Penggunaan Substitusi Kombinasi Abu Sekam Padi dan Abu Ampas Tebu sebagai Pengganti Semen terhadap Kekuatan Tarik Belah Beton Kinerja Tinggi
Muhammad Maulana 1 , Mochammad Afifuddin 2 , Muttaqin 2
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh 23111, Indonesia
2 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh 23111, Indonesia Email: mmaulana@mhs.unsyiah.ac.id

## Abstract
The  availability  of  cement  raw  materials  is  not  proportional  to  the  increasing  need  of  cement  used  in  the construction field. Utilization of ash bagasse and ash of rice husk as substitution of cement which is known to have high content of silica (SiO2) content. The purpose of this research is to know the addition of ash ash and rice husk ash  as  partial  replacement of  cement  against  tensile  strength  of  concrete.  The  materials  used  in  this  study  were Portland cement, fine aggregate, coarse aggregate, water, superplasticizer, ash cotton ash mixture and rice husk ash as cement substitution with variations of 0%, 5%, 10%, and 15% of cement volume. The results of this study indicate that there is influence of using ash bag ash and rice husk ash to tensile strength. The most optimum concrete tensile strength test results were 28% and 56 days at 5%, which increased by 2.12% and 1.20% respectively.
Keywords: ashes of bagasse, rice husk ash, concrete compressive strength, concrete environment, cement alternative

## Abstrak
Ketersediaan  bahan  baku  semen  tidak  sebanding  dengan  kebutuhan  semen  yang  semakin  banyak  digunakan dalam  bidang  konstruksi.  Pemanfaatan  abu  ampas  tebu  dan  abu  sekam  padi  sebagai  substitusi  semen  dimana diketahui memiliki kandungan kadar silika (SiO 2 ) yang cukup tinggi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui penambahan penggunaan abu ampas tebu dan abu sekam padi sebagai pengganti sebagian semen terhadap kuat tarik belah beton. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen Portland, agregat halus, agregat kasar, air, superplasticizer, campuran abu ampas tebu dan abu sekam padi sebagai substitusi semen dengan variasi 0%, 5%, 10%, dan 15% dari volume semen. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ada pengaruh penggunaan abu ampas tebu dan abu sekam padi terhadap kuat tarik belah. Hasil pengujian kuat tarik belah beton mutu tinggi paling optimum pada umur 28 hari dan 56 hari yaitu pada persentase 5% yang mengalami peningkatan sebesar 2,12% dan 1,20%.
Kata kunci: abu ampas tebu, abu sekam padi, kuat tarik belah, subsitusi semen, beton mutu tinggi.

## 1. Pendahuluan
Semen  merupakan  material  bahan  bangunan yang  banyak  digunakan  di  bangunan  konstruksi. Fungsinya  sebagai  bahan  perekat  agregat  beton  dan pengisi  rongga-rongga  didalamnya.  Belakangan  ini, penggunaan  semen  pada  sektor  konstruksi  di Indonesia  semakin  meningkat.  Bersamaan  dengan semakin meningkatnya kebutuhan semen menyebabkan  bahan  baku  semen  semakin  tergerus akibat eksploitasi yang terus dilakukan.
Abu ampas tebu dan abu sekam padi merupakan limbah padat yang berasal dari sisa-sisa hasil produksi pabrik  yang  telah  melalui  proses  pembakaran.  Di Indonesia, produktivitas tebu mencapai 2,46 juta ton dan padi mencapai 75,4 juta ton (Statistik Perkebunan Indonesia  dan  BPS,  2016).  Dengan  begitu  besarnya produksi  menciptakan  tumpukan-tumpukan  limbah. Diperkirakan  1000  kg  tebu  dapat  menghasilkan sekitar 260 kg ampas tebu dan 6,2 kg abu ampas tebu sedangkan    1.000    kg    gabah  menghasilkan  200  kg sekam  padi,  setelah  sekam  padi    dibakar,  sekitar  20 persen dari sekam padi atau 40 kg akan menjadi abu sekam  padi.  Residu  dari  kedua  limbah  padat  setelah pembakaran  menyajikan  komposisi  kimia  yang mendominasi  silikon  dioksida.  Maka  dari  itu,
pemanfaatan  kedua  material  ini  sebagai  substitusi semen  memungkinkan  untuk  digunakan  karena keduanya  mengandung  SiO 2 .  Serangkaian  penelitian sebelumnya dari Dwihandayani (2017) yang menggunakan  substitusi  komposisi  25%  abu  ampas tebu  dan  75%  abu  sekam  padi  sebagai  substitusi semen  dengan  variasi  substitusi  0%,  5%,  10%  dan 15%  terhadap  pengujian  kuat  tekan  dan  kuat  tarik belah.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui kuat tarik belah menggunakan abu ampas tebu dengan abu  sekam  padi  sebagai  pengganti  sebagian  semen serta membuat substitusi komposisi yang berbeda dari penelitian (Dwihandayani, 2017). Manfaat penelitian ini  adalah  ingin  menjadikan  rekomendasi  campuran abu ampas tebu dan abu sekam padi sebagai substitusi semen dan literatur untuk penelitian selanjutnya.
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Konstruksi  dan  Bahan  Bangunan  Teknik  Sipil Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh. Pada penelitian ini komposisi beton mutu tinggi terdiri dari semen, air, split (batu pecah), pasir, superplasticizer , abu ampas tebu  dan  abu  sekam  padi  dengan  variasi  yang digunakan yaitu 0%, 5%, 10% dan 15% dari volume semen  dimana  masing-masing  campuran  abu  ampas tebu dan abu sekam padi yaitu 50%. Benda uji  yang digunakan berbentuk silinder berukuran diameter 15
cm  dan  tinggi  50  cm  dengan  masing-masing  variasi terdiri  dari  3  benda  uji  dan  umur  perawatan  28  hari dan  56  hari  sehingga  total  benda  uji  berjumlah  24 buah.
Hasil yang diperoleh dari nilai mutlak penelitian menunjukkan  bahwa  terjadi  peningkatan  pada substitusi  5%  dan  mengalami  penurunan  pada substitusi  10%  dan  15%.    Pada  umur  28  hari peningkatan terjadi pada substitusi 5% sebesar 2,12% dan  mengalami  penurunan  pada  substitusi  10%  dan 15%  sebesar  -1,00%  dan  -3,28%  dari  beton  mutu tinggi normal. Pada umur 56 hari peningkatan terjadi pada  substitusi  5%  sebesar  1,20%  dan  mengalami penurunan  pada  substitusi  10%  dan  15%  sebesar  - 1,07% dan -3,55% dari beton mutu tinggi normal.

## 2. Tinjauan kepustakaan

## 2.1 Beton mutu tinggi
Acapulco[1]Beton  mutu tinggi  merupakan beton yang memiliki kekuatan tekan lebih dari 6000 psi atau 41,4  MPa.  Berbeda  lokasi  geografis  cenderung memiliki kekuatan beton tinggi yang bervariasi.

## 2.2 Semen
Semen merupakan bahan bergradasi sangat halus yang dihasilkan dengan cara menggiling kerak semen Portland  terutama  yang  terdiri  atas  kalsium  silikat hidrolis  dan  digiling  bersama-sama  dengan  bahan tambahan  berupa  satu  atau  lebih  bentuk  kristal senyawa  kalsium  sulfat  dan  boleh  ditambah  dengan bahan  tambah  lain.  Fungsi  utama  semen  adalah sebagai  bahan  pengikat  antara  agregat  kasar  dan agregat halus sehingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat, menurut Amri[2].

## 2.3 Abu ampas tebu
Setiap ton tebu menghasilkan sekitar 26% ampas tebu dan 0,62% abu residu. Abu setelah pembakaran dalam  keadaan  terkontrol  dengan  suhu  700-6000 ° C menyajikan  komposisi  kimia  yang  mendominasi silika.  Terlepas  dari  menjadi  bahan  degradasi  keras dan yang menyajikan beberapa nutrisi, abu digunakan di  peternakan  sebagai  pupuk  dalam  panen  tebu, Reddy[3].

## 2.4 Abu sekam padi
Sekam padi bila dibakar dengan suhu tinggi yang terkontrol  500-600 ° C  menghasilkan  abu  silika  yang dimanfaatkan  sebagai  pengganti  semen.  Perlakuan panas  pada  sekam  padi  memberikan  perubahan struktur yang berpengaruh pada aktifitas pozzolan dan kehalusan butirannya, Raharja[4]

## 2.5 Slump – Flow Test
Metode  uji  ini  mencakup  penentuan  kemudahan mengalir  dari  beton  dengan  sendirinya.  Uji slump  – flow  test memungkinkan  perbandingan  aliran  lateral dan potensial pengisian campuran Self-Consolidating
Concrete (SCC) yang berbeda. Rentang slump umum untuk SCC adalah 18 sampai 30 inci (450 sampai 750 mm). Menurut ACI 237R-07, slump – flow test tidak boleh berbeda lebih dari 2 inci (50 mm) dari batch ke batch , Anonim[5] Slump  –  flow  test digunakan  untuk  memantau konsistensi  beton  segar,  tidak  mengeras  dengan sendirinya  dan  potensi  alirannya  yang  tidak  terbaca. Sulit  menghasilkan  beton  konsolidasi  sendiri  yang dapat mengalir dan tidak terjadi segregasi menggunakan  agregat  kasar  yang  lebih  besar  dari  1 inci (25 mm),Daczko[6].

## 2.6 Kuat tarik belah
Kuat tarik belah beton adalah kemampuan untuk menerima gaya tekan sepanjang sisi beton. Nilai kuat tarik belah beton didapatkan dengan cara meletakkan benda uji berbentuk silinder secara memanjang yang diberi  kayu  bantalan  kemudian  dibebankan  oleh mesin uji tekan. Kuat tarik belah beton dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
𝑓 𝑐𝑡 = 2𝑃 𝜋𝐿𝐷 ................................................1)
Dimana: fct  = kuat tarik – belah (MPa atau N/mm2);
P =  beban  uji  maksimum  (beban  belah  /  hancur) dalam newton (N)  yang   menimbulkan  mesin uji tekan;
L = panjang benda uji (mm); dan
D = diameter benda uji (mm).

## Gambar 1 Uji kuat tarik belah

## 2.7 Seleksi data
Data  dari  hasil  kuat  arik  belah  benda  uji  beton akan  diseleksi  secara  statistik.  Baik  tidaknya penyebaran yang diperoleh tersebut dapat dilihat dari simpangan  baku  (standar  deviasi).  Besarnya  standar deviasi dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini:
𝑆 = √ ∑ (𝑋𝑖−𝑋̅) 2 𝑛 𝑖=1 𝑛−1 .........................................2)
𝑋̅ = ∑ 𝑋 𝑖 𝑛 𝑖=1 𝑛 .............................................3)
Dimana:
S = standar deviasi;
Xi  = besarnya data ke-i (MPa); X = nilai rata-rata; dan n = jumlah data.
Mulyono[7]  mengemukakan  bahwa,  standar deviasi adalah identifikasi penyimpangan yang terjadi dalam kelompok data. Menurut Troxell [8], Cv adalah koefisien  ragam  sampel  yang  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan berikut:
𝐶𝑣 = 𝑆 𝑋̅ × 100% ................................4)
Dimana:
Cv   = koefisien ragam sampel (%); S = standar deviasi ;dan
x = nilai rata-rata.

## 3. Metodologi penelitian

## 3.1 Material
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  semen,  agregat  halus,  agregat  kasar,  air, superplasticizer ,  campuran  abu  ampas  tebu  dan  abu sekam  padi  sebagai  substitusi  semen  dengan  variasi 0%,  5%,  10%,  dan  15%  dari  volume  semen  dengan masing-masing  komposisi  campuran  yaitu  50%. Semen  yang  digunakan  yaitu  semen  Portland  tipe  I produksi PT. Lafarge. Agregat halus yang digunakan telah  lolos  saringan  No.  8  (2,38  mm)  diambil  dari Krueng  Aceh  dan  agregat  kasar  ( split )  yang digunakan  telah  lolos  saringan  3/8”  (9,5  mm) didatangkan dari PT. Lhoknga Beton.
Abu  ampas  tebu  yang  digunakan  diambil  dari proses  pembakaran  ampas  tebu  pada boiler dari Kilang  Tebu  di  Takengon  dengan  suhu  pembakaran 619°C. Sedangkan abu sekam padi, diambil dari sisa pembakaran sekam padi di Kilang Padi, Lam Ateuk, Aceh  Besar.  Abu  ampas  tebu  dan  abu  sekam  padi ditumbuk dan disaring dengan saringan No. 200 yang digunakan untuk substitusi semen.
Air  yang  digunakan  untuk  penelitian  ini  baik untuk campuran beton maupun perawatannya berasal dari  Laboratorium  Konstruksi  dan  Bahan  Bangunan Fakultas  Teknik,  Universitas  Syiah  Kuala  yang dianggap telah memenuhi syarat sebagai pencampuran beton. Superplasticizer yang digunakan yaitu jenis Sika Viscocrete- 10 sebesar 1,5% dari berat semen.

## 3.2 Peralatan yang digunakan
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah mesin pembebanan tekan ( Hydraulic Pressure Gauge ) dengan merek Freesia Marcoss buatan Jepang cetakan  benda  uji  silinder  ukuran  15  cm  x  30  cm, timbangan,  oven,  termocouple,  alat  pengujian flow test, oven,  pengaduk  beton  (molen),  palu  karet,  satu set timbangan buatan Maruto Jepang yang mendekati sama  dengan  ukuran  saringan  standar  ASTM. Peralatan tersebut tersedia di laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan Fakultas Teknik Unsyiah.

## 3.3 Pembuatan dan perawatan benda uji
Pengadukan  mortar  beton  dilakukan  dengan memasukkan  material  pembentuk  beton  mutu  tinggi secara berturut-turut ke dalam molen yaitu batu pecah, pasir, semen, abu sekam padi, abu ampas tebu, air dan sika  viscocrete-10 .  Setelah  pengadukan  homogen maka dilakukan pengujian flow test dari beton segar. Alas  campuran  beton  sudah  diberi  tanda  diameter setiap  10  cm.  Posisikan  kerucut  Abram’s  dalam keadaan  terbalik  dan  diletakkan  pada  tengah  alas campuran  beton.  Tuangkan  beton  segar  ke  kerucut Abram’s hingga penuh (tanpa dilakukan pemadatan). Kemudian  kerucut  Abram’s  diangkat  tanpa  getaran secara  perlahan,  beton  segar  dibiarkan  menyebar. Ukur  waktu  dari  mulai  angkat  sampai  berhenti menyebar.  Catat  waktu  setiap  beton  segar  mengenai tanda  diameter.  Ukur  panjang  genangan  aliran  dari arah  sumbu  x  dan  y.  Kemudian  beton  mortar dimasukkan ke dalam cetakan silinder secara bertahap sebanyak tiga lapis. Setiap lapisan dipadatkan 25 kali tumbukan dengan tinggi jatuh sekitar 30 cm. Setelah cetakan penuh, sisi cetakan diketuk dengan palu karet agar mortar menjadi padat. Setelah benda uji berumur (2-4) jam, permukaannya diratakan dengan menggunakan pasta semen ( capping ) dengan FAS 0,3. Perawatan  dilakukan  ketika  beton  sudah  mengeras, beton  dikeluarkan  dari  cetakan  kemudian  direndam dalam  air  selama  umur  beton  yang  telah  ditetapkan yaitu 28 hari dan 56 hari.

## 3.4 Pengujian kuat tarik belah
Pengujian  kuat  tarik  belah  dilakukan  pada  saat benda  uji  beton  berumur  28  hari  dan  56  hari. Pengujian  kuat  tarik  belah  dengan  menggunakan silinder berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Sebelum pengujian, benda uji diambil dari perawatan dalam bak perendaman sehari sebelumnya, kemudian ditimbang  dan  diukur  dimensinya.  Pengujian dilakukan menggunakan mesin uji pembebanan tekan ( hydraulic  pressure  gauge )  merek  Freesia  Macross buatan Jepang.

## 3.5 Seleksi Data
Penyeleksian  data  dilakukan  setelah  diperoleh data dari hasil pengujian kuat tarik belah. Penyebaran yang baik atau tidaknya diperoleh dari standar deviasi dengan  cara  mengidentifikasi  penyimpangan  yang terjadi  dalam  pengelompokkan  data.  Pengaruh peningkatan  ditinjau  dari  nilai  mutlak  terhadap  data dari hasil pengujian yang telah dikelompokkan.

## 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Pemeriksaan unsur kimia abu ampas tebu dan abu sekam padi
Diperoleh dari hasil pemeriksaan di Laboratorium  Penguji  Balai  Riset  dan  Standardisasi Industri Banda Aceh dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 1 Pemeriksaan unsur kimia abu ampas tebu dan abu sekam padi
Unsur Kimia Hasil Uji (%) Abu Ampas Tebu  Abu Sekam Padi SiO 2 42,47 65,70 Fe 2 O 3 1,02 0,08 Al 2 O 3 1,69 0,02 CaO 5,01 1,49
4.2  Pemeriksaan  sifat  fisis  abu  ampas  tebu dan abu sekam padi
Diperoleh dari hasil pemeriksaan di Laboratorium  Konstruksi  dan  Bahan  Bangunan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

## Tabel 2 Pemeriksaan sifat fisis abu ampas tebu dan abu sekam padi
Sifat Fisis Abu Ampas Tebu Abu Sekam Padi Berat Volume (kg) 1,042 0,423 Berat Jenis SSD 1,77 1,47 OD 1,74 1,43 Absorpsi (%) 9,3 7,65

## 4.3 Pemeriksaan sifat fisis agregat
Hasil pemeriksaan yang dilakukan menunjukkan bahwa  agregat  yang  digunakan  memenuhi  syarat sebagai material pembentuk beton seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini:

## Tabel 3 Pemeriksaan sifat fisis agregat
Sifat Fisis Agregat Hasil Penelitian Berat Volume Agregat (6-10 mm) 1,487 Pasir (0-2 mm) 1,684 Berat jenis (SSD) Agregat (6-10 mm) 2,759 Pasir (0-2 mm) 2,696 Berat Jenis (OD) Agregat (6-10 mm) 2,744 Pasir (0-2 mm) 2,671 Absorpsi Agregat (6-10 mm) 0,548 Pasir (0-2 mm) 0,919 Fineness Modulus Split (6-10 mm) 5,796 Pasir (0-2 mm) 2,637

## 4.4 Perencanaan proporsi campuran beton
Hasil perencanaan proporsi campuran beton mutu tinggi  dengan  FAS  0,3  dipertunjukkan  pada  tabel dibawah ini:
Tabel 4 Proporsi campuran beton per m 3 Material (kg) Substitusi AAT dan ASP 0% 5% 10% 15% Air 180 175,63 171,257 166,886 Semen 600 570 540 510 Abu Ampas Tebu 0 8,429 16,857 25,286 Abu Sekam Padi 0 7 14 21 Pasir (0-2 mm) 831,588 836,653 842,895 849,137 Split (6-12 mm) 831,588 836,653 842,895 849,137 Viscocrete- 10 9 8,78 8,6 8,34

## 4.5 Hasil pengujian tarik belah
Pengujian  kuat  tarik  belah  dilakukan  pada  umur 28 dan 56 hari dengan substitusi persentase abu ampas tebu dan abu sekam padi yaitu 0%, 5%, 10% dan 15% diperlihatkan pada grafik berikut ini.
Gambar 1. Grafik Hubungan Kuat Tarik Belah Rata- rata Beton Mutu Tinggi dengan Persentase Substitusi

## Abu Ampas Tebu dan Abu Sekam Padi

## 5. Kesimpulan
Kuat tarik belah dengan penggunaan substitusi 0%, 5%,  10%  dan  15%  berturut-turut  pada  umur  28  hari adalah 5,77 MPa, 5,90 MPa, 5,72 MPa dan 5,58 MPa. Sedangkan pada umur 56 hari adalah 6,13 MPa, 6,21 MPa, 6,07 MPa dan 5,92 MPa.
Berdasarkan nilai mutlak dari hasil pengujian pada umur  28  hari  terjadi  peningkatan  pada  variasi  5% sebesar 2,12% dan mengalami penurunan pada variasi 10% dan 15% sebesar 1,00% dan  3,28% dari beton mutu  tinggi  normal,  sedangkan  umur  56  hari  terjadi peningkatan  pada  variasi  5%  sebesar  1,20%  dan mengalami  penurunan  pada  variasi  10%  dan  15% sebesar  1,07%  dan  3,55%  dari  beton  mutu  tinggi normal.

## 6. Daftar pustaka
[1] Acapulco, Gro, 2004, High-Strength Concrete In U.S.  Codes  and  Standards,  XIV  Congreso Nacional de Ingenieria Estructural.
5,77 5,90 5,72 5,58 6,13 6,21 6,07 5,92 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 0% 5% 10% 15% Kuat T ar ik B el ah ( M P a) Persentase Substitusi Abu Ampas Tebu dan Abu Sekam Padi
28 hari 56 hari
[2] Amri,  2005,  Teknologi  Beton  A-Z,  Yayasan John Hi-Tech Ideatama, Jakarta.
[3] Reddy, S., V., M., Ashalatha, K., Madhuri, M., Sumalatha,  P.,  2015,  Utilization  Of  Sugarcane Bagasse  Ash  (SCBA)  In  Concrete  By  Partial
Replacement  Of  Cement,  IOSR  Journal  of Mechanical  and  Civil  Engineering  (IOSR- JMCE) Vol. 12, Issue 6 Ver. VI, Nov-Dec. 2015, pp. 12-16.
[4] Raharja,  S.,  As’ad,  S.,  Sunarmasto,  2013, Pengaruh Penggunaan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan  Pengganti  Semen  Terhadap  Kuat  Tekan dan Modulus Elastisitas Beton Kinerja Tinggi, e-
Journal Matriks Teknik Sipil Vol. 1, No. 4, pp. 503-510.
[5] Anonim,  2017,  ASTM  C  1611  Standard  Test Method  for  Slump  Flow  of  Self-Consolidating Concrete,  WSDOT  Material  Manual,  Section 46, Volume 01.27.
[6] Daczko,  A.,  J.,  2012,  Self-Consolidating Concrete:  Applying  What  We  Know,  Spon Press, London.
[7] Mulyono,  T.,  2004,  Teknologi  Beton,  Penerbit Andi, Yogyakarta.
[8] Troxell,  G.E.,  et  al,  1968, Composition  and
Properties  of  Concrete ,  Mac  Graw  Hill  Book Company, London.