© Jurusan Teknik Sipil Itenas | No. 4 | Vol. 4

## Studi Mengenai Perancangan Campuran Beton Abu Terbang dengan Pendekatan Blended Sand

## REZA FAUZI NIRWAN, PRIYANTO SAELAN
Jurusan Teknik Sipil, Institut teknologi Nasional, Bandung Email: rezafnirwan@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hasil perancangan campuran beton abu terbang yang mensubtitusi semen dengan cara pendekatan sand blended, yaitu abu  terbang  yang  mensubtitusi  semen  diperlakukan  sebagai  agregat  halus, sehingga  agregat  halus  merupakan  campuran  dari  pasir  dan  abu  terbang. Penelitian dilakukan dengan kuat tekan rencana 20 MPa dan 30 MPa. Substitusi semen oleh abu terbang sebesar  10 %, 20 %, dan 30 % dari berat semen. Ukuran maksimum  agregat  kasar  yang  digunakan  adalah  20  mm,  dan  pasir  dengan modulus kehalusan 2,768, slump rencana 6 cm dan 10 cm. Hasil pengujian tekan silinder beton berdiameter 10 cm dan tinggi 20 cm menunjukkan bahwa kuat tekan beton abu terbang yang dihasilkan berdekatan dengan beton acuan yaitu beton tanpa abu terbang, untuk semua kadar abu terbang yaitu sampai dengan kadar subtitusi semen oleh abu terbang sebesar 30 %. Pendekatan sand blended dapat dilakukan dalam perancangan campuran beton abu terbang.
Kata Kunci : beton abu terbang, kuat tekan, pasir blended

## ABSTRACT
This is research was performed to know the result of the test of fly ash concrete mix designed by sand blended method. Fly ash will be treated as fine aggregate so that the total fine aggregate is the consist of fly ash and sand. 20 MPa and 30 MPa concrete mix are designed for 10 %, 20 % and 30 % by weight of cement subtitution by fly ash. Concrete mix use 20 mm maximum aggregate size, finess modulus of sand 2.768, and 6 cm and  10 cm slump. Compressive strength tests of 10 cm diameter and 20 cm height cylinder showed that the stength of fly ash concrete is the same as the strength of initial concrete. Fly ash concrete mix can be designed by sand blended approximation.
Keywords : fly ash concrete, compressive strength, blended sand
© Jurusan Teknik Sipil Itenas | No. 4 | Vol. 4

## 1. PENDAHULUAN
Semen  merupakan  material  yang  tidak  ramah  lingkungan,  sehingga  upaya  yang  dilakukan untuk mengurangi pencemaran yang diakibatkan oleh beton adalah dengan cara mengurangi kadar semen yang digunakan, dan diganti dengan bahan tambahan lainnya yang mempunyai kemiripan  dengan  semen.  Bahan  tambahan  pengganti  yang  sering  digunakan  adalah  abu terbang. Kemiripan sifat ini dapat ditinjau dari dua sifat utama, yaitu sifat fisik dan kimiawi. Secara  fisik,  material  abu  terbang  memiliki  kemiripan  dengan  semen  dalam  hal  kehalusan butir-butirnya,  yaitu  lolos  ayakan  No.  325  (45 mili  micron)  5-27  %  dengan specific gravity antara 2,15-2,6. Sifat kimia yang dimiliki oleh abu terbang berupa silica dan alumina dengan presentase mencapai 80%.  mensubtitusi langsung sebagian semen dengan abu terbang, dan diikuti  dengan  pengurangan  pasir  atau  agregat  kasar  agar  volumenya  tetap  1  m 3 mengakibatkan kuat tekan 28 hari beton menjadi lebih kecil dibandingkan dengan campuran beton  menggunakan  semen  biasa.  Jika  dikaji  dan  dianalisis  menggunakan  formulasi  Dreux Gorrisse dengan pendekatan blended sand, perancangan campuran beton abu terbang diduga dapat dilakukan dengan hasil yang lebih baik.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Abu Terbang
Abu terbang adalah limbah dari hasil pembakaran batu bara pada tungku pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozolanik. Ukuran partikel abu terbang bervariasi mulai dari lebih kecil  dari 1 μm (micrometer) hingga lebih besar dari 100 μm. Abu terbang yang dapat digunakan untuk campuran pengganti sebagian semen dalam beton diatur dalam ACI Manual of Concrete Practice 1993 Part 1 226.3R-3 dan ASTM C 618, dan dibagi menjadi 3 kelas, yaitu kelas F, kelas C, dan kelas N.

## 2.2. Penelitian Mengenai Perancangan Campuran Beton Abu Terbang
Para  peneliti  dari  berbagai  negara  telah  melakukan  berbagai  macam  penelitian  mengenai perancangan  campuran  beton  dengan  memanfaatkan  abu  terbang  sebagai  bahan  subtitusi semen. Patil, et. al (2017) dari India melakukan penelitian mengenai perancangan campuran beton abu terbang untuk mengetahui perbedaan antara kekuatan dan kelecakan dari beton abu terbang dan beton tanpa abu terbang. Jumlah material yang digunakan dalam campuran beton abu terbang ditunjukkan pada Tabel 1 .

## Tabel 1. Jumlah Material yang Digunakan dalam Campuran Beton Abu Terbang
Material Weight Volume [kg /m 3 ] [m 3 ] Total bahan cementitious 476 - Semen 333 0,1057 Abu terbang 143 0,0636 Air 142,5 0,1425 Bahan tambah 4,76 0,0045 Udara [1%] - 0,01 Total - 0,3263 Agregat kasar 1062 0,4085 Agregat halus 690 0,2652 Total 2375 1
(Sumber: Patil, J. V, 2017)
Dapat diketahui bahwa untuk beton abu terbang material pengganti semen lebih besar dan kandungan semen lebih kecil. jumlah agregat halus dikurangi tapi jumlah agregat kasar dibuat sama. Jumlah air dan kerapatan berkurang karena kerapatan abu terbang lebih rendah dari
pada semen. Penelitian telah dilakukan oleh Awanti, et. al (2016) dari India untuk mengetahui proporsi campuran beton abu terbang bervolume tinggi dengan hasil uji kuat tekan beton abu terbang ditunjukkan pada Tabel 2 .
Tabel 2. Hasil Uji Kuat Tekan Beton Abu Terbang
Rancangan Campuran Kuat Tekan Kubus Beton Setelah 28 hari [MPa] P.35 56,1 50F.35 42,44 55F.35 40,62 60F.35 35,17 65F.35 24,42 P.30 62,28 50F.35 52,1 55F.35 47,31 60F.35 40,84 65F.35 27,69
(Sumber: Awanti, et. al, 2016)
Dari penelitian tersebut diketahui abu terbang lebih efektif pada rasio 𝑤 𝑐 ⁄ yang lebih rendah. Selanjutnya  penelitian  dilakukan  oleh    Novena,  A.  (2017)  dari  Itenas.  Komposisi  campuran beton  abu  terbang  dihitung  dengan  cara  Dreux,  cara  penyesuaian  volume  pasir,  dan  cara penyesuaian  volume  batu  pecah,  dimana  semen  dimodelkan  sebagai  semen blended. Komposisi campuran beton abu terbang dengan cara Dreux, ditunjukkan pada Tabel 3.

## Tabel 3. Komposisi Campuran Beton Abu Terbang dengan Cara Dreux
Bahan Campuran Acuan Campuran dengan Cara Dreux SNI 1 2 3 4 5 Semen (C42,5) [kg] 366,071 329,464 292,857 256,25 219,643 183,036 Abu terbang [kg] 0 36,6071 73,2142 109,821 146,428 183,036 Pasir [kg] 642,612 723,141 766,54 793,103 653,38 653,38 Batu pecah [kg] 1.048,47 954,055 896,042 855,742 987,295 974,27 Air [kg] 205 205 205 205 205 205 Kuat tekan semen 42,5 39,074 36,154 33,5 31,494 28,871 28 Hari [MPa] Volume 1 1 1 1 1 1 Slump [cm] 5 8 7 7 9 16 𝑓 𝑐 ′ prediksi rata - rata [MPa] 20,9 21,68 25,52 20,39 26,32 24,13 𝑓 𝑐 ′ rata-rata [MPa] 20,79 20,25 22,06 17,01 10,8 6,83
(Sumber: Novena, A., 2017)
Perancangan campuran beton abu terbang dengan pendekatan blended cement dimana kuat tekan beton yang dihasilkan berdekatan dengan kuat tekan beton tanpa abu terbang, hanya dapat dilakukan sampai dengan kadar subtitusi semen oleh abu terbang maksimal 20 % dari berat semen.
2.3. Perancangan  Campuran  Beton  Abu  Terbang  Dengan  Pendekatan Blended Sand
Pencampuran  beton  dengan  pendekatan blended  sand  dapat  dilakukan  menggunakan formulasi Dreux Gorrisse, dimana abu terbang yang mensubtitusi semen diperlakukan sebagai agregat halus. Rumus faktor granular 𝐺 pada perancangan dengan cara Dreux menjadi:
𝐺 = 𝐾 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑝𝑎𝑠𝑖𝑟 + 𝑎𝑏𝑢 𝑡𝑒𝑟𝑏𝑎𝑛𝑔) ..(1)
Nilai 𝐾 dapat diperlihatkan pada Tabel 4 .
Tabel 4. Nilai 𝑲 untuk 0,4 ≤ 𝑮 ≤ 0,6 No. 𝑽 (𝒑𝒂𝒔𝒊𝒓 + 𝒂𝒃𝒖 𝒕𝒆𝒓𝒃𝒂𝒏𝒈) 𝑽 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒕 ⁄ 𝑲 1 ≤ 0,26 3 2 0,26 – 0,29 2 3 0,29 – 0,39 1,8 4 0,39 – 0,43 1,5 5 0,43 – 0,49 1,8 6 ≥ 0,50 1,5
(Sumber: Thesia, Z., 2013)
Kuat tekan beton abu terbang dapat dihitung dengan menggunakan rumus Dreux:
𝑓 𝑐 = 𝐺 ∗ 𝑓 𝑝𝑐 ∗ ( 𝑐 𝑤 − 0,5) ..(2) halmana: 𝑓 𝑐
= kuat tekan silinder beton berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm pada umur 28 ,,, hari [MPa],
𝑓 𝑝𝑐 = kekuatan tekan mortar semen umur 28 hari [MPa],
𝐺
= faktor granular atau faktor kekompakan butiran, 𝑐 𝑤 ⁄ = rasio berat semen terhadap berat air.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dilakukan dengan metoda tertera pada Gambar 1.

## Studi Mengenai Perancangan Campuran Beton Abu Terbang dengan Pendekatan Blended Sand
Mulai
Kaji Literatur Tentang Perancangan Campuran Beton  Abu Terbang
Topik Penelitian Studi Mengenai Perancangan Campuran Beton Abu Terbang Dengan Pendekatan Blended Sandˮ
Cara Perancangan Beton Abu Terbang
Persiapan Alat dan Bahan untuk Pengujian
Agregat Kasar dan Halus
Pengujian Sifat Fisik Agregat
-      Berat Jenis
-      Analisis Saringan
Semen dan Air
Alat – alat -     Timbangan - Mixer Beton -     Kerucut Abrams
-     Batang Besi Penusuk -     Cetakan Silinder ukuran
diameter 10 cm dan tinggi
20 cm
- Sieve Shaker -     Dunagan - Le Chatalier -     Mesin UTM ( Universal Testing Machine) Merancang Komposisi  Campuran Beton Abu Terbang Ukuran Maksimal Agregat 20 mm Slump 60 mm – 1 0 mm Merancang Komposisi Campuran Beton Abu Terbang menggunakan Cara Dreux Gorrise Membuat Benda Uji Silinder Beton dengan Diameter 10 cm dan Tinggi 20 cm Perawatan Benda Uji Selama 28 Hari
Perawatan Benda Uji Selama 28 Hari
Menganalisa Hasil Data Pengujian
Kesimpulan
Selesai

## Gambar 1. Bagan alir metode penelitian

## 3.2. Data Penelitian
Data primer yang digunakan adalah data material pada Tabel 5.

## Tabel 5. Hasil Pengujian Fisik Material yang Digunakan
Parameter Semen (C42) Abu Terbang Agregat Kasar Agregat Halus Berat jenis kondisi SSD [kg/m 3 ] 3.150 2.680 2.605 2.546 Berat jenis kondisi kering [kg/m 3 ] - - 2.461 2.434 Modulus Kehalusan (FM) - - - 2,768

## 3.3. Variabel Penelitian
Variabel dari penelitian ini terdiri dari:
(1) kuat tekan 28 hari beton (20 MPa dan 30 MPa);
(2) slump rencana (6 cm dan 10 cm);
(3) persen subtitusi semen oleh abu terbang (0 %, 10 %, 20 %, dan 30 %).

## 3.4. Analisis Data
Analisis data dilakukan dengan cara membuat grafik yang menggambarkan:
(1) hubungan antara persentase abu terbang dalam komposisi campuran beton dengan kuat tekan 28 hari beton;
(2) hubungan antara sebaran kuat tekan rata-rata aktual disekitar kuat tekan prediksi untuk setiap persentase abu terbang dalam campuran beton.

## 4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Hasil Penelitian
Hasil kuat tekan pada umur 28 hari ditunjukan pada Tabel 6 , Tabel 7 , Tabel 8 , dan Tabel 9 .
Tabel 6. Hasil Uji Tekan Campuran Beton dengan Cara Dreux untuk Kuat Tekan 20 MPa dengan Slump 6 cm Bahan Campuran Beton 1 2 3 4 ( 0 % FA) (10 % FA) (20 % FA) (30 % FA) Semen (C42,5) [kg] 312,5 281,25 250 218,75 Abu terbang [kg] 0 31,25 62,5 93,75 Pasir [kg] 664,506 751,07 1.074,412 1.359,564 Batu pecah [kg] 1.070,655 979,48 638,225 346,465 Air [kg] Semula 208,194 208,194 208,194 208,194 Tambahan 34,703 34,611 68,447 68,241 Slump aktual [cm] 4 8,5 5 1 Umur pengujian  [hari] 19 14 14 14 Korelasi umur pengujian [%] 94,011 88 88 88 𝑓 𝑐 ′ rata – rata pengujian [MPa] 13,542 9,645 10,128 10,487 𝑓 𝑐 ′ hari dari umur pengujian [MPa] 14,404 10,960 11,509 11,917 𝑓 𝑐 ′ rata – rata prediksi 28 hari [MPa] 15,704 12,884 11,447 10,567

## Studi Mengenai Perancangan Campuran Beton Abu Terbang dengan Pendekatan Blended Sand
Tabel 7. Hasil Uji Tekan Campuran Beton dengan Cara Dreux untuk Kuat Tekan 20 MPa dengan Slump 10 cm
Bahan Campuran Beton 1 2 3 4 ( 0 % FA) (10 % FA) (20 % FA)  (30 % FA) Semen (C42,5) [kg] 325 292,5 260 227,5 Abu terbang [kg] 0 32,5 65 97,5 Pasir [kg] 664,506 751,07 1.076,958 1.357,018 Batu pecah [kg] 1.040,176 948,22 609,57 263,886 Air [kg] Semula 216,522 216,522 216,522 216,522 Tambahan 34,094 33,986 33,731 32,418 Slump aktual [cm] 13 12,5 5 7,5 Umur pengujian [hari] 14 20 20 19 Korelasi umur pengujian [%] 88 94,702 94,702 94,011 𝑓 𝑐 ′ rata – rata pengujian [MPa] 11,883 11,513 12,191 12,866 𝑓 𝑐 ′ 28 hari dari umur pengujian [MPa] 13,503 12,157 12,873 13,686 𝑓 𝑐 ′ rata – rata prediksi 28 hari [MPa] 13,257 13,066 13,358 15,066
Tabel 8. Hasil Uji Tekan Campuran Beton dengan Cara Dreux untuk Kuat Tekan 30 MPa dengan Slump 6 cm Bahan Campuran Beton 1 2 3 4 ( 0 % FA) (10 % FA) (20 % FA) (30 % FA) Semen (C42,5) [kg] 412,5 371,25 330 288,75 Abu terbang [kg] 0 41,25 82,5 123,75 Pasir [kg] 664,506 730,702 1.010,762 1.214,442 Batu pecah [kg] 995,11 922,17 627,805 414,195 Air [kg] Semula 206,25 206,25 206,25 206,25 Tambahan 33,192 33,057 32,771 32,573 Slump aktual [cm] 10 9 4 1 Umur pengujian [hari] 18 18 18 12 Korelasi umur pengujian [%] 93,199 93,199 93,199 83,599 𝑓 𝑐 ′ rata – rata pengujian [MPa] 19,099 23,452 22,769 20,053 𝑓 𝑐 ′ 28 hari dari umur pengujian [MPa] 20,493 24,946 24,430 23,987 𝑓 𝑐 ′ rata – rata prediksi 28 hari [MPa] 20,345 24,289 24,028 23,641

## Reza Fauzi Nirwan, Priyanto Saelan
Tabel 9. Hasil Uji Tekan Campuran Beton dengan Cara Dreux untuk Kuat Tekan 30 MPa dengan Slump 10 cm
Bahan Campuran Beton 1 2 3 4 ( 0 % FA) (10 % FA)  (20 % FA)  (30 % FA) Semen (C42,5) [kg] 437,5 393,75 350 306,25 Abu terbang [kg] 0 43,75 87,5 131,25 Pasir [kg] 796,9 766,346 1.005,67 1.206,804 Batu pecah [kg] 804,95 874,238 578,31 367,305 Air [kg] Semula 218,75 218,75 218,75 218,75 Tambahan 32,037 32,817 31,680 31,482 Slump aktual [cm] 7 12 5,5 4 Umur pengujian [hari] 11 11 10 10 Korelasi umur pengujian [%] 80,847 80,847 77,662 77,662 𝑓 𝑐 ′ rata – rata pegujian [MPa] 22,573 23,623 22,952 22,132 𝑓 𝑐 ′ 28 hari dari umur pengujian [MPa] 27,921 29,219 29,553 28,497 𝑓 𝑐 ′ rata – rata prediksi 28 hari [MPa] 24,859 25,832 24,491 24,135
Pada Gambar 1 , Gambar 2 , Gambar 3, dan Gambar 4 menunjukkan hasil uji tekan campuran beton dalam grafik.
Gambar 1. Hasil uji tekan campuran beton dengan cara Dreux untuk kuat tekan renana 20 MPa dengan slump 6 cm
Gambar 2. Hasil uji tekan campuran beton dengan cara Dreux untuk kuat tekan renana 20 MPa dengan slump 10 cm
Gambar 3. Hasil uji tekan campuran beton dengan cara Dreux untuk kuat tekan renana 30 MPa dengan slump 6 cm
Gambar 4. Hasil uji tekan campuran beton dengan cara Dreux untuk kuat tekan renana 30 MPa dengan slump 10 cm

## 4.2. Pembahasan Hasil Penelitian
1. Kuat tekan pengujian berdekatan dengan kuat tekan prediksi. Hal ini menunjukkan bahwa pemodelan blended  sand  dalam  beton  abu  terbang  dapat  diaplikasikan  dalam perancangan beton abu terbang.
2. Kuat tekan beton abu terbang yang dihasilkan berdekatan dengan beton acuan yaitu beton tanpa abu terbang, untuk semua kadar abu terbang yaitu sampai dengan kadar subtitusi semen oleh abu terbang sebesar 30 %. Dibandingkan dengan cara blended cement yang menghasilkan kuat tekan beton abu terbang yang berdekatan dengan kuat tekan beton tanpa abu terbang yang hanya sampai pada kadar subtitusi semen sebesar 20 %, maka hasil perancangan beton abu terbang dengan cara bended sand menghasilkan kuat tekan beton abu terbang yang lebih berdekatan dengan kuat tekan beton tanpa abu terbang.

## 5. KESIMPULAN

## 5.1.   Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat disimpulkan:
(1) kuat perancangan campuran beton abu terbang dengan pendekatan blended sand dapat diaplikasikan untuk merancang campuran beton abu terbang;
(2) hasil perancangan campuran beton abu terbang dengan pendekatan blended sand lebih baik dari perancangan campuran beton abu terbang dengan pendekatan blended cement;
(3) perancangan  campuran  beton  abu  terbang  dengan  pendekatan blended  sand  dapat diaplikasikan sampai dengan kadar subtitusi semen oleh abu terbang sebesar 30% dari berat semen.

## 5.2.  Saran
Saran untuk penelitian perancangan campuran beton abu terbang dengan pendekatan blended sand adalah perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan kadar subtitusi semen oleh abu terbang lebih besar dari 30 % berat semen.

## DAFTAR RUJUKAN
Awanti, S. S. (2016). Mix Design Curves for High Volume Fly Ash Concrete. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Civil and Environmental engineering, 10(10), 1310-1315.
Novena,  A.  (2017). Studi  Mengenai  Perancangan  Campuran  Beton  Abu  Terbang  Dengan Pendekatan  Blended  Cement.  Tugas  Akhir.  Bandung:  Jurusan  Teknik  Sipil  Institut Teknologi Nasional - Bandung.
Patil,  J.  V.  (2017).  Partial  Replacement  of  Cement  by  Fly  Ash  in  Concrete  Mix  Design. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 4(11), 1148- 1150.
Thesia, Z. (2013). Studi Mengenai Perancangan Campuaran Beton Cara Dreux Gorrise. Tugas Akhir. Bandung: Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Nasional - Bandung.