Perbandingan Beton Normal Dengan Beton Menggunakan Abu Vulkanik Gunung Semeru Ditinjau Dari Kuat Tekan Dan Setting Time
Nurul Rochmah 1 ,Ahmad Lukman Ariansyah 2 , Dewi Pertiwi ST, MT. 3
1 Teknik Sipil ,Fakultas Teknik ,Universitas 17 Agustus Surabaya
23 Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya nurul-rochmah@untag-sby.ac.id 1 , ahmadlukmanariansyah7@gmail.com 2 , dewipertiwi@itats.ac.id 3

## Abstract
Heavy metal chemicals can be found in the volcanic ash from Mount Semeru's eruption. The content of  heavy  metals  such  as  silica,  alumina,  iron,  and  lime  can  bind  cement  to  concrete.  Nowadays, volcanic ash that comes out of volcanic eruptions is used as a reducing material for cement. Some cement  materials  for  concrete  mixtures  are  viewed  through  the  lens  of  concrete  compressive strength.  It  was  attempted  to use  volcanic ash  from  Mount  Semeru  to  reduce  cement  material  in concrete  with  an  FC  of  20  MPa.  This  study  aims  to  determine  the  setting  time  and  compare  the compressive strength of concrete. It used a cylindrical test object with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm. Each variation had three test objects. The test results indicated that the setting time for normal concrete was 195 minutes; AV variations of 45% got 225 minutes, or a 30-minute delay,  from  normal  concrete;  and  50%  of  AV  variations  got  255  minutes,  or  a  60-minute  delay. Meanwhile, the average compressive strength test for normal concrete aged 28 days was 19.18 MPa, and the variation of AV concrete aged 45% gained 5.78 MPa or decreased by 30.12% of normal concrete. The average compressive strength in AV concrete aged 50% for 28 days was 5.83 MPa, or 30.40% lower than normal concrete.
Keywords: Semeru volcanic ash, compressive strength, concrete.

## Abstrak
Abu vulkanik dari hasil erupsi gunung Semeru terdapat kandungan kimia logam berat. Kandungan logam berat seperti silika, alumina, besi, kapur mampu mengikat semen pada beton. Untuk saat ini abu  vulkanik  yang  keluar  dari  letusan  gunung  telah  dimanfaatkan  sebagai  bahan  pengurangan material  semen.  Sebagian  material  semen  untuk  campuran  beton  ditinjau  dari  kuat  tekan  beton. Pemakaian  abu  vulkanik  Gunung  Semeru  dicoba  untuk  mengurangi  material  semen  pada  beton dengan mutu fc’ 20 Mpa. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh waktu pengerasan semen dan membandingkan kuat tekan beton. Menggunakan benda uji silinder ukuran diameter 100 mm dan tinggi  200  mm.  Jumlah  benda  uji  tiap  variasi  3  buah.  Hasil  pengujian  waktu  pengerasan  beton normal 195 menit, variasi AV 45% sebesar 225 menit mengalami perlambatan 30 menit dari beton normal dan variasi AV 50% sebesar 255 menit mengalami perlambatan 60 menit dari beton normal. Hasil pengujian kuat tekan rata-rata beton normal umur 28 hari 19,18 Mpa, untuk variasi beton AV 45% umur 28 hari 5,78 Mpa mengalami penurunan 30,12% dari beton normal dan variasi beton AV 50% umur 28 hari 5,83 Mpa mengalami penurunan 30,40% dari beton normal.
Kata Kunci : Abu vulkanik semeru, Kuat Tekan, Beton.

## 1. Pendahuluan
Indonesia  ialah  negara  yang  dikelilingi  oleh  berbagai  jenis  gunung  berapi  yang dikenal dengan cincin api. Dalam tahun terakhir sering terjadinya letusan gunung berapi, seperti pada 4 Desember 2021 gunung Semeru juga mengeluarkan awan panas yang terdiri abu  vulkanik  dan  gas.  Abu  vulkanik  dari  hasil  erupsi  gunung  tersebut  sangat  mampu memberikan  dampak  buruk  bagi  masyarakat,  yang  dapat  mencemari  air  karena  terdapat kandungan logam berat. Kandungan logam berat seperti silika, alumina, besi, kapur mampu mengikat semen pada beton.
Melimpahnya  abu  vulkanik  yang  belum  dimanfaatkan  secara  maksimal,  padahal  abu  vulkanik memiliki sifat pozzolanic. Sifat yang dimiliki abu vulkanik ini mampu sebagai pengganti bahan semen. Adanya pengaruh abu vulkanik terhadap peningkatan tekan bersesuaian dengan pendapat para peneliti, yang  menyatakan  bahwa  secara  mekanik  pozolan  akan  mengisi  rongga  diantara  semen.  Berdasarkan analisis  tersebut  bahwa  kombinasi  semen  dan  abu  vulkanik  yang  memungkinkan  dijadikan  sebagai bahan pengikat pada beton[1].
Dalam penelitian ini, penulis akan menggunakan material seperti semen portland (Semen Gresik), agregat halus & agregat kasar asal di kota Surabaya untuk mengetahui apakah material tersebut dapat di uji  kuat  tekan  beton  maksimum  akibat  dari  penambahan  abu  vulkanik  Gunung  Semeru  terhadap campuran beton. Disamping itu untuk mengetahui pengaruh waktu pengerasan terhadap semen portland dan abu vulkanik serta mengetahui perbandingan kuat tekan beton normal dengan beton menggunakan tambahan abu vulkanik Gunung Semeru dengan kadar 45% dan 50% pada campuran beton dikarenakan terdapat peneliti terdahulu yang menggunakan abu vulkanik gunung merapi dengan kadar maksimum 40% dengan umur 14 hari mencapai kuat tekan 18,10 Mpa, Oleh karena itu peneliti membandingkan apakah  abu vulkanik  gunung  semeru lebih  baik  dengan  abu vulkanik  gunung merapi  dalam  hal kuat tekan.

## 2. Tinjauan Pustaka

## Abu Vulkanik
Abu  vulkanik  ialah  residu  padat  halus  yang  tersisa  dari  pembakaran  gunung  berapi  yang meletus. Partikel lava halus yang terhembus saat gunung berapi meletus adalah yang menentukan gunung berapi. Abu ataupun pasir vulkanik ini biasanya terbentuk batuan berukuran besar maupun berbentuk butiran halus ini biasa jatuhnya sejauh radius 6-10 km dari lereng, untuk yang berbentuk halus  biasanya  pada  radius  sejauh  ratusan  sampai  ribuan  kilometer.  Berikut  merupakan  tabel karakteristik pada abu vulkanik.
Tabel 1. Pembanding Kandungan Kimia Abu Vulkanik & Semen Portland
Sumber : Olahan Data, 2022
Keterangan sumber :
AV Gunung Semeru 1 : Ade Firmansyah dkk , 2022 [2]. 2 : Maria Dehi Mboru dkk, 2022[3]. AV Gunung Merapi 1 : Suriadikarta, D.A. dkk, 2010[4]. 2 : Jaka Setya Andika, 2011[5]. Semen Portland 1 : Sandhy Rheza Pratama, 2019[6]. 2 : Herman Sinaga, 2019[7].

## Waktu Pengikatan dan Pengerasan Semen
Waktu  ikat  merupakan  saat  yang  dibutuhkan  semen  untuk  mengalami  pengikatan  sejak semen  tercampur  air  jadi  pasta.  Ketika  semen  dan  air  bercampur  maka  menimbulkan  reaksi hidrasi. Waktu pengikatan semen berkisar 45 – 375 menit. Waktu pengikatan semen terbagi jadi 2 jenis yaitu waktu ikat awal dan waktu pengerasan akhir.

## Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton ialah beton yg mampu menahan gaya tekan satuan luas yg ditimbulkan benda uji beton hancur bila terbebani gaya tekan dampak mesin kuat tekan untuk melihat seberapa jauh  kekuatan  tekan  yg  mampu  dicapai.  Menentukan  kekuatan  tekanan  beton  dilaksanakan dengan menggunakan mesin tekan & benda uji bentuk silinder prosedur pada umur 28 hari. Untuk perhitungan kekuatan tekanan beton memakai rumus berikut:
σb = P A
Keterangan :
σb : Kuat tekan (N/mm²) P : Beban A : Luas penampang

## 3. Metode
Metodologi  penelitian  merupakan  sebuah  cara  untuk  mengetahui  hasil  dari  sebuah permasalahan  yang  spesifik,  dimana  permasalahan  tersebut  disebut  juga  dengan  permasalahan penelitian. Dalam penelitian ini, didapatkan hasil atau kesimpulan dari sebuah pengujian waktu pengerasan semen dan kuat tekan beton maksimum yang akan dicapai.
Gambar 1. Bagan Alir Penelitian
Metode pemeriksaan bahan adalah :
1. Konsistensi Normal Semen
2. Waktu Pengikatan dan Pengerasan Semen
3. Berat Jenis Agregat Halus
4. Berat Volume Agregat Halus
5. Prosentase Lumpur Agregat Halus
6. Analisa Ayakan Agregat Halus
7. Berat Jenis Agregat Kasar
8. Berat Volume Agregat Kasar
9. Prosentase Lumpur Agregat Kasar
10. Analisa Ayakan Agregat Kasar
11. Perencanaan Adukan Beton ( Mix Design ) 12. Pembuatan Benda Uji 13. Slump Beton 14. Uji Kuat Tekan Beton

## 4. Hasil dan Pembahasan

## Hasil Pengolahan Data
Penelitian ini  menggunakan  metode eksperimental  di  Laboratorium  Teknologi Beton  Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. Dalam pengujian ini menggunakan beton normal yang dicampur sebagai  bahan  pengganti  semen  dengan  material  abu  vulkanik  gunung  Semeru  yang  berasal  dari kabupaten  Lumajang  dengan  variasi  subtitusi  0%,  45%  dan  50%.  Benda  uji  berbentuk  silinder dengan  ukuran  dimensi  10  cm  dan  tinggi  20  cm  dengan  tiap  variasi  3  benda  uji  yang  dilakukan pengujian kuat tekan beton pada usia 14 hari dan 28 hari. Setelah didapatkan hasil data pengujian, kemudian hasil data pengujian tersebut dilakukan analisis perhitungan dan dapat diambil kesimpulan.

## Hasil Data Pengujian Material Semen
Tabel 2. Data Hasil Pengujian Material Semen
Sumber : Olahan Data, 2022
Hasil  pengujian  konsistensi  normal  semen  jenis  variasi  pada  beton  AV  0%  terjadi  pada  28,00% dengan volume air 70 cc menghasilkan waktu pengikatan awal sebesar 97 menit dan waktu mengeras sebesar 195 menit. Sedangkan pada variasi AV 45% terjadinya konsistensi normal sebesar 28,80% dengan  volume  air  72  cc  menghasilkan  waktu  pengikatan  awal  sebesar  120  menit  dan  waktu mengeras semen sebesar 225 menit, hal ini dapat disimpulkan bahwa terjadi kenaikan konsistensi normal sebesar 0,80% dengan penambahan volume air sebanyak 2 cc serta mengalami perlambatan waktu pengikatan sebesar 23 menit dan waktu mengeras semen sebesar 30 menit dari beton normal. Dan untuk variasi AV 50% terjadinya konsistensi normal sebesar 30,00% dengan volume air 75 cc menghasilkan waktu pengikatan sebesar 170 menit dan waktu mengeras semen sebesar 255 menit, bahwa dapat disimpulkan terjadi kenaikan konsistensi normal sebesar 2,00% dengan penambahan volume air sebanyak 5 cc serta mengalami perlambatan waktu mengikat semen sebesar 73 menit dan waktu mengeras semen sebesar 60 menit dari beton normal.

## Hasil Data Pengujian Material Agregat Halus
Tabel 3. Data Hasil Pengujian Material Agregat Halus
Sumber : Olahan Data, 2022
Gambar 2. Analisa Ayakan Agregat Halus
Pada Gambar 2 bahwa analisa ayakan agregat halus masuk dalam zona 3 yang merupakan kategori jenis pasir halus.

## Hasil Data Pengujian Material Agregat Kasar
Tabel 4. Data Hasil Pengujian Material Agregat Kasar
Gambar 3. Analisa Ayakan Agregat Kasar
Pada Gambar 3 bahwa analisa ayakan agregat kasar masuk dalam zona 1 yang merupakan kategori jenis kerikil diameter 40 mm.

## Hasil Data Pengujian Slump
Pada saat pembuatan beton segar tingkat Workability beton ditentukan pada nilai slump saat membuat benda uji atau perencanaan. Penelitian merencanakan slump berkisar antara 75 – 150mm untuk semua variasi campuran beton.
Tabel 5. Data Hasil Pengujian Slump
Sumber : Olahan Data, 2022
Berdasarkan tabel 5 bahwa nilai slump beton AV 0% mempunyai slump sebesar 85 mm, untuk beton AV 45% dengan slump 120 mm sedangkan untuk beton AV 50% menghasilkan slump sebesar 127 mm. Bahwa semua variasi beton yang di uji slump memenuhi sesuai rencana, tetapi pada beton AV 45% mengalami pengurangan air sebanyak 0,366 dari beton normal sedangkan untuk beton AV 50% juga mengurangi air sebesar 0,36 kg dikarenakan untuk beton campuran abu vulkanik gunung semeru menyesuaikan slump yang direncanakan.

## Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)
Hasil  kebutuhan  benda  uji  beton  pada  tabel  6  didapatkan  dari  hasil  perhitungan mix design menggunakan metode DOE (Department of Environment).
Tabel 6. Kebutuhan Sampling Benda Uji

## Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian  kekuatan  tekanan  beton  pada  sample  benda  uji  silinder  diameter  10cm  &  tingi 20cm banyaknya 18 sampling. Pengujian kekuatan tekan meninjau usia 14 dan 28 hari. Berikut adalah hasil pengujian :

## Gambar 4. Grafik Kuat Tekan Beton
Dari gambar 4 dapat dilihat bahwa kuat tekan rata-rata AV 0% umur 14 hari sebesar 14,52 Mpa dan umur 28 hari kuat tekan 19,18 Mpa. Untuk kuat tekan rata-rata AV 45% umur 14 hari 3,53 Mpa penurunan 24,31% dan umur 28 hari kuat tekan 5,78 Mpa penurunan 30,12%. Sedangkan kuat tekan rata-rata AV 50% pada umur 14 hari 3,99 Mpa penurunan 27,47% dan umur 28 hari kuat tekan 5,83 Mpa penurunan 30,40%.
Pada tabel 1 bahwa abu vulkanik gunung semeru memiliki sedikitnya kandungan silika 4,06% dan  kapur  4,14%.  Dari  kandungan silika  dan  kapur tersebut,  dapat  disimpulkan  bahwa  abu  vulkanik gunung  semeru tidak  mampu  mengikat  agregat  sebaik  abu  vulkanik  gunung  merapi,  faktor  ini  dapat dikatakan sebagai penyebab terjadinya penurunan pada kuat tekan beton.

## 5. Kesimpulan
1. Nilai waktu pengerasan pada beton AV 45% mengalami perlambatan waktu mengeras semen sebesar 30 menit dan beton variasi AV 50% juga mengalami perlambatan waktu mengeras semen sebesar 60 menit dari beton normal, jadi penambahan kadar AV 5% akan mengalami perlambatan waktu pengerasan sebesar 30 menit.
2. Berdasarkan  hasil  pengujian  bahwa  variasi  AV  45%  pada  umur  14  hari  mengalami prosentase kuat tekan beton maksimum sebesar penurunan 24,31% dibandingkan variasi beton AV 50% yang mengalami penurunan lebih dari 25%.
3. Dari hasil pengujian kuat tekan beton normal dengan beton penambahan abu vulkanik gunung semeru maka akan terjadinya penurunan kuat tekan pada beton. Hal ini bahwa abu vulkanik gunung  semeru  memiliki  sedikitnya  kandungan  silika  dan  kapur  sehingga  tidak  mampu  mengikat agregat yang dapat mengakibatkan terjadinya penurunan pada kuat tekan beton.
14.52 19.18 3.53 5.78 3.99 5.83 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 14 28 Nilai Ku at T ek an Be to n Umur Beton Grafik Kuat Tekan Beton AV 0% AV 45% AV 50%

## Referensi
[1]  Faqih, N., & Krisnawan, G. (n.d.). Analisis Kuat Tekan Beton Dengan Abu Vulkanik Sebagai Pengganti Sebagian Semen.
[2]  Artikel,  I.  (2022).  Bahan Additive  Terhadap  Kuat  Tekan  Dan  Modulus  Elastisitas. Ciastech ,
429–438.
[3]  Artikel,  D.  (2022).  Pengaruh  Sika  Dan  Abu  Vulkanik  Gunung  Semeru  Sebagai  Pengganti Sebagian Semen Terhadap Kuat Tekan Beton. Ciastech , 401–410.
[4]  Erfandi, D., Santoso, E., Kasno, A., A, S. D., Id, A.  A., & Sutono. (2011).  Identifikasi Sifat Kimia  Abu  Volkan,  Tanah  dan  Air  di  Lokasi  Dampak  Letusan  Gunung  Merapi.  Balai  Penelitian Tanah, 9(1), 1–14.
[5]  Akhir,  T.,  Andika, J.  S.,  Sipil,  J.  T.,  Teknik,  F.,  Dan,  S., &  Indonesia,  U.  I. (2011).  Sebagai
Pengganti Sebagian Semen Dalam Kekuatan Pada Umur.
[6]  Pratama,  S.  R.  (2019).  Pengaruh  Substitusi  Fly  Ash  pada  Bahan  Pengikat  Campuran  Paving Block  ditinjau  dari  Kuat  Tekan,  Keausan,  dan  Penyerapan  Air.  Jurnal  Fakultas  Teknik  Sipil Universitas Negeri Surabaya, Surabaya, 4–7.
[7]  Moshinsky, M. (1959). No Titleیییی. Nucl. Phys ., 13(1), 104–116.
[8]  SNI 1970-2016. Cara Uji Berat Jenis Dan Penyerapan Air Agregat Halus.
[9]  SNI 03-4804-1998. Metode Pengujian Bobot Isi Dan Rongga Udara Dalam Agregat.
[10] Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971.