 in (0,07 – 0,10 mm),
2. Large  Air  Voids ,  pori  yang  terperangkap dalam  beton  dengan  diameter  kurang  lebih 0,5 in (12,7 mm)
3. Capillary  voids ,  yaitu  celah  berbentuk  pipa kapiler  Semakin  besar w/c semakin  besar kapilaritas. Hal tersebut disebabkan kandungan  semen  yang  diikat  oleh  air sedikit, sisa air yang tidak terikat masih ada karena tidak bereaksi maka bleeding. Ukuran kapiler w/c rendah  berkisar  3  –  5  micron meter.
4. Gel  pores ,  yaitu  pori  yang  terjadi  pada gel yang  terdapat  pada  beton  yang  sudah mengeras. Gel merupakan  hasil  dari  proses hidrasi semen. Hidrasi semen ke dalam yang tidak  sempurna  menyebabkan Gel  Pores . Ukuran antara 5 – 20 Anstrom .
5. Aggregate  pores ,  yaitu  agregat  pembentuk beton  yang  porus,  menyebabkan  beton berpori.
Dalam  beton  yang  menggunakan pozzolanic material (misal: Silicafume )  dapat  mereduksi permeabilitas dengan optimal. Hal ini tergantung pada konversi dari kalsium hidroksida [14] .

## METODE PENGUJIAN PERMEABILITAS
Pengujian  permeabilitas  dilakukan  di  Balai Penelitian  Bahan  Bangunan  Teknik  (B4T) Bandung.  Tujuan  dari  pengujian  ini  adalah mengetahui  daya  rembes  beton  umur  56  hari terhadap tekanan air.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut ini [11] .
1. Benda  uji  berupa  balok  dengan  ukuran 20x20x12  cm 2 ,  dikeluarkan  dari  tempat curring setelah umur 56 hari.
2. Kasarkan  permukaan  sampel  menggunakan alat  bentuk  lingkaran  pada  bagian  tengah dengan  diameter  10  cm,  yang  kemudian dilapisi  dengan vaseline ,  untuk  melindungi beton yang telah kasar.
3. Letakkan benda uji pada alat uji permeabilitas dengan permukaan yang kasar menempel  pada  tabung  yang  akan  diisi  air bertekanan.
4. Operasikan  alat  uji  permeabilitas  dengan tekanan  awal  1  bar,  ditahan  selama  24  jam dan  catat  jumlah  air  yang  turun  dari  tabung ukur.
5. Naikkan  tegangan  pada  tabung  menjadi  3 bar,  dan  ditahan  selama  24  jam  dan  catat jumlah air yang turun.
6. Tambahkan  tekanan  hingga  mencapai  7  bar, kemudian  di  tahan  selama  48  jam.  Catat jumlah  air  yang  keluar,  yang  merupakan jumlah air komulatif.
7. Angkat benda uji setelah melewati pengujian 96 jam dan potong dengan alat potong beton.
8. Ukur penetrasi yang terjadi pada penampang benda  uji  tanpa  memperhatikan  luas tampang permeabilitas yang terjadi.

## PEMERIKSAAN AGREGAT HALUS
Agregat  halus  yang  digunakan  adalah  Pasir  Kali Krasak,  Kulon  Progo,  Yogyakarta,  dari  akibat material letusan Merapi. Pengujian agregat halus dilaksanakan  di  Laboratorium  Bahan  Jurusan Teknik  Sipil  Universitas  Muhammadiyah  Jakarta, dengan hasil sebagai berikut ini.

## Tabel 3. Analisa Agregat Halus
Analisa Agregat Halus Satuan Hasil Syarat
 Modulus Halus Butir
 Gradasi Pasir
 Berat Jenis Solid
 Berat Jenis SSD
- - g/mL g/mL 3.034
Gol. II
2.70 2.71 1.5 - 3.8
Gol I – II
- -  Kadar Lumpur pasir  Absorbsi % % 0.5 2.60 - -
Sumber:  Penelitian  Lab.  Bahan  Jurusan  Sipil  UMJ (lampiran)

## HASIL PENGUJIAN PERMEABILITAS
Pengujian  Permeabilitas  dan  belah  beton dilaksanakan di laboratorium B4T Bandung. Hasil Permeabilitas beton sebagai berikut ini. Tabel 4. Hasil Permeabilitas beton
w/c  s/c Sample 1 Sample 2 Perembesan (ml) Penetrasi (cm) Perembesan (ml) Penetrasi (cm) 1 3 7 1 3 7 0.3 15 10 5 0 5 10 12 12 7 14 22 25 10 19 26 30 1.0 1.0 2.0 3.7 5 8 14 14 10 13 23 30 18 23 28 40 1.5 2.0 3.0 3.2 0.4 15 10 5 0 12 14 14 13 16 20 23 21 24 54 46 78 2.0 5.5 5.8 9.8 14 13 13 14 18 21 20 25 28 40 64 85 2.6 4.0 7.0 10 0.5 15 10 5 0 12 38 10 15 18 51 22 65 50 73 36 130 6.0 Tembus 3.9 tembus 13 36 5 12 22 49 24 50 74 83 38 120 7.3 Tembus 4.0 Tembus 0.6 15 10 5 0 10 4 9 17 16 9 20 28 85 44 89 95 11.3 4.7 11.2 11.8 10 7 14 19 17 14 28 24 78 70 72 90 9.2 8.1 10.0 11.5
Sumber: Data hasil penelitian di B4T Bandung
Dari  hasil  di  atas  terdapat  kejanggalan  hasil penetrasi  dimana  ada  data  yang  gagal  (tembus) dan bentukan data cukup variatif.
Berdasarkan  Formulasi  Darcy  untuk  mencari koefisien permeabilitas (k) yaitu [14][46] , k = [dl/dh] Q/(A.t) dimana:
k = koefisien Permeabilitas, cm/det Q = Total air permeable, cm 3 A = luas penampang benda uji, cm 2 dh =  P/(  . g),  dengan  P  =  7  bar,  =  1 gr/cm 3 , g = 980.665 cm/det 2 , cm dl
= penetrasi, cm
t =  waktu  yang  diperlukan  dalam mencapai penetrasi, det
didapatkan harga k sebagai berikut ini
Tabel 5. harga k 2 masing-masing sample w/c
s/c k (10 -09 ) cm/s (1) k (10 -09 ) cm/s (2) 0.3 15 10 5 0 9.19643 17.4732 47.8214 102.080 24.8304 42.3036 77.2500 117.714 0.4 15 10 5 0 44.1429 273.134 245.361 702.975 66.9500 147.143 412.000 781.696 0.5 15 10 5 0 275.893 805.607 129.118 1434.64 496.791 915.964 139.786 1324.29 0.6 15 10 5 0 883.317 190.182 916.700 1030.92 659.936 521.437 662.143 951.830

## Gambar 5. Grafik Hasil Koefisien Permeabilitas

## KESIMPULAN
Hasil  yang  dapat  disimpulkan  adalah  dari koefisien permeabilitas dibandingkan dengan s/c dan w/c, yang diuraikan sebagai berikut ini.
a. Penggunaan  Agregat  Halus  dari  Material
Letusan  Gunung  Merapi  dapat  mengurangi absorbsi  pada  air  yang  digunakan  sehingga permeabilitas
dapat membantu
meningkatkan kinerja beton .
b. Makin tinggi faktor air semen dalam adukan, makin tinggi koefisien permeabilitasnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   R.S. Varshney BSc. BE (hons)(civil) ME,Ph.D “Concrete Technology” , 1982
[2] Francois  de  Larrard, “A  Method  for
Proportioning  High-Strength  Concrete Mixtures” , Cement, Concrete and
Agregates, CCAGDP, Vol. 12 No. 2, pp.47-52, Summer 1990 [3] FX. Supartono, DR. Ir., “Design Considerations  For  Concrete  Mixes” ,
Bahan Kuliah, 1998
[4] M.J.  Shannag, “High  Strength  Concrete Containing  Natural  Pozzolan  and  Silica Fume” ,  Jordan  University  of  Science  and Technology, June 2000
[5] Departemen  Pekerjaan  Umum, “Metode
Pengujian Kuat Tekan Beton SKSNI T-15- 1990-03” , Penerbit Yayasan LPMB,
Bandung, 1991
[6] Gary  R.  Mass, “Guide  for  Selecting Proportions  for  High-Strength  Concrete with  Portland  Cement  and  Fly  Ash” ,  ACI 211.4B, Title no 90-M31, May-June 1993
[7] F.X.  Supartono,  DR.  Ir., “Beton  Berkinerja Tinggi” ,  Seminar  HAKI,  Jakarta  Agustus 1998
[8] F.  Papworth, “Production  and  Use  of Microsilica” , Pennsylvania, March 1990
[9] FX.  Supartono,  DR.  Ir., “Rancang  Campur Beton Mutu Tinggi Berdasarkan
Formulasi  Feret  yang  Diidentifikasikan pada  Kondisi  Lokal” ,  Jurnal  Teknologi No.1, Tahun X, pp. 52-58, Maret 1996
[10]  FX.  Supartono,  DR.  Ir., “Korelasi  Model Eksponensial  untuk  Rangkak  Beton dengan  Formulasi  Empiris  CEB-FIP” , Jurnal Teknologi No. 4, Tahun X, Desember 1996
[11]  FX.  Supartono  –  Haifani  Eka  Y., “Effect  of Silica  Content  in  Silicafume  on  The Performance on High Strength Concrete”,
0 0.0000002 0.0000004 0.0000006 0.0000008 0.000001 0.0000012 0.0000014 0.0000016 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 w/c = 0.3 w/c = 0.4 w/c = 0.5 w/c = 0.6
Linear (w/c = 0.5) Linear (w/c = 0.4) Linear (w/c = 0.3) Linear (w/c = 0.6)
International  Seminar  High  Performance Concrete  &  Underwater  concreting,  March 2001.
[12]  Edward  G.  Nawy, “Fundamentals  of  High
Strength
Performance
Concrete”,
Longman, 1996.
[13]   M.S. Shetty, “Concrete Technology – Teory and practice”, S. Chand, 2001.