## Pengaruh Variasi Bottom Ash terhadap Sifat Fisik dan Sifat Mekanik pada Mortar Semen

## ANNI SUSILOWATI, TSANA OKTAVIANA
Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta , Indonesia Email: anni.susilowati@sipil.pnj.ac.id

## ABSTRAK
Penggunaan  batu  bara  untuk  pembangkit  listrik  semakin  meningkat  mengakibatkan menumpuknya  limbah  bottom  ash  yang  berbahaya  untuk  lingkungan  sekitar.  Penelitian  ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh campuran bottom ash terhadap sifat fisik dan mekanik mortar  semen.  Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimental  dengan perbandingan campuran yaitu 1PC: 3PS dan  variasi bottom ash sebesar 0%,20%,40%,60%,80% terhadap  berat  pasir.  Hasil  analisis  menunjukkan  penggunaan  bottom  ash  menurunkan  nilai konsistensi sebesar 1,82% sampai dengan 45,45% dibandingkan tanpa penggunaan bottom ash. Penggunaan bottom ash 20% mampu meningkatkan kuat tekan sebesar 50% dan kuat lentur sebesar 28,3% pada umur 28 hari dibandingkan mortar semen tanpa bottom ash. Mortar semen termasuk mortar tipe S sesuai SNI 03-6882-2002.
Kata kunci : abu dasar, mortar semen, pengganti agregat halus

## ABSTRACT
The increasing use of coal for power generation results in the accumulation of bottom ash waste which is harmful to the surrounding environment. This study aims to analyze the effect of bottom ash mixture on the physical and mechanical properties of cement mortar. The research method used is an experimental method with a mixture ratio of 1PC: 3PS and bottom ash variations of 0%,20%,40%,60%,80% by  weight of sand. The results of the analysis show that the use of bottom ash reduces the consistency value by 1.82% to 45.45% compared to without the use of bottom ash. The use of bottom ash 20% was able to increase the compressive strength by 50% and flexural strength by 28.3% at the age of 28 days compared to cement mortar without bottom ash. Cement mortar including type S mortar according to SNI 03-6882-2002.
Keywords : bottom ash, cement mortar, substitute for fine aggregate

## 1. PENDAHULUAN
Di Indonesia, penggunaan batu bara terbesar berada di sektor pembangkit listrik dan akan terus meningkat. Penggunaan batu bara untuk pembangkit listrik pada tahun 2018 sebesar 56,4%, terjadi kenaikan sebesar 3% dibandingkan kapasitas tahun 2017 [10]. PLTU Tanjung Jati B di Jepara menghasilkan fly ash sebanyak 30 ribu ton dan bottom ash sebanyak 5 ribu ton setiap bulannya [6].
Bottom ash merupakan limbah B3 hasil sisa pembakaran batu bara. Limbah B3 adalah zat yang dapat merusak dan membahayakan lingkungan hidup [5]. Bottom ash umumnya memiliki ukuran butir lebih besar dan lebih berat dengan karakteristik berwarna   abu-abu gelap. Bottom ash digunakan sebagai bahan substitusi agregat halus dalam pembuatan mortar [7].
Mortar  merupakan  campuran  antara  agregat  halus  (pasir),  air  dan  semen.  Mortar  sebagai bahan  perekat  untuk  konstruksi  struktural  digunakan  untuk  pasangan  batu  pecah  pada pondasi, mortar untuk konstruksi non struktural digunakan pada pasangan bata sebagai bahan pengisi dinding [14].
Abu  dasar  batubara  ( bottom  ash)  memiliki  karakteristik  butirannya  kasar  seperti  pasir, berwarna  hitam  ke  abu-abuan  tidak  mengkilat.  Bersifat  non  plastis,  tidak  berkohesi  dan berbutir kasar, serta mempunyai ukuran seperti agregat halus  [13]. Bottom ash digunakan untuk  bahan  alternatif  pengganti  agregat  halus  (pasir)  pada  campuran  pembuatan  beton, batako, paving, dan lain lain [9].
Hasil penelitian [3], menyebutkan penggunaan bottom ash Ngoro cerah dengan kadar fly ash hingga  50%  dapat  meningkatkan  kekuatan  pada  mortar  dengan  kuat  tekan  52,27  MPa melebihi  mortar  kontrol  dengan  kuat  tekan  41,60  MPa  pada  umur  56  hari.  Menurut  [8] penambahan bottom  ash  dengan  perbandingan  1PC:1BA  menghasilkan  kuat  tekan  mortar umur 28 hari tertinggi yaitu 25,868 MPa; dan yang terendah adalah 2,668 MPa.
Menurut  [4]  kekuatan  tekan  mortar  berbahani  dasar  semen  Portland  meningkat  ketika penggantian pasir silika dengan bottom ash dibatasi hingga di bawah 40% dari total agregat halus. Dari hasil penelitian [11] variasi penambahan limbah batubara ( bottom ash) dari 10% sampai 50% masih dikategorikan masuk pada mutu I. Menurut [12] penambahan campuran bottom ash 100% sebagai agregat halus meningkatkan ruang pori permeabel mortar masing- masing  dari  21,91  menjadi  37,05%  dan  15,48  menjadi  21,31%  dibandingkan  dengan campuran kontrol.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan sifat fisik dan sifat mekanik mortar yang dihasilkan dengan  menggunakan  bahan  subtitusi  sebagian  agregat  halus  dengan bottom  ash  dan mendapatkan  pengaruh bottom  ash  terhadap  sifat  fisik  dan  sifat  mekanik  mortar.  Serta mendapatkan  komposisi  optimum  campuran bottom  ash  sebagai  bahan  penganti  sebagian agregat halus yang menghasilkan kuat tekan dan kuat lentur mortar paling baik.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Uji Bahan Teknik Sipil Politeknik Negeri Jakarta. Bahan yang digunakan pada penelitiani ini adalah sebagai berikut:
a. Agregat halus pasir Bangka.
b. Bottom ash.
c. Semen PCC.
d. Air pada Laboratorium Uji Bahan Teknik Sipil Politeknik Negeri Jakarta.

## Pengaruh Variasi Bottom Ash terhadap Sifat Fisik dan Sifat Mekanik pada Mortar Semen
Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimental dengan membuat benda uji mortar dengan ukuran 50 x 50 x 50 mm untuk uji kuat tekan sesuai dengan SNI 03-6825- 2002, ukuran 25 x 25 x 100 mm untuk uji kuat lentur dan ukuran 25 x 25 x 285 mm untuk uji perubahan panjang. Rancangan campuran mortar semen menggunakan perbandingan volume dengan dikonversikan ke berat masing-masing bahan dan dikoreksi menggunakan berat jenis setiap bahan [1].
Sampel yang telah dibuat selanjutnya diuji pada umur pengujian yang telah ditentukan. Cara perawatan sampel dengan cara merendam sampel ke dalam air agar sampel aman sampai umur  pengujian.  Selain  itu,  penelitian  ini  juga  menggunakan  metode  statistik  dengan  uji regresi  menggunakan software  SPSS  untuk  menganalisis  besarnya  pengaruh  bottom  ash terhadap kuat tekan mortar [2].

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengujian agregat halus diperoleh Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Hasil Pengujian Agregat

## 3.1 Pengujian Konsistensi
Pada Gambar  1 didapatkan  nilai  konsistensi  dari  setiap  variasi bottom  ash  mengalami penurunan sebesar 1,82% sampai dengan 45,45% dibandingkan variasi tanpa bottom ash. Dari hasil nilai konsistensi tersebut nilai konsistensi yang masih memenuhi persyaratan yaitu sebesar  110±5  mm  ialah  mortar  semen  dengan  campuran  variasi bottom  ash  0%  sampai dengan variasi bottom ash 40%.
Nilai  konsistensi  pada  mortar  semen  menurun  setiap  penambahan bottom  ash  karena penyerapan bottom  ash  terlalu  tinggi,  hal  ini  disebabkan  karena  bottom  ash  memiliki permukaan yang kasar dan berongga  [3]. Hasil analisis dengan regresi nonlinear quadratic menggunakan software SPSS terlihat pada Gambar 2 dan Gambar 3 . Dari Gambar 2 , penggunaan variasi bottom ash berpengaruh kuat terhadapi nilai konsistensi. Hal ini dapat terlihat dari nilai R square sebesar 0,951; yang berarti bahwa variasi bottom ash berpengaruh sebesar 95,1% terhadap nilai konsistensi.
Sifat Bahan Satuan Agregat Halus Bottom Ash Standar Berat Jenis 2,56 1,77 1,6 – 3,3 Berat Jenis SSD 2,59 1,90 1,6 – 3,3 Berat Isi Padat kg/m 3 1.590,56 995,90 Rata-rata Berat Isi Lepas kg/m 3 1.465,06 911,16 720 – 1.600 Penyerapan Air % 1,29 7,03 3 Kadar Air % 0,16 2,00 Kadar Lumpur % 1,75 1 5 Modulus Kehalusan Butir 2,56 2,53 2 – 3
Gambar 1. Nilai konsistensi
Gambar 2. Model summary nilai konsistensi
Gambar 3. ANOVA nilai konsistensi
Berdasarkan Gambar  3 ,  diperoleh  nilai  signifikansi  sebesar  0,049.  Nilai  signifikansi  yang diperoleh 0,049 < 0,05; hal ini menunjukkan bahwa variasi bottom ash berpengaruh secara signifikan terhadap nilai konsistensi.

## 3.2 Pengujian Kuat Tekan
Pada Gambar  4 ,  penggunaan bottom  ash  20%  mampu  meningkatkan  kuat  tekan  pada berbagai umur pengujian 3, 7, 14, 21 dan 28 hari. Pada umur pengujian 28 hari kuat tekan meningkat sebesar 50 % dibandingkan tanpa penggunaan bottom ash. Penggunaan bottom ash 20% memiliki kuat tekan tertinggi sebesar 157,55 kg/cm 2 dengan perbandingan campuran bottom  ash  1PC:2,4PS:0,6BA  dan  nilai  FAS  0,67;  nilainya  lebih  rendah  bila  dibandingkan dengan hasil penelitian [8], sebesar 25,85 MPa dengan perbandingan campuran bottom ash 1PC:1BA dan nilai FAS 0,5. Hal ini dikarenakan perbedaan komposisi campuran mortar semen antara penelitian ini dengan penelitian terdahulu.
Model Summary i
R i R Square i Adjusted R Square i Std. Error of the Estimate i .975 .951 .902 6.485
The independent variable is Variasi Bottom Ash.

## ANOVA i
Sum of Squares i df i Mean Square i F i Sig. i Regression 1633.886 2 816.943 19.425 .049 Residual 84.114 2 42.057 Total 1718.000 4
The independent variable is Variasi Bottom Ash.
Pengaruh Variasi Bottom Ash terhadap Sifat Fisik dan Sifat Mekanik pada Mortar Semen

## Gambar 4. Nilai kuat tekan
Semakin bertambahnya variasi bottom ash sebanding dengan penurunan hasil kuat tekan. Hal ini  dikarenakan  bertambahnya  ruang  pori  permeabel,  sesuai  dengan  penelitian  [12] penambahan campuran bottom ash 100% sebagai agregat halus mampu meningkatkan ruang pori permeabel mortar masing-masing dari 21,91 menjadi 37,05% dan 15,48 menjadi 21,31% dibandingkan  dengan  campuran  kontrol.  Hasil  analisis  dengan  regresi nonlinear  cubic menggunakan software SPSS terlihat pada Gambar 5 dan Gambar 6 .

## Gambar 5. Model summary nilai kuat tekan umur 28 hari
Pada Gambar  5 menunjukkan  bahwa  penggunaan  variasi bottom  ash  berpengaruh  kuat terhadap nilai kuat tekan umur 28 hari. Hal ini dapat terlihat dari nilai R square sebesar 0,976; yang berarti bahwa variasi bottom ash berpengaruh sebesar 97,6% terhadap nilai kuat tekan umur 28 hari.
Model Summary i
R i i R Square i Adjusted R Square i Std. Error of the Estimate i .988 .976 .903 7.154 The independent variable i is Variasi Bottom Ash.

## Gambar 6. ANOVA nilai kuat tekan umur 28 hari
Gambar 6 menunjukkan nilai signifikansi yang diperoleh 0,198 > 0,05; dapat  disimpulkan bahwa variasi bottom ash tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat tekan umur 28 hari.

## 3.3 Pengujian Kuat Lentur (28 hari)
Dari Gambar 7 , penggunaan bottom ash sampai 20% terus mengalami kenaikan nilai kuat lentur, dan menurun pada variasi 40%. Penggunaan bottom ash 20% mampu meningkatkan kuat  lentur  28  hari  sebesar  28,3%  dibandingkan  tanpa  penggunaan bottom  ash.  Halmana penggunaan bottom  ash  20%  memiliki  kuat  lentur  tertinggi  sebesar  62,55  kg/cm 2 .  Untuk penggunaan bottom ash 80% memiliki nilai kuat lentur paling rendah yaitu sebesar 5,5 kg/cm 2 . Hasil  analisis  dengan  regresi nonlinear  cubic  menggunakan  software  SPSS  terlihat  pada Gambar 8 dan Gambar 9 .
Gambar 7. Nilai kuat lentur umur 28 hari
Gambar 8. Model summary nilai kuat tekan umur 28 hari
Pada Gambar 8 , penggunaan variasi bottom ash berpengaruh kuat terhadap nilai kuat lentur umur 28 hari. Hal ini dapat terlihat dari nilai R square sebesar 1, yang berarti bahwa variasi bottom ash berpengaruh sebesar 100% terhadap nilai kuat lentur umur 28 hari.
Model Summary i
R i i R Square i Adjusted R Square i Std. Error of the Estimate i .988 .976 .903 7.154 The independent variable i is Variasi Bottom Ash.

## Pengaruh Variasi Bottom Ash terhadap Sifat Fisik dan Sifat Mekanik pada Mortar Semen

## Gambar 9. ANOVA nilai kuat lentur umur 28 hari
Berdasarkan Gambar  9 ,  diperoleh  nilai  signifikansi  sebesar  0,010.  Nilai  signifikansi  yang diperoleh 0,010 < 0,05; hal ini menunjukkan bahwa variasi bottom ash berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat lentur umur 28 hari.

## 3.4 Pengujian Perubahan Panjang
Dari Gambar 10 , dapat dilihat bahwa secara keseluruhan benda uji dengan variasi bottom ash mengalami muai susut. Pada umur 21 hari variasi bottom ash 60% mengalami perubahan panjang rata-rata paling kecil yaitu 0,00105% dan perubahan panjang terbesar pada variasi bottom  ash  0%  umur  3  hari  -0,03070%.  Hasil  analisis  dengan  regresi  nonlinear  cubic menggunakan software SPSS terlihat pada Gambar 11 dan Gambar 12 .
Gambar 10. Nilai perubahan panjang
Gambar 11. Model summary nilai perubahan panjang
Pada Gambar 11 , menunjukkan bahwa penggunaan variasi bottom ash berpengaruh kuat terhadap nilai perubahan panjang. Hal ini dapat terlihat dari nilai R square sebesar 1, yang
Model Summary i
R i
R Square i Adjusted R Square i Std. Error of the Estimate i 1.000 1.000 1.000 .000 The independent variable i is Variasi Bottom Ash.
berarti  bahwa  variasi bottom  ash  berpengaruh  sebesar  100%  terhadap  nilai  perubahan panjang.
Gambar 12. ANOVA nilai perubahan panjang
Dari Gambar 12 , nilai signifikansi sebesar 0,004. Nilai signifikansi yang diperoleh 0,004 < 0,05; hal ini menunjukkan bahwa variasi bottom ash berpengaruh secara signifikan terhadap nilai perubahan panjang.

## 4. KESIMPULAN
Pemanfaatan bottom i ash  pada  agregat  halus  menurunkan  nilai  konsistensi  berturut-turut sebesar  1,82%  sampai  dengan  45,45%  dibandingkan  tanpa  penggunaan bottom i ash. Bottom i ash  dapat  dimanfaatkan  sebagai  pengganti  pasir  pada  pembuatan  mortar  semen karena penggunaan bottom i ash 20% mampu meningkatkan kuat tekan sebesar 50% dan kuat lentur  sebesar  28,3%  pada  umuri  28  hari  dibandingkan  dengan  mortar  semen  tanpa penggunaan bottom i ash.  Kadar optimum terdapat pada penggunaan bottom i ash 20% didapat kuat  tekan  pada  umur  28  hari  sebesar  157,55  kg/cm 2 ;  termasuk  mortar  tipe  S  yaitu mempunyai  kekuatan  minimum  12,5  MPa  (SNI  03-6882-2002).  Perubahan  panjang  secara umum untuk semua variasi benda uji mengalami muai susut.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada I UP2M  Politeknik i Negeri i Jakarta  yang  telah memberikan bantuan dana sehingga penelitiani ini dapat berjalan dengan lancar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Anggraini, L., Ramadian, Y., & Susilowati, A. (2019). Karakteristik Papan Semen Dengan Penggunaan  Limbah  Botol  Polyethylene  Terehthalate  (PET).  In Prosiding  Seminar Nasional Teknik Sipil (Vol. 1, No. 1, pp. 113-124).
[2]  Bhirawa,  W.T.  (2020).  Proses  pengolahan  data  dari  model  persamaan  regresi  dengan menggunakan  statistical  product  and  service  solution  (SPSS). Jurnal  Mitra Manajemen, 7(1).
[3] Chandra, W.H., Yusuf, K.S., Antoni, A., & Hardjito, D. (2019). Penggunaan Bottom Ash Dari Sistem Pembakaran Circulated Fluidizes Bed Burning Dan Dari Boiler Sebagai Agregat Halus Dalam Pembuatan Mortar. Jurnal Dimensi Pratama Teknik Sipil, 8(1), 244-251.
[4] Hashemi, S.S.G., Mahmud, H.B., Djobo, J.N.Y., Tan, C.G., Ang, B.C., & Ranjbar, N. (2018). Microstructural characterization and mechanical properties of bottom ash mortar. Journal of Cleaner Production, 170, 797-804.
[5]  Juliansyah,  R.E.  (2020).  Implementasi  Pengawasan  Dinas  Lingkungan  Hidup  dalam Pengelolaan  Limbah  Bahan  Berbahaya  dan  Beracun  (B3)  di  Kawasan  Industri  Medan Kelurahan Mabar.
[6] Pebrianto, F. ( 2021, April 20). Sisa Limbah Batu Bara yang Belum Bisa Diolah PLN Ada
di  Tempat  Ini.  TEMPO.CO.  Diakses  dari https://bisnis.tempo.co/read/1454514/sisa- limbah-batu-bara-yang-belum-bisa-diolah-pln-ada-di-tempat-ini/full&view=ok
[7] Posedung, A.C., Phengkarsa, F., & Sandy, D. (2020). Pemanfaatan Bottom Ash Sebagai Bahan  Substitusi  Agregat  Halus  Terhadap  Kekuatan  Beton. Paulus  Civil  Engineering Journal, 2(3), 187-195.
[8]  Qomaruddin,  M.,  Saputro,  Y.A.,  &  Sudarno,  S.  (2018).  Kajian  Penggunaan Bottom Ash Sebagai Mortar Beton. Prosiding SNST Fakultas Teknik, 1(1).
[9]  Qomaruddin,  M.,  &  Sudarno,  S.  (2017).  Pemanfaatan  Limbah Bottom  Ash  Pengganti Agregat  Halus  Dengan  Tambahan  Kapur  Pada  Pembuatan Paving.  Reviews  in  Civil Engineering, 1(1).
[10] Surhayati,  Pambudi, S.H., Wibowo, J.L., & Pratiwi, N.I. (2019). Outlook Energi Indonesia. Diakses  dari https://www.esdm.go.id/assets/media/content/content-outlook-energi- indonesia-2019-bahasa-indonesia.pdf
[11] Sultan, M.A., Imran, I., & Sakti, R. (2019). Subtitusi Parsial Agregat Halus Dengan Bottom Ash  Pada Pembuatan Bata Semen. Rekayasa Sipil, 13(1), 64-69.
[12] Torkittikul, P., Nochaiya, T., Wongkeo, W., & Chaipanich, A. (2017). Utilization of coal bottom ash to improve thermal insulation of construction material. Journal of material cycles and waste management, 19(1), 305-317.
[13] Tumingan, T. (2020). Mikrostruktur Dan Kuat Tekan Beton Menggunakan Limbah Abu Batubara (Pond Ash) Sebagai Pengganti Agregat Halus. External Journals Collection.
[14]  Zuraidah,  S.,  &  Hastono,  B.  (2018).  Pengaruh  Variasi  Komposisi  Campuran  Mortar Terhadap Kuat Tekan. Ge-STRAM: Jurnal Perencanaan dan Rekayasa Sipil, 1(1), 8-13.