## Kapasitas Lentur Balok Beton dengan Bahan Tambah Abu Vulkanik Gunung Gamalama
Mufti Amir Sultan* 1 ,  Imran 1 , Siswoko 2 1 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Khairun, Ternate
2 Mahasiswa Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Khairun, Ternate * Corresponding authors: e-mail: muftiamirsultan.unkhair@gmail.com
Manuscript received: 11-02-2017 Revision accepted: 16-04-2017

## Abstrak
Beton merupakan bahan konstruksi yang mempunyai peranan yang semakin luas seiring dengan laju pembangunan  saat  ini.  Dalam  pelaksanaan  beton  di  lapangan  kadang  digunakan  bahan  tambah ( admixture ) untuk memperbaiki sifat atau kinerjia beton. Bahan tambah dapat berupa bahan kimia, serat dan  bahan  buangan  non  kimia  yang  dicampurkan  dengan  perbandingan  tertentu.  Usaha  yang dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan durabilitas beton melalui penggunaan berbagai jenis bahan tambah  seperti fume  silica , slag , fly ash ataupun  natural pozzolan ( volcano  ash ).  Bahan  tambah  yang digunakan yaitu Abu Vulkanik Gamalam (AVG). Penelitiana ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh AVG  terhadap  kuat  lentur  beton.  Benda  uji  yang  digunakan  adala  balok  berukuran  (15x15x60)  cm, Mutu beton K-225 dengan variasi penambahan AVG 20% terhadap berat semen. Pengujian kuat lentur dilakukan  pada  umur  beton  28  hari.  Hasil  penelitian  diperoleh  bahwa  pada  beton  dengan  bahan tambah  AVG  kuat  lentur  balok  sebesar  38,509  kg/cm²,  sedangkan  untuk beton  tanpa  campuran  Abu Vulkanik Gamalama (AVG) sebesar 29,448 kg/cm² atau terjadi kenaikan kuat lentur sebesar 23,53%
Kata kunci : abu vulkanik, AVG, kuat lentur, beton.

## Abstract
Concrete  is  a  construction  material  where  its  role  is  broader  along  with  the  current  development.  In field, concrete is sometimes used as an admixture to improve the nature or performance of the concrete. Admixture  can  be  in  form  of  chemical  material,  fiber  and  non-chemical  waste  material  that  mix  with certain ratio. Efforts conducted to improve the performance and durability of concrete through the use of  various  types  of  admixture,  such  as fume  silica,  slag,  fly  ash  or  natural  pozzolan  (volcano  ash). Admixture used was Gamalama Volcanic Ash (AVG). The research aimed to find out the influence of AVG on concrete flexural strength. Testing materials used were concretes with size of (15x15x60) cm, K- 225  concrete  quality  with  variation  of  AVG  addition  of  20%  against  the  cement  weight.  Flexural strength  test  was  conducted  on  28  days  concrete.  The  research  result  found  that  concrete  with admixture  of  AVG  the  concrete  flexural  strength  was  38.509  kg/cm²,  whereas  for  concrete  without Gamalama  Volcanc  Ash  (AVG)  mixture  was  29.448  kg/cm²  or  an  increase  in  the  flexural  strength  of 23.53%.
Keywords : volcanic ash, AVG, flexural strength, concrete.
E-ISSN-2580-7129 Print- ISSN-1978-610X

## TECHNO: JURNAL PENELITIAN
Jurnal homepage : http://ejournal.unkhair.ac.id/index.php/Techno Volume 06 Nomor 01 Mei 2017

## PENDAHULUAN
Beton merupakan bahan konstruksi yang umum dalam konstruksi. Beton banyak digunakan untuk bahan pembentuk struktur baik sebagai upper structure maupun sub structure . Kemajuan teknologi beton memungkinkan untuk di bangunnya struktur-struktur besar berupa gedung- gedung bertingkat maupun sarana transportasi misalnya jembatan dengan bentang panjang, lapisan perkerasan untuk jalan dan untuk lapangan udara.
Beton  merupakan  bahan  konstruksi  yang  mempunyai  peranan  yang  semakin  luas  seiring dengan  laju  pembangunan  saat  ini.  Beton  didapat  dari  pencampuran  bahan-bahan  agregat halus dan kasar berupa pasir, batu pecah, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen,  dan  air  sebagai  bahan  pembantu  guna  keperluan  reaksi  kimia  selama  proses pengerasan  dan  perawatan  beton  berlangsung  dan  juga  bahan  tambah  ( admixture ).  Bahan tambah ini dapat berupa bahan kimia, serat dan bahan buangan non kimia yang dicampurkan dengan  perbandingan  tertentu.  Usaha  yang  dilakukan  untuk  meningkatkan  kinerja  dan durabilitas beton melalui penggunaan berbagai jenis bahan tambah seperti fume silica, slag, flya ash ataupun natural pozzolan ( volcano ash ).
Abu  vulkanik  merupakan  salah  satu  alternatif  bahan  pengganti  semen,  yang  telah  banyak diteliti  dan  bahwa  dapat  bermanfaat  dalam  campuran  beton.  Salah  satunya  (Olawuyi  and Olusola 2010) meneliti pemanfaatan abu vulkanik untuk pembuatan beton mutu tinggi, dari hasil penelitian menyatakan bahwa penambahan abu vulkanik sebagai campuran pada beton baik  yang  berukuran  100  mesh  maupun  mikro  size  dapat  menghasilkan  beton  mutu  tinggi yang  ringan  dengan  kepadatan  tinggi.  Selanjutnya  (Yasin,  Awwad  et  al.  2012)  meneliti penggunan  abu  vulknik  dalam  campuran  beton,  hasil  analisis  menunjukkan  bahwa mengganti  agregat  halus  sebesar  20%  abu    vulkanik  akan  meningkatkan  kuat  tekan  beton sebesar  10%  untuk  abu  vulkanik  coklat  dan  15%  untuk  abu  vulkanik  kuning.  (Kamang, Oyemogum et al. 2013) meneliti penggunaan metakoalin dan abu vulkanik dalam campuran portland  semen,  hasil  penelitian  merekomendasikan  bahwa  metakoalin  dan  abu  vulkanik dapat dicampur dalam jumlah hingga 30% setiap berat semen.
Abu  vulkanik  merupakan  material  yang  dikeluarkan  dari  perut  bumi  ketika  terjadi  erupsi gunung berapi serta dapat terangkut oleh angin dan air hingga jarak berkilometer dari lokasi gunung berapi berada. Abu vulkanik menjadi isu lingkungan yang penting karena jumlahnya yang  cukup  banyak  dan  menganggu  keseimbangan  lingkungan.  Abu  vulkanik  merupakan material  piroklastik  yang  sangat  halus  namun  memiliki  ciri  bentuk  yang  beragam.  Dalam bidang  teknik,  penggunaan  abu  vulkanik  sebagai  bahan  tambah  masih  sangat  sedikit  dan terbatas,  sedangkan  gunung  berapi  yang  masih  aktif  mengeluarkan  abu  vulkanik  setiap tahunnya sangat banyak.
Maluku  utara  memiliki  5  gunung  berapi  aktif,  gunung–gunung  tersebut  memiliki  potensi erupsi, salah satunya adalah Gunung Gamalama yang merupakan gunung berapi terletak di Pulau Ternate. Gunung Gamalama erupsi  terakhir pada tanggal 03 Agustus  2016 walaupun tidak menimbulkan kerusakan dan korban jiwa namun menyisakan banyak debu vulkanik.
Dari penjelasan diatas, bahwa dengan penggunaan fly ash dalam hal ini abu vulkanik dalam campuran beton dapat meningkatkan kinerjia dan durabilitas beton,  serta ketersediaan abu vulkanik di Maluku Utara yang belum dimanfaatkan sebagai material konstruksi.
TECHNO: Vol. 06 ( 01): 11-17, Mei 2017
86-94

## METODE PENELITIAN

## Waktu dan Tempat Penelitian
Tahap penelitian diawali dengan persiapan alat sekaligus proses pengujian bahan. Penelitian ini  merupakan  studi  eksperimental  yang  dilakukan  di  Laboratorium  Struktur  dan  Bahan Jurusan Teknik Sipil Universitas Khairun.

## Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan pada campuran beton adalah sebagai berikut :
a. Semen, semen sebagai bahan pengikat adukan beton digunakan semen portland tipe I.
b. Agregat halus, agregat halus yang digunakan adalah pasir yang diambil dari quarry yang berlokasi di kelurahan Togafo.
c. Agregat kasar, agregat kasar yang digunakan adalah batu pecah yang diambil dari lokasi pemecah batu di Kelurahan Tubo.
d. Air, air yang digunakan untuk pencampuran adalah air yang berasal dari PDAM Ternate.

## Benda uji
Benda uji terbagi atas dua tipe :
a. Benda uji balok dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 60 cm, potongan melintang   15 x 15 cm,
b. Benda uji silinder dengan ukuran 15 cm x 30 cm untuk pengujian kuat tekan dan elatisitas. Rincian benda uji seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Variasi benda uji No Benda Uji Jumlah (bh) Kadar AVG (%) 1 2 3 4
Balok Normal (B N )
Balok AVG (B AVG ) Silinder Normal (S N )
Silinder AVG (S AVG ) 2 2 5 5
0 20 0 20

## Prosedur Penelitian
Sebelum  dilakukan  pengecoran  benda  uji,  bahan-bahan  penyusun  benda  uji  seperti  agregat halus dan agregat kasar dilakukan pemeriksaan properties di laboratorium. Dalam penelitian ini direncanakan campuran mutu beton K 225. Penentuan komposisi campuran menggunakan metode Standar Nasional Indonesia (SNI). Benda uji diberikan kode kemudian beton dirawat dengan  cara  perendaman  dengan  air  tawar  sampai  waktu  pengujian  kekuatan  beton  yaitu selama 28 hari.

## Pengujian Lentur
Benda  uji  diletakan  pada  tumpuan  sederhan,  dial  dipasang  pada  bagian  bawah  balok  tepat pada  jarak  ½  dari  panjang  bentang  bersih  balok  dan  masing-masing  kearah  kiri  dan  kanan dari  tengah  bentang  tepat  di  bawah  titik point  load .  Pembebanan  menggunakan  sistem two point load . Skema model pengujian seperti pada gambar 1.
75 150 75 75 150 75 P/2 P/2 600 150 150 Pot. A-A A 2  10 Ukuran dalam mm Dial pengukur lendutan
Gambar 1. Setup Pengujian Balok

## HASIL DAN PEMBAHASAN Properties agregat
Tabel 2 menunjukkan hasil pengujian agregat halus, di mana untuk pengujian kadar air 3,1%, kadar lumpur 2,0%, kondisi lepas 1,60%, kondisi padat 1,62%, berat jenis kering oven 2,61 %, berat  jenis  semu  2,76%  dan  penyerapan  air  2,04%.  Ini  memperlihatkan  bahwa  properties agregat halus telah memenuhi spesifikasi, kecuali penyerapan air yang tidak sesuai spesifikasi sehingga pada saat memulai pembuatan benda uji agregat yang digunakan pada kondisi SSD agar penyerapan air tidak terlalu banyak.

## Tabel 2. Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus
No Properties Hasil Pengujian Spesifikasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Kadar air Kadar lumpur Berat volume (lepas) Berat volume (padat) Berat jenis kering oven Berat jenis SSD Berat jenis semu Penyerapan air 3,1 % 2,0 % 1,60 1,62 2,61 2,67 2,76 2,04 3 % - 5 % 0,2% - 5,0% 1,40 – 1,90 1,40 – 1,90 1,60 – 3,20 1,60 – 3,20 1,60 – 3,20 0,2 – 2,0
Sumber: hasil pengujian, 2016

## Tabel 3. Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar
No Properties Hasil Pengujian Spesifikasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kadar air Kadar lumpur Berat volume (lepas) Berat volume (padat) Berat jenis kering oven Berat jenis SSD Berat jenis semu Penyerapan air Keausan 0,5 % 1,1 % 1,70 1,80 2,29 2,32 2,35 1,17 24,05% 0,5 % - 2,0 % 0,2% - 1,0% 1,60 – 1,90 1,60 – 1,90 1,60 – 3,20 1,60 – 3,20 1,60 – 3,20 0,2 – 2,0 15% - 50%

## TECHNO: Vol. 06 ( 01): 11-17, Mei 2017

## 86-94
Tabel 3 menunjukkan hasil pengujian properties agregat kasar di mana :pengujian kadar air 0,5%, kadar lumpur 1,1%, kondisi lepas 1,8 kg/ltr, kondisi padat 1,7 kg/ltr, berat jenis kering oven  2,29%,  berat  jenis  semu  2,35%  dan  keausan  agregat  24%.  Ini  memperlihatkan  bahwa properties agregat kasar telah memenuhi spesifikasi, kecual kadar lumpur yang tidak sesuai dengan  spesifikasi  sehingga  sebelum  material  agregat  kasar  digunakan  perlu  dicuci  guna untuk menghilangkan lumpur yang ada pada agregat kasar.

## Komposisi Campuran Beton (JMF)
Tabel 4. Kasar Komposisi Rencana Campuran 1 m³ Beton
Material Berat per m 3 beton   (kg) Rasio terhadap semen Semen Batu pecah pasir air AVG 385,417 608,250 1.081,333 185,00 77,083 1 1,578 2,806 0,480 0,20
Rencana  untuk  komposisi  mutu  beton  K225  menggunakan  metode  SNI.  Dari  perhitungan rancangan campuran beton  yang didasarkan pada hasil pengujian agregat kasar dan agregat halus,  kuat  tekan,  faktor  air  semen,  kadar  air  bebas  ukuran  maksimum,  dan  nilai  slump rencana  didapatkan  komposisi  bahan  penyusun  beton  dengan  komposisi  dari  berat  volume beton dapat dilihat pada tabel 4.

## Kekentalan campuran (Slump)
Gambar 2. Perbandingan nilai slump B N dan B AVG
Gambar 2 menunjukan terjadinya penurunan nilai slump akibat penambahan AVG terhadap campuran beton. Slump untuk B N sebesar 9 cm dan B AVG 6,5 cm. Ini menunjukkan bahwa nilai slump menurun  seiring  dengan  ditambahnya  AVG kedalam  campuran  beton.  Hal  ini disebabkan karena ukuran AVG yang sangat kecil sehingga abu vulkanik dapat menyerap air dengan baik, namum nilai slump masih dalam batas slump rencana yaitu 6 – 12 cm.
0 2 4 6 8 10 S lu m p (c m ) BN BAVG SULTAN dkk. ABU VULKANIK, AVG, KUAT LENTUR, BETON.
Kuat Tekan
Gambar 3. Kuat tekan umur 28 hari pada B N dan B AVG
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  kuat  tekan  B AVG lebih  tinggi  daripada  B N yaitu  284,518 Kg/cm² sedangkan B N sebesar 249,679 Kg/cm². Disini terlihat terjadi penambahan kekuatan pada  B AVG Dengan  demikan,  di  perkirakan  pada  umur  tertentu  B AVG akan  meningkat  kuat tekanya.  Pengaruh  AVG mengakibatkan  terjadi  reaksi  pengikatan  yang  dihasilkan  dalam proses hidrasi semen oleh silika yang terkandung dalam AVG. Selain itu, butiran AVG yang jauh lebih kecil dari agregat halus membuat beton lebih padat karena rongga antara butiran agregat  diisi  oleh  AVG  sehingga  dapat  memperkecil  pori-pori  yang  ada  dan  juga memanfaatkan  sifat  pozzolan  dari  AVG untuk memperbaiki  mutu  beton. Penggunaan  AVG memperlihatkan  dua  pengaruh  di  dalam  beton  yaitu  sebagai  butiran  halus  dan  sebagai pozzolan.
Elastisitas

## Gambar 4. Elastisitas B N dan B AVG
Gambar  4  menunjukan  terjadinya  kenaikan  nilai  elastisitas  pada  beton  yang  di  variasikan AVG.  Elastisitas  B AVG lebih  tinggi  daripada  B N yaitu  sebesar  266978,644  Kg/cm²  sedangkan untuk B N sebesar 231348,364  Kg/cm². Hal  ini membuktikan bahwa  penambahan  AVG pada adukan beton akan memperbaiki elastisitas.
0 50 100 150 200 250 300 K u a t te k a n (k g /cm 2 ) BN BAVG 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 E la st is it a ( k g /cm 2 ) BN BAVG

## TECHNO: Vol. 06 ( 01): 11-17, Mei 2017
86-94

## Kuat lentur balok
Gambar 5. Kuat lentur balok B N dan B AVG
Gambar 5 menunjukkan bahwa kuat lentur benda uji yang menggunakan bahan tambah AVG semakin meningkat dari beton normal. Kuat lentur beton dengan bahan tambah AVG sebesar 38,509  Kg/cm²  sedangkan  beton  tampa  campuran  AVG  sebesar  29,448  Kg/cm².  Nilai  kuat lentur mengalami peningkatan akibat penambahan AVG dimana AVG memiliki ukuran yang sangat kecil sehingga mampu mengisi pori-pori yang ada pada beton. Akibatnya penambahan kemampuan balok dalam menahan beban (Pmax) lebih besar, maka tentunya akan membuat nilai  kuat  lentur  menjadi  lebih  meningkat.  Hal  ini  membuktikan  bahwa  penambahan  AVG pada  adukan  beton  memberi  pengaruh  terhadap  kuat  lentur  di  mana  akibat  penambahan AVG mampu menahan beban yang lebih tinggi.

## Hubungan Beban dan Lendutan
Gambar 6. Hubungan beban-lendutan balok bertulang sampel I
Gambar  6 menunjukkan  hubungan  beban-lendutan  pada  tengah  bentang  balok  I.  Lendutan maksimum B AVG sebesar 4,5 mm saat beban maksimal yaitu sebesar 22,5 kN dan mulai terjadi retakan pada balok ketika beban mencapai 12,5 kN. Pada B N lendutan maksimal sebesar 2,1 mm saat beban maksimum yaitu sebesar 17,5 kN dan mulai terjadi retakan pada beban 10 kN.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 EK u a t Le n tu r (k g /cm 2 ) BN BAVG
0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 AVG NORMAL
Lendutan tengah bentang (mm)
B eb a n (k N)

## SULTAN dkk. ABU VULKANIK, AVG, KUAT LENTUR, BETON.
Gambar 7. Hubungan beban-lendutan balok bertulang sampel II
Gambar  7 menunjukkan  hubungan  beban-lendutan  di  tengah  bentang  balok  II.  Pada  B AVG lendutan  yang  terjadi  sebesar  3,4  mm  saat  beban  maksimal  yaitu  sebesar  20  kN  dan  mulai terjadi  retakan  pada  balok  ketika  beban  mencapai  12,5  kN.  Pada  B N lendutan  yang  terjadi sebesar  3,2  mm  saat  beban  maksimum  yaitu  sebesar  15  kN  dan  mulai  terjadi  retakan  pada beban 7,5 kN.
Beban-beban yang bekerja pada struktur, baik yang berupa beban gravitasi (berarah vertikal) maupun beban-beban lain, menyebabkan adanya lentur dan deformasi pada elemen struktur. Lentur pada balok merupakan akibat dari adanya regangan yang timbul karena adanya beban luar.  Material  penyusun  sangatlah  berpengaruh  terhadap  lendutan  dan  deformasi.  semakin baik  kuat  desak  dan  elastisitas  maka  semakin  baik  pula  kemampuan  deformasi  dan lendutannya.  Nilai  kekakuan  balok  B AVG sebesar  112631,6154  kN/cm²  dan  balok  B N sebesar 97600,0904 kN/cm². Ini membuktikan penambahan AVG bisa meningkatkan kekakuan balok.

## Pola Keretakan
Berdasarkan  hasil  pengujian  kuat  lentur  balok,  Pola  retak  saat  kondisi  runtuh  yang  ingin dicapai yaitu terjadi retak pada daerah 1/3 bentang tengah dari balok. Pola retak balok beton menghasilkan  pola  retak  yang  relatif  sama  yaitu  pada  bagian  1/3  bentang  tengah  sehingga dapat  dikatakan  bahwa  retak  yang  terjadi  termasuk  retak  lentur.  Retak  maksimum  yang terjadi yaitu pada 1/3 bentang tengah dan menuju beban yang bekerja. Berikut ini disajikan gambar pola keretakan yang terjadi. Sesuai ditunjukkan pada gambar 8.
B N 1 B N 2
B AVG 1
B AVG 2
Gambar 8. Hubungan beban-lendutan balok bertulang sampel II
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 AVG NORMAL Lendutan tengah bentang B eba n ( k N)
TECHNO: Vol. 06 ( 01): 11-17, Mei 2017 86-94

## SIMPULAN
kesimpulan penelitian ini sebagai berikut:
1. Kuat  lentur  dengan  bahan  tambah  AVG  sebesar  20%  lebih  kuat  dibandingkan  dengan beton normal
2. Kuat  lentur  yang  terjadi  untuk  B N sebesar  29,448  kg/cm²,  setelah  divariasikan  20%  AVG terhadap berat semen terjadi kenaikan sehingga menghasilkan kuat lentur sebesar 38,509 kg/cm²  serta  beban  ultimit  rata-rata  B AVG sebesar  21  kN  sedangkan  beban  ultimit  untuk beton normal sebesar 16,25 kN.

## DAFTAR PUSTAKA
Al-Zou, J. and K.  K.  Al-Zboon., 2014, Effect of volcanic tuff on the characteristics of cement mortar. Cerâmica, 60: 279-284.
Astanto, T. B.,2001, Konstruksi Beton Bertulang . Yogyakarta, Kanisius.
Dipohusodo, I. 1999, Struktur Beton Bertulang , Jakarta, PT. Gramedia Pustaka Utama.
Ekaputri, J. J., Triwulan, et al., 2011, Mechanical Properties of Volcanic Ash Based Concrete. Proceedings of International Seminar on Applied Technology, Science, and Arts (3rd APTECS), Surabaya, 6 Desember.
Ibrahiem,  E.-S.  M.  and  S.  A.  M.  Ahmed,  2014,  Evaluation  of  Jebel  Marra  Volcanic  Ash  as Supplementary  Cementitious  Material  for  Use  in  Blended  Cements. IOSR  Journal  of Engineering Vol. 04 (3):31-37.
Kamang, E. J., I. M. Oyemogum, et al. 2013, Volcanic Ash, Metakaolin and Ordinary Portland Cement  Blends  in  Concrete  Production. Central  Europe  Toward  Sustainable  Building (CESB13) , Prague.
Mulyono, T. 2004, Teknologi Beton . Yogyakarta, Andi Offset.
Nugraha, P. and Antoni. 2007, Teknologi Beton . Yogyakarta, Andi.
Olawuyi,  B.  J.  and  K.  O.  Olusola.  2010,  Compressive  Strength  of  Volcanic  Ash/Ordinary Portland Cement Laterized Concrete. Civil Engineering Dimension Vol.12 (1) :23-28.
Yasin, A. A., M. T. Awwad, et al. 2012, Effect of  Volcanic Tuff on the Concrete Compressive Strength. Contemporary Engineering Sciences Vol. 5 (6) : 295-306.
SULTAN dkk. ABU VULKANIK, AVG, KUAT LENTUR, BETON.