Rekayasa , 2024; 17(2): 286-297 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)
Dampak Penambahan Fly Ash Batu Bara Terhadap Kinerja Balok Beton Bertulang Tunggal
Yulinda Sukmawati 1* , Muhtar 2 , Hilfi Harisan Ahmad 3
1 Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jember Jl. Karimata No.49 Jember 68121 Jawa Timur *E-mail Korespondensi  : yulindasukmawati17@gmail.com DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v17i2.25784
Submitted September 14 th 2023, Accepted February 27 th 2024, Published August 15 th 2024
Abstrak
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Paiton merupakan industri yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakar. Salah satu limbahnya adalah fly ash. Fly ash dapat dimanfaatkan sebagai pengganti sebagian semen karena memiliki sifat pozzolan .  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  penambahan fly  ash batu  bara  terhadap  kapasitas lentur, kekakuan, daktilitas, pola retak dan keruntuhan balok beton bertulang tunggal. Benda uji terdiri dari lima buah silinder dan lima buah balok dengan variasi proporsi campuran 0% fly ash , 5% fly ash , 10% fly ash , 15% fly ash dan 20% fly  ash . Fly  ash yang  digunakan  adalah  kategori  tipe  C.  Balok  diuji  dengan  metode  teknik  empat  titik.  Hasil  pengujian menunjukkan bahwa balok dengan proporsi campuran 15% fly ash mempunyai kinerja lebih tinggi dari proporsi campuran yang lain. Kapasitas lentur balok dengan 15% fly ash meningkat sampai 18,96%, daktilitas meningkat sampai 2,74% dan kekakuan menurun sampai 24,44% dari beton normal atau 0% fly ash . Sedangkan pola retak dan keruntuhan balok dengan fly ash mempunyai pola yang sama dengan beton normal.
Kata Kunci: balok, fly ash , beton, batu bara, PLTU Paiton

## Abstrac t
The Paiton Steam Power (PLTU) is an industry that uses coal as fuel. One of the wastes is fly ash. Fly ash can be used as a partial replace cement because it has pozzolanic properties. The aim of this research is to determine the effect of adding coal fly ash on the flexural capacity, stiffness, ductility, crack patterns and failure of single reinforced concrete beams. The test objects consisted of five cylinders and five beams in the proportions of 0% fly ash, 5% fly ash, 10% fly ash, 15% fly ash and 20% fly ash. The fly ash used is type C category. The beam testing uses a four-point loading method. Test results showed that beams containing 15% fly ash have higher performance than other proportions. The flexural capacity of beams containing 15% fly ash increases to 18.96%, ductility increases to 2.74% and stiffness decreases to 24.44% of normal concrete or 0% fly ash. The crack and failure patterns of beams in the proportion fly ash have the same pattern as normal concrete.
Key words : beam, fly ash, concrete, coal, PLTU Paiton

## PENDAHULUAN
Aktivitas pembakaran batu bara memiliki dampak buruk bagi lingkungan yang menghasilkan banyak limbah  padat  salah  satunya fly  ash (Diana  &  Subaidillah,  2020). Fly  ash yang  dihasilkan  akibat  proses pembakaran dapat mencapai 15%-17% per satu ton (Sani & Susanti, 2020). Salah satu industri yaitu PLTU Paiton  melibatkan  batu  bara  untuk  sumber  energi  (Klarens et  al. ,  2016).  Penggunaan  batu  bara  yang dibutuhkan  PLTU  Paiton  yaitu  ±250  ton  (Khasanah  &  Arief,  2022).  Produk  limbah  yang  dihasilkan diantaranya 75% abu terbang ( fly ash ) dan 25% bottom ash (Klarens et al. ,  2016; Khasanah & Arief, 2022 ). Usaha  memanfaatkan  limbah  hasil  pembakaran  batu  bara  terus  berkembang  salah  satunya  dengan menggunakan limbah padat fly ash sebagai campuran semen (Ngudiyono et al ., 2022). Fly ash batu bara memiliki  kandungan  alumina,  silika,  CaO  dan  beberapa  oksida  logam  yang  dapat  menghasilkan pembentukan semen jika bereaksi dengan air (dapat dijadikan pengganti sebagian semen) (Priyatham et al., 2021). Kandungan  silika  yang  berada  pada fly  ash batu  bara  dapat  bereaksi  dengan  kalsium  hidroksida (proses hidrasi dari CaO) yang akan menghasilkan kalsium silika hidrat (C-S-H) (Yao et al., 2015; Kar, 2022). Secara global fly ash batu bara telah digunakan dalam pembuatan beton, yang mana campuran fly ash batu  bara  pada  beton  akan  membentuk  komponen  sebagian  campuran  semen  atau  dapat  langsung sebagai  elemen independent (Chinh,  2021).  Contoh  bangunan  luar  negeri  yang  merupakan  hasil

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
pemanfaatan fly  ash batu  bara  dalam  beton  adalah Sunshine  Skyway (Florida),  Bendungan  Tiga  Ngarai (Cina) dan Burj Khalifa (Dubai) (Kar, 2022).
Konstruksi menjadi salah satu kegiatan pembangunan yang sering dilakukan pada pembuatan seperti gedung, terowongan, pengerasan jalan, jembatan dan lain sebagainya (Afrilia et al. , 2023). Salah satu bahan material  terpenting  pada  pembangunan  yaitu  beton  (Muharram  &  Eko,  2021).  Berdasarkan  fungsi strukturalnya,  beton  memiliki  beberapa  jenis  salah  satunya  beton  bertulang  (Pujantara,  2014).  Beton bertulang ( Reinforced Concrete ) merupakan perpaduan dari beton yang bersifat kuat terhadap beban tekan dan baja tulangan bersifat kuat terhadap beban tarik (Marulitua et al. , 2022). Pada dasarnya beton lemah untuk  menahan  kuat  tarik  dan  kuat  menahan  beban  tekan  sehingga  pada  asumsi  perencanaan  balok bertulang tunggal  digunakan tulangan baja sebagai pemikul beban tarik  (Simanjuntak &  Saragi, 2021). Sedangkan untuk asumsi perencanaan balok bertulang rangkap digunakan tulangan baja sebagai pemikul beban  tekan  dan  tarik  yang  mana  beton  menerima  bantuan  untuk  menahan  gaya  tekan  (Wight  & MacGregor, 2015). Namun penggunaan balok bertulang rangkap membutuhkan lebih banyak biaya (Sani & Susanti, 2020).
Beberapa penelitian telah menggunakan fly ash batu bara sebagai pengganti sebagian semen yang dapat  membantu  mengurangi  emisi  gas  CO 2 pada  pabrik  semen,  Menurut  Ngudiyono et  al. ,  (2022), penggunaan fly ash batu bara dengan variasi 15% memiliki nilai kuat tekan tertinggi pada beton SCC ( Self Compaction Concrete ) dengan benda uji silinder pada umur 28 hari sebesar 27,9 MPa. Menurut Muharram & Eko (2021), uji eksperimen beton dengan menggunakan fly ash batu bara sebagai substitusi semen pada benda uji silinder umur 14 hari menunjukkan bahwa variasi 15% mengalami kenaikan kuat tekan sebesar 11,61 MPa. Penggunaan fly ash batu bara sebagai substitusi semen pada benda uji kubus umur 28 hari menunjukkan  bahwa  variasi  12,5%  mengalami  kenaikan  kuat  tekan  sebesar  404,03  Kg/cm2  (Setiawati, 2018). Pengujian pada benda uji balok beton bertulang rangkap umur 28 hari juga telah dilaporkan oleh Raj & Rao, (2023), menyatakan bahwa campuran fly ash batu bara dengan konsentrasi 30% ( containing 400 kg/m 3 of cement) memiliki nilai tertinggi beban ultimate yaitu 160.3 kN. Dengan memanfaatkan limbah padat fly ash batu bara sebagai campuran atau substitusi semen pada beton dapat dilakukan pengujian seperti halnya yang telah dilakukan oleh Ngudiyono et al. , (2022) pada silinder, Muharram & Eko (2021) pada silinder, (Setiawati, 2018) pada kubus dan (Raj & Rao, 2023), balok beton bertulang rangkap. Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan suatu penelitian terkait pengaruh penambahan fly  ash batu  bara  terhadap  kinerja  balok  beton  bertulang  tunggal.  Penelitian  pengaruh penambahan fly ash batu bara pada balok beton bertulang tunggal perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi variasi yang tepat dalam penggunaan limbah fly ash batu bara sebagai campuran semen.

## METODE PENELITIAN

## Persiapan Bahan Material
Penelitian ini menggunakan fly ash tipe C yang didapatkan dari PLTU Paiton. Material lainnya yang dibutuhkan seperti pasir dan koral. Pasir yang digunakan berasal dari Lumajang sebagai  agregat halus, sedangkan koral sebagai agregat kasar dengan ukuram 10  mm. Semen  yang digunakan  adalah semen Gresik. Strain gauge yang digunakan memiliki tipe 120 ohm 6AA (BX120-6AA). Kabel (jenis redblack ) yang dibutuhkan adalah 3 m setiap satu balok. Besi polos yang digunakan memiliki ф 8 mm. Komposisi campuran untuk benda uji balok beton bertulang tunggal yaitu normal atau 0% fly ash (1:2:3), campuran 5% fly ash (0,95:0,05:2:3), campuran 10% fly ash (0,90:0,10:2:3), campuran 15% fly ash (0,85:0,15:2:3) dan campuran 20% fly ash (0,80:0,20:2:3) dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Proporsi campuran beton Kode Proporsi PPC Substitusi Semen Agregat Agregat Campuran Campuran Fly Ash (Batu Bara) Halus Kasar (Kg/m 3 ) (Kg/m 3) (Kg/m 3 ) (Kg/m 3 ) Beton Normal 1:2:3 7,5 0 14,5 22 BF - 5% 0,95:0,05:2:3 7,1 0,4 14,5 22 BF - 10% 0,90:0,10:2:3 6,8 0,8 14,5 22 BF - 15% 0,85:0,15:2:3 6,4 1,1 14,5 22 BF - 20% 0,80:0,20:2:3 6,0 1,5 14,5 22

## Pembuatan dan Pemeliharaan Benda Uji
Setelah persiapan bahan material selesai, maka pembuatan benda uji balok dan silinder dilakukan di Laboratorium Beton Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Jember. Jumlah benda uji balok sebanyak 5 buah dengan ukuran 75 mm x 150 mm x 1100 mm seperti pada Gambar 1 untuk detail penulangan, dan benda uji silinder sebanyak 5 buah dengan cetakan silinder ukuran 150 mm x 300 mm. Setelah pembuatan benda uji selesai maka dilanjutkan pemeliharaan benda uji. Benda uji balok dilakukan penyiraman selama 28 hari dengan perawatan menggunakan karung goni (bagian atas benda uji ditutupi) sedangkan benda uji silinder dilakukan curing (perendaman) selama 28 hari.

## Gambar 1. Detail penulangan balok beton bertulang tunggal

## Pengaturan Pengujian Dasar
Tahap pertama pengujian karakteristik material dan pengujian benda uji (kuat tekan silinder dan kuat lentur balok)  serta analisa data (kapasitas lentur, kekakuan, daktilitas, pola retak  dan jenis keruntuhan). Pengujian karakteristik material dilakukan untuk mendapatkan nilai kadar air, penyerapan air, kadar lumpur, berat  jenis,  berat  volume,  analisa  ayakan  dan  keausan  agregat.  Pengujian  benda  uji  silinder  dilakukan menggunakan alat compression testing machine .  Pengujian benda uji balok dilakukan dengan teknik empat titik berdasarkan aturan ASTM C 78. Terdapat dua titik beban dengan jarak ⅓L dari balok tumpuan, dengan menggunakan penyebar beban WF. Strain gauge dipasang pada tulangan baja ½L dari balok penyangga. Pengukur  regangan  dihubungkan  ke  pengukur  regangan  digital.  Lendutan  yang  terjadi  pada  balok dideteksi menggunakan LVDT ( linear variabel perpindahan transduser ) ½L dari penyangga balok. Dongkrak hidrolik  digunakan  untuk  pembebanan  balok  dan  sel  beban  200  kN  dihubungkan  ke  indikator  beban. Pembacaan indikator beban digunakan sebagai pengontrol dongkrak hidrolik, pembacaan defleksi, dan pembacaan  regangan,  sesuai  dengan  metode  pengendalian  beban.  Setelah  balok  uji  mencapai  beban ultimitnya,  pembacaan  dilakukan  sesuai  dengan  metode  kontrol  defleksi.  Pola  keruntuhan  diamati  dan diidentifikasi  melalui  retakan  yang  terjadi,  dimulai  dari  retakan  pertama  hingga  keruntuhan  balok. Pengaturan peralatan uji dan skema beban ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Set up uji balok Rumus kuat lentur menurut peraturan IS 516:1959 yang digunakan sebagai berikut :
fb = P x L b x d 2 … … … … … … … … … … … … … (1)
fb  = 3P x a b x d 2 … … … … … … … … … … . … … . . (2)
Untuk persamaan (1) nilai a> 20 cm (ukuran benda uji 15 cm) atau > 13,3 cm (ukuran benda uji 10 cm). Untuk persamaan (2) nilai a< 20 cm tetapi > 17 cm (ukuran benda uji 15 cm) atau < 13,3 cm tetapi > 11 cm (ukuran benda uji 10 cm). Jika nilai q< 17 cm (ukuran benda uji 15 cm) atau < 11 cm (ukuran benda uji 10 cm), hasil pengujian tidak digunakan. Keterangan: (P) beban maks pada mesin uji (Kg); (F b ) kuat lentur benda uji (modulus keruntuhan); (b) lebar benda uji (cm); (d) kedalaman benda uji pada titik jatuh (cm); (L) panjang bentang tempat benda uji ditopang (cm); dan (a) jarak antara garis patah dan tumpuan terdekat, diukur pada garis tengah sisi tarik benda uji (cm).  Rumus kuat lentur menurut peraturan ASTM C 78 yang digunakan sebagai berikut :
σ1 = P x L b x h 2 … … … … … … … … … … … … (3)
.
σ1 = P x a b x h 2 … … … … … … … … … , , , … … (4)
Untuk persamaan (3) letak bidang patah tengah di area 1/3 jarak titik. Untuk persamaan (4) letak bidang patah diluar tengah (pusat) dengan jarak <5% dari titik perletakan (antar titik pusat dengan titik patah). Jika letak patah berada 1/3 diluar area pusat dengan jarak bentang > 5%, maka hasil pengujian tidak  digunakan.  Keterangan:  (P)  beban  maks  pada  mesin  uji  (kN);  (b)  lebar  arah  horizontal  (tampang lintang patah) (mm); (L) bentang jarak (dua garis perletakan); ( σ 1 ) kuat lentur (Mpa); (a) jarak antara timpang patah dengan tumpuan luar terdekat dan; (h) lebar arah vertikal (tampang lintang patah) (mm). Rumus kuat tekan, daktilitas dan kekakuan sebagai berikut:
𝑓 ′ c = P A … … … … … … … … … … … … … … . (5)
µ = Δu Δy … … … … … … … … … … . … … … . . … (6)
𝐾 = P
Δ … … … … … … … … … … … … … … … . . (7)
Keterangan: (µ) faktor daktilitas ( displacement ductility factor ); (Δy)  lendutan pada lelehan awal (mm); (Δu) lendutan maksimal struktur (mm);  ( f' c ) kuat tekan beton (MPa atau N/mm 2 ); (A) luas penampang melintang (mm 2 ); (P) gaya tekan aksial (N); (K) kekakuan (Kn/mm); ( Δ ) perpindahan (mm) dan; (P) gaya (kN).

## Uji Statistika (Analisa Regresi)
Umumnya  analisis  regresi  digunakan  untuk  mengetahui  hubungan  sebab-akibat  pada  variabel indenpenden  dengan  variabel  dependen  (Mukhlis et  al .,  2022).  Metode  yang  digunakan  adalah  fungsi kuadratik sebagai regresi (Rau et al ., 2018). Untuk menganalisis hubungan sebab-akibat digunakan bentuk persamaan sebagai berikut:
Y i = f ( X i , β ) + e i ..............................................(8) R2 = 𝐽𝐾𝑟 𝐽𝐾𝑡 ...............................................................(9)
Keterangan:  (Y i )  variabel  dependen;  ( X i )  variabel  indenpenden;  ( e i )  variabel  error;  ( f )  fungsi;  ( β )  variabel  yang  tidak  diketahui;  (R 2 ) koefisien determinasi; ( JKt ) jumlah kuadrat total; dan ( JKr ) jumlah kuadrat regresi.

## HASIL PEMBAHASAN

## Pengujian Karakteristik Agregat dan Fly Ash Batu Bara
Pada penelitian ini pasir (agregat halus) yang digunakan adalah pasir Lumajang dan koral (agregat kasar) adalah koral dengan ukuran 10 mm serta fly ash batu bara dari PLTU. Paiton dengan tipe C. Dalam pengujian didapatkan nilai kadar air, penyerapan air, kadar lumpur, berat jenis, berat volume, analisa ayakan dan  keausan  agregat  yang  telah  diuji  di  Laboratorium  Beton  Teknik  Sipil  Universitas  Muhammadiyah Jember. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian karakteristik agregat dan fly ash batu bara Jenis                        Agregat                                 Agregat Fly Ash Pengujian                      Kasar                                     Halus Standar           Hasil dan         Standar          Hasil dan          Standar         Hasil dan Acuan dan      Keterangan      Acuan dan      Keterangan      Acuan dan    Keterangan
Spesifikasi                               Spesifikasi                               Spesifikasi Kadar Air        ASTM C 33          0,807           ASTM C 33          1,215                ASTM            0,143 (%)             (0,5% - 2%)      Memenuhi      (3% - 5%)            Tidak             C618-08a     Memenuhi Memenuhi       (maksimal 3%)
Penyerapan    ASTM C 33          0,807           ASTM C 33          1,215                   -                    -
air (%)         (0,2% - 4%)     Memenuhi      (0,2% - 2%)     Memenuhi
Kadar         ASTM C 33          0,100           ASTM C 33          0,402                   -                    -
lumpur (%)             (-)            Memenuhi      (0,2% - 6%)     Memenuhi Berat jenis       ASTM C 33          2,584          ASTM C 33          2,721              ASTM             2,632
(gram/cm 3 )     (1,60 - 3,20      Memenuhi     (1,60 - 3,20      Memenuhi        C618-08a     Memenuhi gram/cm 3 )                             gram/cm 3 )                                   (3,15 gram/cm 3 )
Berat           ASTM C 33          1,197           ASTM C 33         1,352 volume        (1,60 - 1,90      Memenuhi              (-)           Memenuhi                -                    - (gram/cm 3 )      gram/cm 3 ) Analisa         ASTM C 33          7,278           ASTM C 33         3,909 ayakan (%)          (5,5% -        Memenuhi          (2,20% -      Memenuhi                -                    - 8,5%)                                      3,10%) Keuasan           ASTM C            32,14 agregat (%)         535-03        Memenuhi                -                    -                        -                    - (< 50%)
Dari hasil uji karakteristik pada Tabel 2 agregat kasar didapatkan kadar air sebesar 0,807%, penyerapan air 0,807%, kadar lumpur 0,100%, berat jenis 2,584 gram/cm 3 , berat volume 1,197 gram/cm 3 , analisa ayakan 7,278%, dan keausan agregat 32,14%. Menurut  Kamil & Nely (2023), pengujian kadar air pada agregat kasar diperlukan dalam menentukan konsistensi campuran pada beton. Pengujian kadar lumpur dilakukan untuk  mengetahui bahwa agregat mempunyai tingkat kebersihan yang baik (kandungan lumpur dalam koral)  dengan  ditunjukkan  rendahnya  kadar  lumpur  maka  adanya  pengendapan  atau  segregasi  dapat
terhindar  (Mose et al ., 2022). Dilakukannya uji berat jenis untuk  mengukur seberapa pengaruh agregat kasar terhadap berat total campuran beton (Kamil & Nely, 2023).  Menurut Mose et al . (2022) , pengujian analisa  ayakan  diperlukan  untuk  mengetahui  besar  butiran  pada  agregat  kasar  atau  halus.  Pengujian keausan agregat untuk penilaian kualitas ketidakseragaman pada ukuran partikel (agregat) (Andika et al ., 2021). Dari hasil penelitian (Tabel 2) dapat disimpulkan bahwa agregat kasar untuk campuran beton telah memenuhi ketentuan ASTM C 33 dan ketentuan ASTM C 535-03.
Tabel 2 menunjukkan nilai kadar air 1,215%, penyerapan air 1,215%, kadar lumpur 0,402%, berat jenis 2,721 gram/cm 3 , berat volume 1,352 gram/cm 3 , dan analisa ayakan 3,909%. Menurut Mose et al . (2022), kadar air dalam agregat halus perlu diketahui atau diuji yang mana akan mempengaruhi kadar air yang dibutuhkan untuk pencampuran beton. Nilai penyerapan air yang tinggi akan cenderung mengikat air lebih banyak pada campuran beton dan hal ini akan memengaruhi kinerja beton, sedangkan nilai kadar lumpur digunakan  untuk  menunjukkan  kadar  lumpur  pada  agregat  halus  karena  hal  ini  akan  mempengaruhi permeabilitas, kohesi dan retakan pada beton (Kamil & Nely, 2023). Dari hasil penelitian (Tabel 2) dapat disimpulkan bahwa agregat halus untuk campuran beton telah memenuhi ketentuan ASTM C 33 selain nilai kadar airnya. Kemudian fly ash batu bara untuk campuran beton telah memenuhi ketentuan ASTM C618- 08a dengan nilai kadar air sebesar 0,143% dan berat jenis 2,632 gram/cm 3 .

## Pengujian Slump
Sebelum  penuangan  beton  segar  ke  dalam  cetakan  silinder  dan  balok  dilakukan  pengujian slump terlebih dahulu untuk mengetahui seberapa kental adukan beton yang akan dicetak. Hasil uji slump dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil uji slump Variasi Persentase Nilai Slump Campuran Fly Ash (%) (mm) Beton Normal 0 105 BF-5% 5 116 BF-10% 10 105 BF-15% 15 120 BF-20% 20 118 Tabel 3 menunjukkan nilai slump pada semua variasi beton fly ash (BF) mengalami kenaikan kecuali variasi BF-10% tidak berbeda dibandingkan beton normal. Besar peningkatan masing-masing yaitu variasi 5% meningkat sebesar 10,48% dari beton normal, variasi 10% mengalami penurunan sebesar 9,48% dari variasi 5%, variasi 15% meningkat sebesar 14,29% dari variasi 10%, dan variasi 20% mengalami penurunan sebesar  1,67%  dari  variasi  15%.  Dapat  disimpulkan  bahwa  nilai slump optimum  yaitu  120  mm  pada penambahan fly ash batu bara 15% dan didapatkan nilai yang beragam yaitu 105 – 120 mm dan sesuai yang direncanakan yaitu untuk elemen struktur balok nilai slump adalah 75 – 150 mm. Menurut Hardagung et al . (2014), semakin tinggi nilai slump maka adukan beton semakin mudah untuk diolah. Faktor air menjadi peranan penting yang dapat mempengaruhi nilai slump (Rahmawaty et al ., 2023).

## Pengujian Kuat Tekan Beton
Benda uji yang digunakan untuk uji kuat tekan beton adalah bentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Hasil pengujian yang dilakukan terhadap 5 buah silinder diperoleh kuat tekan rata-rata pada umur 28 hari berdasarkan substitusi fly ash batu bara terhadap berat semen dengan presentase 5%, 10%, 15% dan 20% dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil uji silinder
No Sampel Berat Beton Beban maks Luas Silinder Kuat Tekan Rata-rata (Kg) (kN) (mm 2 ) (MPa)                 (MPa) 1 Beton Normal 12,60 263 17678,6 14,89 2 BF-5% 12,50 385 21,80 3 BF-10% 12,50 391 22,14 21,53 4 BF-15% 12,60 457 25,87 5 BF-20% 12,90 405 22,93
Dari hasil pengujian silinder pada Tabel 4 di dapatkan kuat tekan beton dengan penambahan fly ash batu bara mengalami peningkatan dari beton normal. Besar peningkatan masing-masing yaitu variasi 5% meningkat sebesar 46,41% dari beton normal, variasi 10% meningkat sebesar 1,54% dari variasi 5%, variasi 15% meningkat sebesar 14,42% dari variasi 10%, dan variasi 20% mengalami penurunan sebesar 12,82% dari variasi 15%. Didapatkan nilai kuat tekan optimum yaitu 25,87 MPa pada penambahan fly ash batu bara 15%.  Hal  ini  sejalan  dengan  penelitian  terdahulu  yaitu  menurut  Suhaimi  &  Muajibullah  (2022),  bahwa adanya  penambahan fly  ash batu  bara  dalam  campuran  beton,  penambahan  bahan  tertentu  dapat meningkatkan ketahanan tekanan beton karena fly ash batu bara memiliki kandungan silika seperti semen dimana terjadi peningkatan kerapatan pada beton sehingga nilai kuat tekan pada beton meningkat. Pada variasi penambahan fly ash batu bara 20% kuat tekan mengalami penurunan yang dimungkinkan terjadi akibat penurunan nilai slump test beton segar sehingga mengurangi peningkatan kepadatan pada beton (Ngudiyono et al. , 2022)

## Pengujian Kuat Lentur Balok
Acuan  yang  digunakan  unutuk  mengetahui  nilai  kuat  lentur  balok  pada  penilitian  ini  yaitu menggunakan ASTM C 78 dapat dilihat pada Tabel 5 dan Indian Standart (IS 516:1959) pada Tabel 6 sebagai berikut.
Tabel 5. Analisa kuat lentur balok berdasarkan hasil uji (ASTM C 78)
Bentang    Lebar     Tebal         Beban
Variasi            Balok         Balok     Balok        Lentur                            Kuat Lentur (L)             (b)           (h)          (P maks) (mm)        (mm)       (mm)      (N/mm 2 )                              (MPa)
Beton Normal      1000          150            75          18067
BF-5%             1000          150            75          18215 BF-10%           1000          150            75          19865                              Tidak dihitung BF-15%           1000          150            75          21493 BF-20%           1000          150            75          20131
Gambar 3. Bidang patah pada balok hasil pengujian. (a) Beton Normal; (b) BF-5%; (c) BF-10%; (d) BF-15%; dan (e) BF-20%
Dari hasil kuat lentur berdasarkan hasil pengujian menggunakan acuan ASTM C 78 pada Tabel 5 tidak bisa  dihitung,  dimana  hasil  pengujian  menghadapi  wilayah  perbatasan  yang  terletak  di  luar  inti  pusat (daerah 1/3  jarak  titik perletakan  bagian tengah)  dan  garis patah > 5% dari bentang  dapat diliat pada Gambar  3.  Hal  tersebut  menandakan  bahwa  balok  mengalami  kegagalan  geser  karena  adanya  aksi
a. b . c. e. d . Bidang patah
gabungan dari lentur dan geser. Saat dilakukan uji kekuatan pada balok, terjadi kegagalan mendadak di titik penopangnya.  Hal ini sejalan dengan penelitian terdahulu yaitu menurut Buarlele et al. (2020) , bahwa kejadian  kegagalan  pergeseran  terjadi  saat  beton  telah  mencapai  peregangan  maksimal  sedangkan tulangannya  belum  mencapai  ambang  batas  peregangan.  Pada  balok  beton  bertulang,  kegagalan pergeseran  terjadi  secara  mendadak.  Adanya  tulangan  geser  dipengaruhi  oleh  kuat  tekan  beton,  rasio tulangan longitudinal, tinggi efektif penampang dan rasio bentang geser-tinggi efektif.

## Tabel 6. Analisa kuat lentur balok berdasarkan hasil uji (IS 516:1959)
Bentang    Lebar     Tebal        Beban Variasi         Balok         Balok     Balok       Lentur        Kuat Lentur (L)            (b)          (d)         (P maks) (mm)       (mm)      (mm)    (N/mm 2 )           (MPa) Beton Normal      1000          150           75          18067              21,413 BF-5%             1000          150           75          18215              21,588 BF-10%           1000          150           75          19865              23,544 BF-15%           1000          150           75          21493              25,473 BF-20%           1000          150           75          20131              23,859
Dari  hasil  kuat  lentur  berdasarkan  hasil  pengujian  menggunakan  acuan  IS  516:1959  pada  Tabel  6 didapatkan nilai kuat lentur dengan penambahan fly ash batu bara mengalami peningkatan dari beton normal, besar peningkatan masing-masing yaitu variasi 5% meningkat sebesar 0,82% dari beton normal, variasi 10% meningkat sebesar 9,06% dari variasi 5%, variasi 15% meningkat sebesar 8,19% dari variasi 10%, dan variasi 20% mengalami penurunan sebesar 6,34% dari variasi 15%. Grafik hasil kapasitas kuat lentur berdasarkan hasil pengujian (IS 516:1959) dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Kapasitas kuat lentur balok hasil uji
Dari hasil analisis regresi pada Gambar 4 didapatkan hubungan kadar penambahan fly ash batu bara dengan persamaan Y = -0,0036x 2 + 0,1102x + 24,647 dan nilai R 2 = 0,7501, hal ini menunjukkan bahwa 75%  perubahan  kuat  lentur  dipengaruhi  kadar  penambahan fly  ash batu  bara  sedangkan  sisanya dipengaruhi variabel lain. Didapatkan nilai kuat lentur optimum yaitu 25,473 MPa pada penambahan fly ash batu bara sebesar 15%. Untuk nilai optimum kuat lentur berdasarkan garis regresi adalah 25,490 MPa sementara variasi campuran beton fly ash batu bara didapatkan kadar optimum sebesar 15,305%. Dalam mendapatkan nilai optimum tersebut dilakukan diskriminan (fungsi kuadrat) terhadap persamaan regresi yang didapatkan (Wibowo et al ., 2023; Rau et al ., 2018).  Hal ini sejalan dengan penelitian terdahulu yaitu menurut  Ismail et  al. (2017),  bahwa  adanya  penambahan fly  ash batu  bara  pada  adukan  beton  dapat meningkatkan kuat lentur beton karena fly ash batu bara berfungsi sebagai filler yang mengisi rongga- rongga dalam beton. Fly ash batu bara memiliki kandungan kalsium oksida (CaO) silikon dioksida (SiO 2 ) yang  mana  saat  dicampurkan  pada  beton  dapat  meningkatkan  penyebaran  partikel  semen  dan menyebabkan  semen  menjadi  reaktif.  Pada  variasi  penambahan fly  ash batu  bara  20%  kuat  lentur mengalami penurunan yang dimungkinkan akibat turunnya kuat tekan beton dan seiring bertambahnya kadar penggunaan fly ash batu bara sebagai pengganti sebagian semen mengakibatkan kadar air yang
telah direncanakan tidak cukup untuk menghidrasi semen dengan sempurna (Tata & Sabaruddin, 2022). Menurut (Pratama et al. , 2020), semakin besar nilai kuat tekan beton maka akan semakin meningkatkan nilai kapasitas lentur.
Tabel 7. Analisa kuat lentur balok berdasarkan hasil teoritis
Variasi Beban Lentur (P maks ) Kuat Lentur (N/mm 2 ) (MPa) Beton Normal 18067 19,770 BF-5% 18215 13,503 BF-10% 19865 13,230 BF-15% 21493 11,379 BF-20% 20131 12,838
Gambar 5. Kapasitas kuat lentur balok hasil teoritis
Dari hasil analisis regresi pada Gambar 5 merupakan perhitungan dari hasil teoritis tanpa ada faktor fly ash batu bara. Maka persamaan yang didapatkan adalah Y = 0,991x 2 – 7,5448x + 25,877 dan nilai R 2 = 0,9305, hal ini menunjukkan bahwa 93% kuat lentur hanya berdasarkan perhitungan teoritis sedangkan sisanya dipengaruhi variabel lain. Dilakukannya perhitungan teoritis sebagai pembanding dengan hasil uji.
Gambar 6. Perbedaan nilai kuat lentur berdasarkan hasil uji dan teoritis Berdasarkan  Gambar  6  dapat  diketahui  bahwa  hasil  kuat  lentur  dari  hasil  uji  dan  teoritis  memiliki perbedaan yaitu untuk beton normal hasil uji lebih besar dari hasil teoritis dengan persentase 8,31%, Variasi BF-5% hasil uji lebih besar dari hasil teoritis dengan persentase 59,88%, Variasi BF-10% hasil uji lebih besar dari hasil teoritis dengan persentase 77,96%, Variasi BF-15% hasil uji lebih besar dari hasil teoritis dengan persentase 123,88%, dan Variasi BF-20% hasil uji lebih besar dari hasil teoritis dengan persentase 85,85%.

## Pola Retak dan Keruntuhan
Pola retak pada balok disebabkan oleh tekanan awal hingga tegangan mencapai maksimum. Semakin besar  tekanan  yang  diberikan,  retakan  akan  melebar  atau  menyebar.  Pola  retak  untuk  masing-masing penampang balok gambar 11 menunjukkan bahwa pada ilustrasi ke-11(a), terjadi 2 retakan awal di bagian tengah bentang membentuk garis halus vertikal (retak lentur) pada beban 6,14 kN. Retak lentur kemudian muncul secara menerus yaitu pada beban 8,06 kN sebanyak 4 retak baru dan mencapai garis netral, beban 10,04 kN 1 retakan baru, beban 12,42 kN 3 retak baru dan 1 retak lanjutan dan beban 13,97 kN 4 retak lanjutan.  Untuk  beban  16,12  kN  mulai  terjadi  retak  geser  dengan  munculnya  garis  miring  sebanyak  1 retakan dan 1 retak lanjutan dari retak lentur, dan pada saaat beban puncak yaitu 18,07 kN muncul retak utama berupa retak diagonal yang menunjukkan bahwa balok mengalami kegagalan geser ( shear failure ) atau mengalami keruntuhan tarik di arah retak miring.
Pada Gambar 11(b), terjadi 2 retakan awal di bagian tengah bentang membentuk garis halus vertikal (retak lentur) pada beban 4,04 kN. Retak lentur kemudian muncul secara menerus yaitu pada beban 6,15 kN sebanyak 3 retak baru, beban 8,20 kN 3 retakan baru dan 2 retak lanjutan dari retak sebelumnya dan mencapai garis netral, beban 10,23 kN 2 retak lanjutan, beban 12,25 kN 2 retak lanjutan, beban 14,08 kN mulai terjadi retak geser dengan munculnya garis miring sebanyak 2 retak lanjutan dari retak lentur, beban 16,34 kN 3 retak lentur lanjutan dan 2 retak geser lanjutan. Pada saaat beban puncak yaitu 18,22 kN muncul retak utama berupa retak diagonal yang menunjukkan bahwa balok mengalami kegagalan geser ( shear failure ) atau mengalami keruntuhan tarik di arah retak miring.
Gambar 7. Pola retak balok fly ash batu bara. (a) Beton Normal; (b) BF-5%; (c) BF-10%; (d) BF-15%; dan (e) BF-20%
Pada Gambar 7(c), terjadi 5 retakan awal di bagian tengah bentang membentuk garis halus vertikal (retak lentur) pada beban 6,12 kN. Retak lentur kemudian muncul secara menerus yaitu pada beban 8,13 kN sebanyak 2 retak baru dan 2 retak lanjutan dari retak sebelumnya dan mencapai garis netral, beban 10,31 kN 1 retakan baru, beban 10,23 kN 2 retak lanjutan, beban 12,24 kN 5 retak lanjutan, beban 14,12 kN 4 retak lanjutan, beban 16,23 kN mulai terjadi retak geser dengan munculnya garis miring sebanyak 1 retak lanjutan dari retak lentur dan 1 retak lanjutan, beban 18,54 kN 2 retak geser lanjutan. Pada saaat beban puncak  yaitu  19,87  kN  muncul  retak  utama  berupa  retak  diagonal  yang  menunjukkan  bahwa  balok mengalami kegagalan geser ( shear failure ) atau mengalami keruntuhan tarik di arah retak miring.
a. b. c. d. e.
Pada Gambar 11(d), terjadi 4 retakan awal di bagian tengah bentang membentuk garis halus vertikal (retak lentur) pada beban 6,31 kN. Retak lentur kemudian muncul secara menerus yaitu pada beban 8,44 kN sebanyak  3 retak  baru, beban 10,01  kN 2 retak  lanjutan dari retak  sebelumnya dan mencapai garis netral, beban 12,22 kN 1 retakan baru, beban 14,38 kN 3 retak lanjutan dan 1 retak baru, beban 16,01 kN 2 retak lanjutan, beban 18,20 kN mulai terjadi retak geser dengan munculnya garis miring sebanyak 1 retak lanjutan dari retak lentur, beban 20,51 kN 1 retak geser lanjutan dan 1 retak lanjutan dari lentur. Pada saaat beban puncak yaitu 21,49 kN muncul retak utama berupa retak diagonal yang menunjukkan bahwa balok mengalami kegagalan geser ( shear failure ) atau mengalami keruntuhan tarik di arah retak miring. Pada Gambar 11(e), terjadi 3 retakan awal di bagian tengah bentang membentuk garis halus vertikal (retak lentur) pada beban 4,15 kN. Retak lentur kemudian muncul secara menerus yaitu pada beban 6,26 kN sebanyak 2 retak  baru dan 1 retak lanjutan, beban 8,22 kN 2 retak baru dan mencapai garis netral, beban 10,23 kN 3 retak lanjutan dari retak sebelumnya, beban 12,33 kN 2 retak lanjutan, beban 14,45 kN 2  retak  lanjutan,  beban  16,18  kN  2  retak  lanjutan,  beban  18,7  kN  mulai  terjadi  retak  geser  dengan munculnya garis miring sebanyak 2 retak lanjutan dari retak lentur. Pada saaat beban puncak yaitu 20,13 kN  muncul  retak  utama  berupa  retak  diagonal  yang  menunjukkan  bahwa  balok  mengalami  kegagalan geser ( shear failure ) atau mengalami keruntuhan tarik di arah retak miring.
Dari pola retak dan keruntuhan pada balok beton bertulang tunggal yang telah dipaparkan, semua balok mengalami pola retak lentur geser ( flexural shear crack) dan keruntuhan tarik ( under reinforced ). Hal ini sejalan dengan penelitian terdahulu yaitu menurut  Asyari (2023), bahwa adanya penambahan fly ash batu  bara  pada  balok  mampu  meminimalisir  penyebaran  retak  geser  yang  mana  diakibatkan  oleh pembebanan  sebelumnya  serta  mencegah  munculnya  retak  geser  yang  baru.  Sehingga  arah  retakan vertikal dari daerah tarik menuju daerah tekan didominasi oleh pola retak lentur.

## KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  pengaruh  penambahan fly  ash batu  bara  terhadap  kinerja  balok  beton bertulang tunggal sebagai berikut:
1. Penambahan fly ash batu  bara dapat meningkatkan kapasitas lentur  balok  beton  bertulang tunggal sebesar 18,96% (nilai tertinggi pada variasi 15% yaitu 25,473 MPa) dibandingkan balok beton bertulang tunggal normal.
2. Penambahan fly ash batu bara dapat meningkatkan daktilitas balok beton bertulang tunggal sebesar 2,74% dan mengalami penurunan nilai kekakuan sebesar 24,44% dibandingkan balok beton bertulang tunggal normal.
3. Balok  dengan fly  ash batu  bara  mempunyai  pola  retak  dan  keruntuhan  sama  dengan  balok  beton normal,  yaitu  dimulai  dari  pola  retak  lentur  dan  geser  ( flexural  shear  crack )  dan  diakhiri  dengan keruntuhan geser atau keruntuhan tarik ( under reinforced ).

## DAFTAR PUSTAKA
Afrilia, A. T. (2023). Studi eksperimental kekakuan balok beton bertulang rangkap denga agregat normal. Jurnal Smart Teknologi , 4 (4), 100 – 106.
Andika, Y., Saputro, T. I. & Bonde, O. (2021). Studi eksperimantal kuat tekan beton menggunakan material dari kali jodoh. Jurnal Karkasa, 7 (1), 22-27.
ASTM,C33. (2013). Standard specification for concrete aggregates . United States.
ASTM, C78-02. (2002). Standart test method for flexural strength of concrete (using simple beam with third- point loading). United States.
ASTM,C618-08a. (2008). Standard specification of coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete . United States.
ASTM, C535-03. (2003). Standard test method for resistance to degradation of large- size coarse aggregate by abration and impact in the los angeles machine . United States.
Asyari, M. (2023). Perilaku lentur dan geser balok beton normal bertulang dengan abu terbang (fly ash). In Skripsi . Universitas Mataram.
Buarlele, L., Benny, K., & Jonie, T. (2020). Prediksi kekuatan geser beton pada balok beton bertulang tanpa tulangan geser. Jurnal Teknik Sipil , 16 (1), 1 – 13.
Chinh, V. N. (2021). Flexural perfomance of reinforced concrete beams made with locally sourced fly ash. J. Sci and Tech.Civil Enginer , 15 (2), 38 – 50.
Diana, I. A. & Subaidillah, F. (2020). Pengaruh penambahan limbah botol plastik dan variasi fly ash terhadap penyerapan paving blok ramah lingkungan. J. REKAYASA , 13 (1), 55 – 60.
Hardagung,  T.  H.,  Sambowo,  A.  K.  &  Gunawan,  P.  (2014).  Kajian  nilai  slump,  kuat  tekan  dan  modulus elastisitas beton dengan bahan tambahan filler abu batu paras. Jurnal Matriks Teknik Sipil, 2 (2), 131- 137.
IS-516-1959, Indian Standart. (1959). Method of tests for strength of concrete. Bureau of Indian Standart.
Ismail, A. G., Andhi, M., Arum, D., Muhammad, M. R., & Kusno, A. S. (2017). Pengaruh beton daur ulang dan bahan tambah fly ash terhadap kuat tekan dan kuat lentur beton struktural ramah lingkungan. Jurnal Riset Rekayasa Sipil , 1 (1), 59 – 63.
Kamil, F. & Kurnila, N. (2023). Pengujian awal agregat kasar, agregat halus, semen, dan air: fondasi penelitian beton berkualitas. Jurnal Konstruksi Dan Infrastruktur, XI (2), 78-88.
Kar, K. K. (2022). Handbook of fly ash . Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier.
Khasanah, L., & Arief, B. (2022). Pengaruh penambahan FABA terhadap sifat fisik dan derajat keasaman (pH) kompos. Jurnal Teknologi Separasi , 8 (3), 460 – 468.
Klarens, K., Michael, I., Antoni & Diwantoro, H. (2016). Pemanfaatan bottom ash dan fly ash tipe c sebagai bahan pengganti dalam pembuatan paving block. Jurnal Dimensi Pratama Teknik Sipil , 5 (2), 1 – 8.
Marulitua, A., Deny, S., & Zeldi, M. (2022). Peracangan struktur beton bertulang pada bangunan gedung rumah dan toko 4 lantai di Jalan Sepakat II Kota Pontianak. Rekayasa Teknik Sipil , 2 (2), 1 – 9.
Muharram, M. F., & Eko, W. (2021). Pengaruh penggunaan fly ash sebagai substitusi semen dan limbah kaca sebagai substitusi agregat halus terhadap kuat tekan beton. Jurnal Konstruksi , 19 (2), 410 – 417.
Mukhlis, A., Agustiar, Giovani, & Nazaruddin. (2022). Pengaruh variasi faktor air semen terhadap kuat tekan beton dengan menggunakan abu cangkang. Jurnal Ilmiah Unida, 3 (2), 159-171.
Mose, L., Johannes, J. & Sahureka, M. J. T. (2022). Perbandingan kuat tekan beton dengan menggunakan agregat sungai desa tepa dan pantai wati desa yatoke di pulau babar. Jurnal Manumata, 8 (1), 1-10.
Ngudiyono, Ni Nyoman, N. K., & Rizky, P. (2022). Pemanfaatan fly ash sebagai bahan subtitusi semen pada beton memadat sendiri. Jurnal Teknologi Lingkungan , 23 (1), 55 – 61.
Ningtyas, M. G. C. (2024). Perilaku lentur dan geser balok beton normal bertulang sandwich dengan inti beton ringan berbahan fly ash. In Skripsi, Universitas Mataram.
Pratama, P. H., Rudiansyah, P., & Teuku, B. A. (2020). Kapasitas lentur beton bertulang mutu ultra tinggi menggunakan fly ash batu bara sebagai aditif dan bijih besi sebagai filler. Journal of The Civil Engineering Student , 3 (2), 260 – 266.
Priyatham, S. V. R. P. B., Chaitanya, K. S. V. D. & Kumar, P. G. (2021). Effect of ferrochome slag and fly ash on the mechanical properties of concrete. IOP: Materials Sci. and Engineering , 1025 , 1 – 8.
Pujantara, R. (2014). Struktur beton bertulang dalam perspektif fleksibilitas bentuk dan arsitektur plastis pada rancangan dekonstruksi. J. Forum Bangunan , 12 (2), 68 – 72.
Rahmawaty, F., Candra, I. A., Hidiyati, F. E., Cahyono, D. A., Mahardana, B. Z., Karisma, A. D., Ali, K. K. M. & Azhari,  M.  F.  (2023).  Optimasi  kuat  tekan  beton  menggunakan  fly  ash  dan  superplasticizer. Journal CIVED, 10 (2), 670-680.
Raj, S. B. & Rao, K. M. (2023). Flexural perfomance of sustainable fly ash based concrete beams. IOP: Earth and Enviroment. Sci , 1130 , 1 – 10.
Rau, D. H. F., Indra, S. & Erfan, M. (2018). Analisa pengaruh pemakaian fly ash sebagai sementisius pada beton mutu sedang terhadap kuat tekan beton. Jurnal Sondir, 1 (x), 18-26.
Sani, D. S. & Susanti. S. (2020). Pemanfaatan limbah fly ash dari pembakaran batubara pada pembuatan semen PCC (portland composite cement) di PT. Semen XYZ Lampung. Jurnal Ilmiah Teknik Industri , 4 (2), 100 – 105.
Setiawati, M. (2018). Fly ash sebagai bahan pengganti semen pada beton. In Prosiding Semnastek . pag, 1- 8, Fakultas Teknik.
Simanjuntak, O. J. & Saragi, E. T. (2021). Beton bermutu dan ramah lingkungan dengan  memanfaatkan limbah abu ban bekas. J. VIEKS , 2 (2), 141 – 149.
Suhaimi., & Muajibullah. (2020). Variasi penambahan fly ash terhadap kuat tekan beton. J. REKATEK , 5 (1), 10 – 17.
Tata, A., & S. (2022). Perilaku lentur balok beton betulang dengan bahan tambah fly ash batu bara. Jurnal SIPILsains , 12 (1), 49 – 56.
Wibowo, Safitri, E. & Arsanto, D. B. (2023). Kajian kuat lentur pada beton bubuk reaktif dengan silica fume 15% dan variasi pasir kuarsa. Jurnal Matriks Teknik Sipil, 11 (3), 299-306.
Wight,  J.  K.,  &  MacGregor,  J.  G.  (2015). Reinforced  concrete  mechanics  and  design .  Pearson  Education: Boston.
Yao, Z. T., Ji, X. S., Sarker, P. K., Tang, J. H., Ge, L. Q., Xia, M. S., & Xi, Y. Q. (2015). A comprehensive review on the applications of coal fly ash. Earth-Science Reviews Journal , 141 (1), 105 – 121.