## ANALISIS KUAT TEKAN DENGAN APLIKASI GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN PADA CAMPURAN
BETON
oleh : Resti Nur Arini Teknik Sipil Universitas Pancasila Email: resti.nurarini@univpancasila.ac.id

## Niken Warastuti
Teknik Sipil Universitas Pancasila Email: nikenwarastuti77@gmail.com

## M. Wahyu Krisna Darmawan
Teknik Sipil Universitas Pancasila Email: mwahyukrisnadarmawan@gmail.com
Abstrak  : Cara  efektif  untuk  mengurangi  dampak  lingkungan  dari  pembuatan  semen  adalah  dengan melakukan  subsitusi  parsial  terhadap  campuran  mineral  di  dalamanya.  Material  yang  saat  ini  bisa dimanfaatkan  adalah  limbah  padat  hasil  pembakaran,  dimana  proses  pembakaran  dapat  berdampak terhadap  pencemaran  lingkungan.  PT.  Krakatau  Semen  Indonesia  merupakan  salah  satu  penghasil Ground Granulated Blast Furnace Slag yaitu limbah baja yang dihaluskan menjadi bubuk halus. Ground Granulated  Blast  Furnace  Slag  memiliki  potensi  besar  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  pengganti sebagian semen dalam pembuatan beton.  Penelitian ini bertujuan mencari komposisi campuran beton dengan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti sebagian semen yang menghasilkan kuat tekan optimum. Pengujian yang dilakukan berupa uji kuat tekan beton dan sifat beton segar. Komposisi pengganti semen dengan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebanyak 0%, 20%, 40%, dan 60%. Dari hasil  penelitian  uji  kuat  tekan  diperoleh  kadar  Ground  Granulated  Blast  Furnace  Slag  optimum  pada penggunaan 40% dengan kuat tekan sebesar 50.39 Mpa pada umur 28 hari. Nilai waktu ikat semen yang tercepat  terjadi  pada  penggunaan  0%  Ground  Granulated  Blast  Furnace  Slag  yaitu  246  menit.  Dapat disimpulan bahwa Ground Granulated Blast Furnace Slag yang berasal dari PT. Krakatau Semen Indonesia baik digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen pada beton.
Kata kunci : kuat tekan, ground granulated blast furnace slag, GGBFS
Abstract  : An  effective  way  to  reduce  the  environmental  impact  of  making  cement  is  to  make  a  partial substitution of the mineral mixture in it. The material that can now be utilized is combustion solid waste, where  the  combustion  process  can  have  an  impact  on  environmental  pollution.  PT.  Krakatau  Semen Indonesia is one of the producers of Ground Granulated Blast Furnace Slag, which is refined steel waste into fine powder. The Ground Granulated Blast Furnace Slag has great potential to be used as a partial substitute for cement in the manufacture of concrete. This study aims to find the composition of concrete mixtures with Ground  Granulated  Blast  Furnace  Slag  as  a  partial  substitute  for  cement  which  produces  optimum compressive strength. Tests carried out in the form of concrete compressive strength test and the nature of fresh concrete. The composition of cement substitutes with Ground Granulated Blast Furnace Slag is 0%, 20%,  40%,  and  60%.  From  the  results  of  the  compressive  strength  research,  the  optimum  levels  of  Slag Ground Granulated Blast Furnace were obtained at 40% use with compressive strength of 50.39 Mpa at 28 days. The fastest cement bonding time occurs at the use of 0% Ground Granulated Blast Furnace Slag which
is  246  minutes.  Can  be  concluded  that  the  Ground  Granulated  Blast  Furnace  Slag  originating  from  PT. Krakatau Semen Indonesia is well used as a partial replacement for cement in concrete.
Keywords : compressive strength, ground granulated blast furnace slag, GGBFS

## Pendahuluan
Penggunaan  beton  pada  dunia  konstruksi harus  dirancang  dengan  baik  untuk menghasilkan  konstruksi  yang  tahan  lama dan  memiliki  umur  panjang,  namun sejumlah  besar  bahan  baku  pembuatan beton bersumber dari material alami seperti kerikil,  pasir,  air  dan  semen  untuk digunakan dalam produksi beton. Sedangkan  3milliar  ton  bahan  baku digunakan  setiap  tahun  untuk  produksi semen  di  dunia  (Bilim,  et  al,  2009)  dan pabrik  semen  bertanggung  jawab  atas sekitar 2,5% emisi total CO2 diseluruh dunia dari sumber industri (cakir dan akoz,  2008). Salah  satu  cara  efektif  untuk  mengurangi dampak  lingkungan  terhadap  emisi  CO 2 pada pembuatan semen dengan menggunakan  campuran  mineral    sebagai pengganti parsial. Campuran mineral seperti slag  furnace  slag,  ash  fly,  dan  silica  fume adalah  bahan  pozzolan  berbasis  silika sehingga  mereka  dapat  secara  parsial menggantikan  semen  Portland  (cakir  dan akoz,2008).
Penggantian  sebagian  semen  portland  bisa dijadikan alternatif untuk mengurangi emisi CO 2 ,  salah  satunya  dengan  melakukan subsitusi  dengan  menggunakan  granulated blast  furnace  slag.  Pada  penelitian  Hogan (1981)  menyatakan  dengan  melakukan penggantian  semen  portland  dengan granulated blast furnace slag ternyata dapat meningkatkan ketahanan pada sulfat beton, dimana resistensi tinggi terhadap serangan sulfat  telah  ditunjukan  ketika  proporsi granulated blast furnace slag melebihi 50% dari  total  bahan  semen.  Selain  itu  pada
penelitian  yang  dilakukan    Dubey, et  al (2012)  pengaruh  kuat  tekan  beton  pada penggantian  sebagian  semen  terhadap granulated  blast  furnace  slag  powder  akan mengalami  penurunan  seiring  dengan penambahan  kedalam  campuran  beton. Sedangkan  menurut  Cabrera  (2016) menyatakan bahwa rekomendasi penggantian maksimum yang direkomendasikan  oleh  beberapa  penulis adalah  70% slag  dengan sedikit  agresivitas karbonasi,  jika  tidak  dibatasi  akan  terjadi penurunan  yang  buruk  dari  hasil  yang diharapkan. Pada beton yang menggunakan subsitusi oleh granulated blast furnace slag akan  membutuhkan  waktu  hidrasi  yang lebih lama (Cabrera, et al , 2016).
Berdasarkan  hal  tersebut  maka  pada penelitian  ini  akan  melihat  lebih  lanjut tentang  manfaat  Ground  Granulated  Blast Furnace  Slag  yaitu  sebagai  pengganti sebagian  semen  pada  campuran  beton. Ground
Granulated Blast Furnace Slag/Granulated Blast furnace Slag berbentuk  bubuk  halus  hasil  residu pembakaran  pada  tanur  (furnace)  yang  di haluskan  dari  proses  pemurnian  baja  atau produk samping dari pabrik baja seperti PT Krakatau  Steel  (Persero)  Tbk.  dan  anak perusahaannya PT Krakatau Posco.  Ground Granulated  Blast  Furnace  Slag  digunakan sebagai  bahan  tambah  untuk  pengganti sebagian semen karena didalamnya mengandung kalsium, aluminium  dan  silika yang  memiliki  komposisi  kimia  tidak berbeda dengan bahan-bahan mineral alami termasuk  bahan  hidrasi  seperti  Semen Portland.  Hidrasi  awal  dari  Ground Granulated Blast Furnace Slag sangat lambat
dibandingkan  dengan  semen  pada  suhu pemeliharaan  standard  (20 o C).  Dengan demikian  diperlukan  semen  atau  ion  alkali sebagai  aktivator  untuk  meningkatkan reaksi dari Ground Granulated Blast Furnace Slag tersebut. (PT.KSI, 2018).

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Beton  Sipil  Fakultas  Teknik  Universitas Pancasila. Bahan pengganti sebagian semen yang  digunakan  adalah  Ground  Granulated Blast  Furnace  Slag  (GGBFS)  dengan persentase yang digunakan adalah 0%, 20%, 40%,  dan  60%.  Pengujian  yang  dilakukan adalah  Kuat  Tekan  dan  Sifat  Beton  Segar  ( workabillity dan Initial Setting Time dengan metode DOE (Departement of
Environmental). Benda uji yang digunkanan adalah silinder dengan ukuran diameter 15 cm  dan  tinggi  30  cm  untuk  pengujian  kuat tekan  dan  sifat  beton  segar    diambil sebagaian dari beton segar itu sendiri. Total sampel  adalah  52  benda  uji,  dengan  48 benda uji untuk pengujian kuat tekan dan 4 benda uji untuk pengujian sifat beton segar. Analisis yang dilakukan
dengan membandingkan hasil pengujian kuat tekan dan sifat beton segar dengan beton referensi atau beton normal.

## Material
Bahan-bahan  yang  digunakan  adalah  air, agregat halus, agregat kasar, semen, ground granulated  blast  furnace  slag  (GGBFS).  Air yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah air  bersih  yang  tidak  mengandung  bahan organik  dan  hal-hal  yang  dapat  merusak campuran beton. Air yang digunakan berasal dari air di Laboratorium Readymix concrete PT. Adhimix Precast plant Cibitung. Agregat halus  yang  digunakan  pada  penelitian  ini didapat dari PT. Adhimix Precast Indonesia
yang  dipasok  dari  daerah  Bangka  Belitung. Agregat halusnya berupa pasir alam dengan ukuran maksimal 4.750 mm atau pasir yang tertahan pada saringan no. 4. Agregat kasar yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah jenis  batu  pecah  (split)  dengan  ukuran maksimal  (25)  mm  yang  berasal  dari  PT. Adhimix  Precast  Indonesia  yang  dipasok dari  daerah  Purwakarta.  Semen  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  jenis semen  portland  yang  berasal  dari  PT. Adhimix Precast Indonesia yang diproduksi oleh  PT.  Indocement  Prakarsa.  Ground granulated blast furnace slag (GGBFS) yang digunakan  berbentuk  halus/bubuk  (GGBFS powder)  berwarna  putih  dan  berasal  dari PT. Krakatau Semen Indonesia.

## Gambar 1. Granulated Blast Furnace Slag (GBFS)

## Kuat Tekan
Pengujian  kuat  tekan  dilakukan  setelah benda uji berumur 3, 7, 14 dan 28 hari. Beton di  buat  sebanyak  3  benda  uji  untuk  setiap umur  dan  variasi  GGBFS  yang  sudah ditentukan.
Hasil  pengujian  kuat  tekan  beton  dapat dilihat  pada  tabel  1  beserta  diagram perbandingan hasil kuat tekan pada umur 3, 7, 14 dan 28 hari pada gambar 1.

## Tabel 1. Hasil Pengujian Kuat Tekan
Umur (Hari) Kuat Tekan (MPa) G 0% G 20%  G 40% G 60% 3 27,46 29,72 20,95 14,25 7 28,22 38,03 38,78 30,1
14 40,39 42,56 46,24 37,4 28 44,82 49,16 50,39 44,07

## Gambar 2. Diagram perbandingan kuat tekan
Dari diagram diatas menunjukkan hubungan kuat tekan terhadap variasi dan umur benda uji  sehingga  diketahui  bahwa  kuat  tekan tertinggi  terdapat  pada  beton  dengan subsitusi  ground  granulated  blast  furnace slag/GGBFS  40%  sebesar  50,39  MPa  pada umur  beton  28  hari.  Dan  kuat  tekan terendah  terdapat  pada  Beton  dengan subsitusi  ground  granulated  blast  furnace slag/GGBFS  60%  sebesar  44,07  MPa  pada umur beton 28 hari.
Hal ini sejalan dengan penelitian Cleetus dan Shibu  (2018)  yang  menyatakan  dengan pengganti  sebagian  semen  dengan  ground granulated  blast  furnace  slag/GGBFS  40% mempunyai nilai kuat tekan yang lebih tingi dari variasi 0% dan 20%.

## Uji Slump
Pengujian  Slump  dilakukan  pada  beton segar,  tiap  variasi  dilakukan  satu  kali pengujian  slump.  Hasil  pengujian  slump beton  dapat  dilihat  pada  tabel  2  beserta diagram  perbandingan  hasil  uji  slump  tiap variasi pada gambar 3.
Tabel 2. Hasil Pengujian Slump beton
Variasi Persentase
GGBFS (cm)
G 0% G 20% G 40% G 60%
14 12 13,5 18

## Gambar 3. Perbandingan Pengujian Slump

## Initial Setting Time
Waktu total/final setting adalah 3-4 jam dari mulainya  pencampuran/mixing  serta  pada alat  penetrasi  jika  ditusuk  kedalam  sample benda  uji  sudah  mencapai  nilai  penetrasi 500 psi.
Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 3.
a. GGBFS 0%
Waktu Waktu sejak mixing (menit) Penetrasi (Psi) 9:50 60 20 10:50 120 100 11:50 180 200 12:50 210 320 13:20 225 400 13:35 240 490 13:50 250 540 b. GGBFS 20% Waktu Waktu sejak mixing (menit) Penetrasi (Psi) 11:20 45 20 12:20 105 40 12:50 135 100 13:20 165 300
13:35 180 390 14:50 245 480 15:00 260 550 c. GGBFS 40% Waktu Waktu sejak mixing (menit) Penetrasi (Psi) 12:15 45 20 13:15 105 40 14:15 135 100 14:45 165 200 15:15 180 300 15:30 245 460 15:40 260 580 d. GGBFS 60% Waktu Waktu sejak mixing (menit) Penetrasi (Psi) 12:38 60 20 13:38 120 55 14:15 157 70 15:15 217 100 15:50 252 290 16:10 272 340 16:35 297 650
Gambar 4. Perbandingan hasil pengujian initial setting time
Dari  Gambar  4  dapat  disimpulkan  bahwa hasil initial  setting  time yang  mengalami waktu  ikat  lebih  lambat  yaitu  pada  variasi GGBFS 60% selama 280 menit.

## Kesimpulan
Kadar optimum pengunaan ground granulated blast furnace slag (GGBFS) pada penelitian  ini  sebagai  pengganti  sebagian semen  terdapat  di  persentase  40%  pada umur  28  hari  dan  menghasilkan  uji  kuat tekan  sebesar  50,39  MPa.  Ground Granulated  Blast  Furnace  Slag  pada campuran beton mampu meningkatkan nilai slump dan  memperlambat  waktu  ikat  awal semen  beton  tersebut,  peningkatan  beton terjadi  di  persentase  60%  dengan  nilai slump 180 mm dan mengalami keterlambatan  waktu  ikat  awal  semen selama 30 menit dari beton normal.

## Daftar Pustaka
ASTM C 989 – 99: Standard Speciﬁcation for Ground  Granulated  Blast-Furnace  Slag for Use in Concrete and Mortars ASTM  C  109:  Standart  Test  Methode  for Compressive  Stenght  of  Hydraulic Cement Mortar
ASTM C191 – 01a: Standart Test Method for Time  Setting  of  Hydrraulic  Cement  by Vicat Needle
ASTM C 70: Standart Test Method for Surface Moisture in Fine and Coarse Aggregates ASTM  C  40 – 99:  Standart  Test  Methode Organic Impurities in Fine Agregates for
Concrete
ASTM C 136 – 01: Standart Test Method for
Sieve  Analysis  of  Fine  and  Coarse Aggregates ASTM C 128 – 01: Standard Test Method for Density,  Rela tive  Density  (Speciﬁc Gravity),  and  Absorption  of  Fine Aggregate
ASTM C 127 – 01: Standard Test Method for Density,  Relative  Density  (Speciﬁc Gravity),  and  Absorption  of  Coarse Aggregate Bilim,Cahit.,Atis,D.C.,Tanyildizi,Harun.,Kara han., 2009, Predicting the  compressive strength  of  ground  granulated  blast furnace  slag  concrete  using  artiﬁcial neural network,ElSEVIER,Volume 40
Cakir,O.,Akoz,F.,  2008,  Effect  of  curing conditions  on  the  mortars  with  and without GGBFS, ELSEVIER, Vol.22 Cabrera,J.A.,Escalante,J.I.,Castro, P.,
Compressive strength of concretes with blast  furnace  slag.  Re-visited  state-of- the-art, 2016, ALCONPAT Journal, Vol. 6 Cervantes,  V  and  J.  Roesler,  2007.  Ground
Granulated Blast Furnace Slag.
University of Illinois,  Dept. of Civil  and Environmental Engineering. Vol 35. Cleetus,Arnet.,Shibu,Rubin.,PM,Sreehari., 2018. Analysis and Study of The   Effect of GGBFS on Concrete Strucrures. IRJET e-ISSN:  2395 – 0056  p-ISSN:  2395 –
0072. Vol 05. Issue 03
D.C.  Teychenne,  R.E  Franklin,  H.C  Erntroy, 1998. Design of Normal Concrete Mixes. Depertement of the Environment
Dubey,  Atul.,  Chandak,R.,Yadav,  R.K.,  2012,
Effect  of  blast  furnace  slag  powder  on compressive  strength  of  concrete,
Internasional Journal of
Science&Engineering Reasearch, Vol.3
Hogan,F.J.,and  Meusel,  Evaluation  for Durability and Strength Development of
a  Ground  Granulated  Blast-  Furnace
Slag,‖ Cement, Concrete, and Aggregates, V. 3, No.1
simmer.1981,pp40-52
Kamran.  M,  2004.  Partial  Replacement  of Cement  Using  GGBS  A  Sustainable Approach-A Review. Vol 5, IJIRSET
PT.Krakatau  Semen  Indonesia,  2016.
Analisis  kandungan  senyawa  pada GGBFS.
Samsuri,  T.  Ngudi,  F.  Chauliah,  2016. Pengaruh Granulated Blast Furnace Slag Dalam  Semen  Terhadap  Kapasitas Produksi, Kuat Tekan Beton Mortar dan Nilai Ekonomis. Vol 24 No 2.