## Jurnal Talenta Sipil
Vol 7, No 1 (2024): Februari, 217-223 Publisher by Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Batanghari ISSN 2615-1634 (Online), DOI 10.33087/talentasipil.v7i1.451

## Analisis Kuat Tekan Beton dengan Pemanfaatan Silica Fume dan Fly Ash Sebagai Pengganti Semen Sebagian

## Efrilia Rahmadona*, Kiki Rizky Amalia, Luthfiyah Ulfah, Norca Praditya
Politeknik Negeri Sriwijaya *Correspondence: efriliarahmadona@polsri.ac.id
Abstrak. Kegiatan konstruksi membutuhkan beton sebagai material yang banyak digunakan. Beton  terdiri dari beberapa komposisi,  yaitu agregat  halus, agregat  kasar,  air, dan  semen portland sebagai  material utama untuk bahan  pengikatnya.  Produksi  semen  menyumbang  sekitar  6%  emisi  karbon  yang  dapat  merusak  lingkungan diantaranya  pemanasan  global,  serta  penggunaan  material  semen  yang  tinggi  pada  campuran  beton,  maka diperlukan  material  alternatif  untuk  pengganti  pengganti  semen  atau  bahan  tambahan  semen  untuk  ampuran beton.  Material  alternatif  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  ialah fly  ash dan silica  fume .  Penelitian  ini bertujuan untuk mengetahui hasil pengujian dan karakteristik  beton yang menggunakan silica fume dan fly ash sebagai bahan subtitusi sebagian semen serta pengaruh perbandingan silica fum e dan fly ash terhadap kuat tekan beton.  Penelitian  dilakukan  dengan  pengujian  langsung  di  laboratorium.  Adapun  campuran  variasi  Fly  Ash (FA) dan Silica Fume yang digunakan adalah : FA 10% dan SF 5%, FA 15% dan SF 5%, FA 20% dan SF 20%, FA  25%  dan  SF  10%.  Berdasarkan  hasil  pengujian  kuat  tekan  yang  dilakukan  pada  umur  beton  28  hari menunjukkan  bahwa  pemanfaatan silica  fume dan fly  ash untuk  menggantikan  semen  belum  bisa  dikatakan berhasil  meningkatkan  kekuatan  beton.  Nilai  kuat  tekan  tertinggi  dicapai  variasi  3  yaitu  dengan  kadar fly  ash 20%  dan silica  fume 10%  menghasilkan  nilai  kuat  tekan  sebesar  19,44  Mpa,  hal  tersebut  menunjukkan kekuatan yang dicapai masih sebatas untuk beton mutu rendah dibawah 20 Mpa.
Kata Kunci : Beton, Fly Ash, Silica Fume , Semen Portland
Abstract.  Construction  activities  require  concrete  as  a  widely  used  material.  Concrete  consists  of  several compositions, namely fine aggregate, coarse aggregate,  water, and Portland cement  as the  main  material for the binder. Cement production contributes around 6% of carbon emissions which can damage the environment, including  global  warming,  and  the  use  of  high  levels  of  cement  material  in  concrete  mixtures,  so  alternative materials  are  needed  to  replace  cement  or  cement  additives  for  concrete  mixes.  Alternative  materials  used  in this research are fly ash and silica fume. This research aims to determine the test results and characteristics of concrete using silica fume and fly ash as partial cement substitute materials as well as the effect of the ratio of silica fume and fly ash on the compressive strength of concrete. The research was carried out by direct testing in the laboratory. The various mixtures of Fly Ash (FA) and Silica Fume used are: FA 10% and SF 5%, FA 15% and  SF  5%,  FA  20%  and  SF  20%,  FA  25%  and  SF  10%.  Based  on  the  results  of  compressive  strength  tests carried out at 28 days of concrete, it shows that the use of silica fume and fly ash to replace cement cannot be said to have succeeded in increasing the strength of the concrete. The highest compressive strength value was achieved by variation 3, namely with a fly ash content of 20% and 10% silica fume, producing a compressive strength value of 19.44 Mpa, this shows that the strength achieved is still limited to low quality concrete below 20 Mpa.
Keywords: Concrete, Fly Ash, Silica Fume, Portland Cement

## PENDAHULUAN
Beton  merupakan  material  konstruksi  yang  paling  popular  dan  sering  digunakan  (Zuraidah  & Hastono,  2018).  Pada  umumnya,  beton  tersusun  dari  agregat  halus,  agregat  kasar,  air,  dan  semen portland sebagai material  utamanya  untuk bahan pengikat (Mulyadi et al., 2022). Semen  merupakan komoditi  yang  sangat  strategis,  dengan  adanya  pembangunan  infrastruktur  yang  semakin  masif mengakibatkan  permintaan  akan  produksi  semen  semakin  meningkat.  Produksi  semen  menyumbang sekitar  6-7%  emisi  karbon  yang  dapat  merusak  lingkungan,  dampak  yang  diakibatkan  salah  satunya pemanasan  global  (Miller  et  al.,  2016).  Oleh  sebab  itu,  diperlukan  material  alternatif  lain  yang  bisa menggantikan semen dalam campuran beton yang ramah lingkungan.
Material  alternatif  yang  dianggap  bisa  digunakan  sebagai  pengganti  sebagian  semen  adalah material dengan sifat pozzolan. Pozzolan merupakan bahan yang mengandung  aluminium dan silika, secara kimiawi dapat bereaksi  dengan kalsium hidroksida (senyawa yang terbentuk dari reaksi  semen
dan air) membentuk kalsium silikat hidrat dan kalsium aluminat hidrat, sehingga memiliki sifat semen (Sinulingga,  2014).  Pozzolan  terbagi  menjadi  dua  jenis,  yaitu  pozzolan  alami  dan  pozzolan  buatan. Contoh bahan pozzolan antara lain slag, yang merupakan pozzolan alami, dan slag , fl y ash , dan silica fume , yang merupakan pozzolan buatan (Sutriono et al., 2018).
Limbah  sandblasting  (silica  fume)  pada  proses  produksi  beton  dapat    bereaksi  secara  kimia dengan  cairan  alkali  pada  suhu  tertentu  sehingga  membentuk  bahan  campuran  yang  memiliki  sifat seperti semen. Saat ini limbah sandblasting dari industri baja dan perkapalan semakin meningkat dan menumpuk,  untuk mengurangi  volume tersebut, maka perlu dimanfaatkan  sehingga dapat  digunakan kembali. Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan  menunjukkan mortar beton dengan campuran silica  fume 10%  dan fly  ash 15%  menyamai  kekuatan  mortar  beton  normal  (Sinulingga,  2014). Berdasarkan  penelitian  terdahulu  menunjukkan silica  fume  dan  fly  ash memberikan  peningkatan kekuatan  mortar  beton,  akan  tetapi  untuk  campuran  beton  masih  belum  diketahui  bagaimana pengaruhnya.  Oleh  karena  itu,  dalam  penelitian  ini  menggunakan  material silica  fume dan  limbah batubara berupa fly ash sebagai bahan  subtitusi  sebagian semen dengan menggunakan beton sebagai benda  uji.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  pemanfaatan silica  fume dan fly  ash sebagai bahan subtitusi sebagian semen pada campuran beton serta pengaruh perbandingan silica fume dan fly ash terhadap kuat tekan beton.

## METODE
Penelitian  ini  di  lakukan  pada  di  Laboratorium  Pengujian  Material  Jurusan  Teknik  Sipil Politeknik  Negeri  Sriwijaya,  dengan  metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  ialah metode  penelitian  eksperimen.  Adapun  pengujian  yang  dilakukan  ialah  pengujian  material  untuk agregat  (agregat  kasar  dan  agregat  halus),  Pengujian  agregat  untuk  semen,  pembuatan mix  design , pembuatan  benda  uji,  perawaan  benda  uji,  pengujian  kuat  tekan  beton.  Pembuatan  benda  uji  yang dilkukan  berdasarkan  proporsi  campuran  bahan  mengacu  pada  SNI-03-2834-2000  tentang  rencana campuran  beton  normal.  Benda  uji  silinder  dibuat  dengan  variasi Silica  fume  dan  fly  ash sebagai substitusi semen sebagian (Indonesia & Nasional, 2000), yaitu : 1. Benda Uji Variasi SF 5%  FA 10%    = 3 buah
2. Benda Uji Variasi SF 5%  FA 15 %   = 3 buah
3. Benda Uji Variasi SF 10%  FA 20 %   = 3 buah
4. Benda Uji Variasi SF 10%  FA 25 %   = 3 buah Tahapan (proses) yang dilakukan dalam penelitian ini, dapat dilihat pada diagram alir berikut ini:
Penelitian yang dilakukan adalah dengan membuat sampel benda uji silinder dengan ukuran 15 x 30  cm,  selanjutnya  melakukan  pengujian  material  agregat  dan  semen  di  Laboratorium  serta  membuat benda uji beton campuran silica fume dan fly ash sesuai dengan variasi yang telah ditentukan.

## HASIL
Berdasarkan hasil pengujian material, didapatkan berat jenis agregat kasar SSD 2,545 dan berat jenis  agregat  halus  SSD  2,475.  Nilai-nilai  tersebut  telah  memenuhi  standar  SNI-03-1970-1990 (Lingkup, 1990).  Berdasarkan data- data pengujian material agregat, rata-rata telah memenuhi standar spesifikasi, hasil pengujian material agregat dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengujian Material Agregat
No Jenis Pengujian Hasil Standar yang berlaku Keterangan Peraturan Nilai 1 Analisa saringan Agregat Halus 3,89 % SNI 03-1750-1990 1,5%-3,8% Memenuhi 2 Analisa saringan Agregat Kasar 2,56 % SNI 03-1968-1990 5%-8% Tidak Memenuhi 3 Berat Jenis Agregat Halus 2,47 SNI 03-1970-1990 2,5-2,7 Memenuhi 4 Penyerapan Agregat Halus 4,82 % SNI 03-1970-1990 3% Memenuhi 5 Berat Jenis Agregat Kasar 2,54 SNI 03-1969-2008 2,5-2,7 Memenuhi 6 Penyerapan Agregat Kasar 1,49 % SNI 03-1969-2008 3% Memenuhi 7 Bobot Isi Gembur Agregat Halus 1,2208 SNI 03-4804-1998 Minimal 1,2 Memenuhi 8 Bobot Isi Padat Agregat Halus 1,3401 SNI 03-4804-1998 Minimal 1,2 Memenuhi 9 Bobot Isi Gembur Agregat Kasar 1,3274 SNI 03-4804-1998 Minimal 1,2 Memenuhi 10 Bobot Isi Padat Agregat Kasar 1,4977 SNI 03-4804-1998 Minimal 1,2 Memenuhi 11 Kadar Air Agregat Halus 9,07 % SNI 03-1971-1990 3%-5% Tidak Memenuhi 12 Kadar Lumpur Agregat Halus 1,02 % SNI 03-4142-1996 Kurang dari 5% Memenuhi 13 Kadar Air Agregat Kasar 4,15 % SNI 03-1971-1990 Kurang dari 5% Memenuhi 14 Kadar Lumpur Agregat Kasar 5,05 % SNI 03-4142-1996 Kurang dari 1% Memenuhi 15 Kekerasan Agregat 2,20% SII 0052-80 < 30% Memenuhi 16 Berat Jenis Semen 3,01 SNI-15-2531-1991 Minamal 3,0-3,20gr Memenuhi
Sumber : Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Dalam perencanaan beton dalam penelitian  ini menggunakan material Silica fume dan fly ash sebagai  pengganti  semen  sesuai  dengan  kadar  yang  telah  ditentukan.  Berikut  tabel  perhitungan perencanaan campuran beton pada tabel 2.

## Tabel 2. Tabel Proporsi Campuran Untuk Tiap 3 sampel benda uji Silinder
No Kode Benda Uji Kadar Variasi (%) Berat (Kg) Silica Fume (SF) Fly Ash (FA) SF FA Semen Pasir Split Air 1 CF1 5% 10% 0,380 0,76 6,46 10,81 20,08 3,80 2 CF2 15% 0,380 1,14 6,08 10,81 20,08 3,80 3 CF3 10% 20% 0,761 1,52 5,32 10,81 20,08 3,80 4 CF4 25% 0,761 1,90 4,94 10,81 20,08 3,80
Sumber: Hasil Perhitungan, 2023

## Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada benda uji berumur 28 hari dengan jumlah benda uji sebanyak  3  sampel  yang  terdiri  dari  beton  campuran  material  pengganti  semen  sebagian  dengan Fly Ash (FA)  dan Silica  Fume (SF),  menggunakan  variasi  (SF  5%  FA  10%);  (SF  5%,  FA  15%);  (SF 10%,FA 20%); (SF 10%,FA 25%). Hasil pengujian untuk variasi 1 Silica Fume 5% dan Fly Ash 10%
Tabel 3. Hasil Pengujian Kuat Tekan Variasi 1 Benda Uji Variasi Umur Beban (KN ) Beban (N) Luas Penampang (mm2) Kuat Tekan (MPa) Rata-rata (Mpa) SF (%) FA (%) CF1 5% 10% 28 275 275000 17663 15,57 15,76 28 265 265000 17663 15,00 28 295 295000 17663 16,70
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Menurut hasil pengujian kuat tekan beton untuk variasi 1 dengan kadar silica fume 5% dan fly
ash 10%, didapatkan kuat tekan rata-rata 15,76 Mpa, untuk lebih jelas kurva kuat tekan beton normal dan beton variasi 1 dapat dilihat grafik 1 berikut.
Gambar 2. Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 1 Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Berdasarkan  tabel 3 dan  gambar 2 hasil dari kuat tekan beton variasi dengan campuran silica fume 5%  dan fly  ash 10% menunjukkan  kuat  tekan  beton  variasi  1  terbesar  16,70 Mpa  dengan  rata- rata kuat tekan 15,76 Mpa.
Sesuai dengan hasil pengujian yang telah dilakukan untuk  kuat tekan beton variasi silica fume 5% dan fly ash 15% pada umur 28 hari,
Tabel 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Variasi 2 Benda Uji Variasi Umur Beban (KN ) Beban (N) Luas Penampang (mm2) Kuat Tekan (MPa) Rata-rata (Mpa) SF (%) FA (%) CF2 5% 15% 28 250 250000 17663 14,15 16,04 28 310 310000 17663 17,55 28 290 290000 17663 16,42
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Berdasarkan tabel yang didapat pada tabel 4 pada umur 28 hari didapat kuat tekan beton variasi silica fume 5% dan fly ash 15% sebesar 16,04 Mpa, berikut   kurva kuat tekan beton variasi 1 dapat dilihat grafik 3 berikut.

## Gambar 3 Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 2
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Sesuai  hasil  dari  kuat  tekan  beton  variasi  dengan  campuran  silica  fume  5%  dan  fly  ash  15  % pada  gambar  3  menunjukkan  kuat  tekan  beton  variasi  2  terbesar  17,55  Mpa  dengan  rata-rata  kuat tekan 16,04 Mpa.
26.0 25.5 24.6 15.57 15.00
16.70 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 1 2 3 N ila i K ua t Te ka n Be to n (M pa ) Sampel Benda Uji Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 1 26.0 25.5 24.6 14.15 17.55 16.42 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 1 2 3 Ku at Te ka n Be to n (M pa ) Sampel Benda Uji Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 2 Sampel Benda Uji Beton Normal Sampel Benda Uji Variasi 2
Hasil  pengujian  kuat  tekan  beton  variasi  silica  fume  10%  dan  fly  ash  20%  dapat  dilihat  pada tabel 5.

## Tabel 5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Variasi 3
Benda Uji Variasi Umur Beban (KN ) Beban (N) Luas Penampang (mm2) Kuat Tekan (MPa) Rata-rata (Mpa) SF (%) FA (%) CF3 10% 20% 28 400 400000 17663 22,65 19,44 28 350 350000 17663 19,82 28 280 280000 17663 15,85
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Menurut    tabel  yang  didapat  pada  tabel  5  pada  umur  28  hari  didapat  kuat  tekan  beton  variasi Silica fume 10% dan Fly Ash 20 % sebesar 19,44 Mpa.
Gambar 4. Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 3 Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Sesuai  hasil  dari  kuat  tekan  beton  variasi  dengan  campuran  silica  fume  10% dan  fly  ash  20% pada  gambar  4  menunjukkan  kuat  tekan  beton  variasi  3  terbesar  19,82  Mpa  dengan  rata-rata  kuat tekan 19,44 Mpa. Selanjutnya untuk pengujian kuat  tekan beton  variasi silica  fume 10% dan fly  ash 25%

## Tabel 6 Hasil Pengujian Kuat Tekan Variasi 4
Benda Uji Variasi Umur Beban (KN ) Beban (N) Luas Penampang (mm2) Kuat Tekan (MPa) Rata-rata (Mpa) SF (%) FA (%) CF4 10% 25% 28 305 305000 17663 17,27 16,51 28 280 280000 17663 15,85 28 290 290000 17663 16,42
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Dalam tabel 6 beton variasi pada umur 28 hari didapat kuat tekan beton variasi silica fume 10% dan fly ash 25 % sebesar 16,51 Mpa.
26.0 25.5 24.6 22.65 19.82 15.85 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 1 2 3 Ku at T ek an B et on (M pa ) Sampel Benda Uji Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 3 Sampel Benda Uji Beton Normal
Sampel Benda Uji Variasi 3

## Gambar 5 Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 4
Sumber: Hasil Pengujian Laboratorium, 2023
Berdasarkan  hasil dari  kuat tekan beton variasi dengan campuran silica fume 10% dan fly  ash 25% pada gambar 5 menunjukkan kuat tekan beton variasi 4 terbesar 17,27 Mpa dengan rata-rata kuat tekan 16,51 Mpa.

## Pembahasan
Berdasarkan hasil pengujian pada pada variasi 1 dengan  kadar silica fume 5%, fly ash 10 %, untuk  menggantikan  jumlah  semen  menghasilkan  nilai  kuat  tekan  sebesar  15,76  Mpa,  kemudian kekuatan  mengalami  kenaikkan  pada  variasi  2  dengan  kadar silica  fume 5%, fly  ash 15  %,  dengan menghasilkan nilai kuat tekan sebesar  16,04 MPa. Selanjutnya nilai kuat tekan tertinggi tercapai pada variasi 3 yaitu dengan silica fume 10%  dan kadar fly ash 20%. Kadar silica fume 10%  dan fly ash 15% menghasilkan nilai kuat tekan sebesar  19,44 Mpa, kuat tekan tersebut mengalami kenaikan 2,1 % dari kuat tekan variasi 2 sebesar 16,04 Mpa . Kemudian tren kuat tekan mengalami penurunan pada kadar silica  fume 10%    dengan fly  ash 25  %  yang  menghasilkan  nilai  kuat  tekan  sebesar  16  Mpa. Dari  hasil  pengujian  kuat  tekan  yang  dilakukan  pada  umur  beton  28  hari  menunjukkan  bahwa pemanfaatan silica  fume dan fly  ash untuk  pengganti  semen  hanya  mencapai  kuat  tekan  tertinggi 19,44 Mpa dengan kadar fly ash 15% dan silica fume 10%.

## SIMPULAN
Dari hasil pengujian kuat  tekan  yang dilakukan pada umur beton 28 hari menunjukkan bahwa pemanfaatan silica fume dan fly ash untuk pengganti semen bisa digunkan  untuk mutu beton rendah yaitu  dibawah  20  MPa,  belum  dapat  digunkan  untuk  mutu  beton  sedang  maupun  tinggi  .  Nilai  kuat tekan  tertinggi  dicapai  variasi  3  yaitu  dengan  kadar silica  fume 10% dan fly  ash 20%  menghasilkan nilai kuat tekan sebesar  19,44 Mpa. Dalam penelitian ini menunjukkan penambahan silica fume diatas 10% dan fly ash diatas 20% sebagai pengganti semen kurang efektif untuk meningkatkan kuat tekan beton. Nilai resapan air berkurang seiring dengan peningkatan persentase silica fume dan fly ash diatas 20%, sehingga mengurangi pengikatan antara bahan pengikat dengan agregat.

## DAFTAR PUSTAKA
Indonesia,  S.  N.,  &  Nasional,  B.  S.  (2000). Tata  cara  pembuatan  rencana  campuran  beton normal . Lingkup, R. (1990). Metode pengujian berat jenis dan penyerapan air agregat halus . 1–5. Miller,  S.  A.,  Horvath,  A.,  &  Monteiro,  P.  J.  M.  (2016).  Environmental  Research  Letters  Readily implementable  techniques  can  cut  annual  CO  2  emissions  from the  production  of  concrete  by over  20%  Readily  implementable  techniques  can  cut  annual  CO  2  emissions  from  the production of concrete by over 20%. Environ. Res. Lett , 11 , 074029. http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/11/7/074029/pdf
Mulyadi,  A.,  Yunanda,  M.,  Suanto,  P.,  &  Yulius,  Y.  (2022).  Analisis  Pemanfaatan  Limbah  Abu Sekam Padi Sebagai Pengisi Dalam Campuran Mutu Beton K.250. Jurnal Teknik Sipil , 11 (2), 50–59. https://doi.org/10.36546/tekniksipil.v11i2.516
Sinulingga,  K.  (2014).  Pengaruh  penambahan  abu  sekam padi  dan  abu  boyler  kelapa  sawit  terhadap efisiensi penggunaan semen pada kontruksi beton. Jurnal Saintika , 14 (1), 54–63.
26.0 25.5 24.6 17.27 15.85 16.42 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 1 2 3 Ku at T ek an B et on (M pa ) Sampel Benda uji

## Grafik Uji Kuat Tekan Beton Variasi 4
Sampel Benda Uji Beton Normal Sampel Benda Uji Variasi 4
Sutriono,  B.,  Trimurtiningrum,  R.,  &  Rizkiardi,  A.  (2018).  Pengaruh  Silica  Fume  sebagai  Subtitusi Semen  terhadap  Nilai  Resapan  dan  Kuat  Tekan  Mortar  (Hal.  12-21). RekaRacana:  Jurnal Teknil Sipil , 4 (4), 12. https://doi.org/10.26760/rekaracana.v4i4.12 Zuraidah,  S.,  &  Hastono,  B.  (2018).  Pengaruh  Variasi  Komposisi  Campuran  Mortar  Terhadap  Kuat Tekan. Ge- STRAM: Jurnal
Perencanaan Dan Rekayasa Sipil , 1 (1), 8–13. https://doi.org/10.25139/jprs.v1i1.801