Studi Pengaruh Substitusi Agregat Electric Arc Furnace Slag pada Beton Kuat Lentur 4 MPa terhadap Perilaku Termal dan Skid Resistance untuk Perkerasan Kaku

Saiful Wasiim Maisaan, Ir. Suprapto Siswosukarto, Ph.D., IPM.

2025 | Skripsi | TEKNIK SIPIL

Perkembangan teknologi dan industri masa kini cenderung mempengaruhi adanya limbah yang berdampak pada lingkungan. Hal tersebut juga dialami oleh industri baja yang menghasilkan limbah berupa steel slag. Selain itu, perkembangan teknologi dan industri memberikan dampak berupa pemanasan global yang berpengaruh pada suhu rata-rata tahunan. Urban Heat Island (UHI) merupakan salah satu dampak pemanasan global di perkotaan. Di sisi lain, penggunaan klinker sebagai bahan baku pembuatan semen perlu dikurangi. Oleh karena itu, penelitian dilakukan dengan memanfaatkan limbah steel slag sebagai agregat pada beton dan penggunaan Portland Composite Cement (PCC) yang ramah lingkungan.

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh agregat Electric Arc Furnace Slag (EAFS) pada beton kuat lentur 4 MPa terhadap perilaku termal dan skid resistance untuk perkerasan kaku. Benda uji divariasikan berdasarkan kandungan EAFS dengan persentase 0%, 25%, 50%, 75%, dan 100%. Penelitian dilaksanakan mulai dari pengujian karakteristik agregat, konduktivitas termal, skid resistance, hingga heating-cooling benda uji. Pengujian konduktivitas termal dilakukan menggunakan alat Quick Thermal Conductivity Meter-500, sedangkan pengujian ketahanan terhadap selip (skid resistance) menggunakan British Pendulum Tester. Pengujian terhadap siklus pemanasan dan pendinginan (heating-cooling) dilakukan menggunakan alat heating box.

Hasil pengujian konduktivitas termal menunjukkan peningkatan seiring dengan bertambahnya agregat EAFS. Nilai konduktivitas termal optimum terdapat pada benda uji EAFS75 sebesar 1,48 W/mK dan mengalami penurunan pada EAFS100. Pengujian skid resistance menunjukkan kenaikan nilai British Pendulum Number (BPN) seiring bertambahnya agregat EAFS. Nilai BPN optimum terdapat pada benda uji EAFS75 sebesar 88,1 dan mengalami penurunan pada EAFS100. Pengujian heating-cooling benda uji menunjukkan EAFS75 mengalami perubahan temperatur paling stabil, sedangkan benda uji EAFS0 mengalami perubahan temperatur paling besar. Substitusi agregat EAFS dapat menurunkan gradien temperatur pada penampang perkerasan kaku. Selain itu, beton  EAFS mampu mengurangi efek UHI di siang hari, tetapi perlu diperhatikan pelepasan panas pada malam hari.

Modern technological and industrial advancements often lead to waste generation that impacts the environment. The steel industry, for instance, produces steel slag as a significant waste product. Simultaneously, these advancements contribute to global warming, which affects the average annual temperature. Urban Heat Island (UHI) is a direct consequence of global warming in urban areas. Furthermore, there's a growing need to reduce the use of clinker in cement production. This research addresses these concerns by utilizing steel slag as an aggregate in concrete and employing environmentally friendly Portland Composite Cement (PCC).

This study aims to analyze the effect of Electric Arc Furnace Slag (EAFS) aggregate on the thermal behavior and skid resistance of 4 MPa flexural strength concrete for rigid pavements. Specimens were varied with EAFS contents of 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%. The research involved characterization of aggregates, thermal conductivity testing, skid resistance testing, and heating-cooling cycles of the specimens. Thermal conductivity was measured using a Quick Thermal Conductivity Meter-500, while skid resistance was assessed with a British Pendulum Tester. Heating-cooling cycles were performed using a heating box.

Thermal conductivity test results show an increase with higher EAFS aggregate content. The optimum thermal conductivity value of 1.48 W/mK was observed in the EAFS75 specimen, with a decrease at EAFS100. Skid resistance testing indicated an increase in British Pendulum Number (BPN) as EAFS aggregate increased. The optimum BPN value of 88.1 was found in the EAFS75 specimen, with a decrease at EAFS100. Heating-cooling tests revealed that EAFS75 exhibited the most stable temperature changes, while EAFS0 showed the largest temperature variations. EAFS aggregate substitution can reduce the temperature gradient in rigid pavement cross-sections. Additionally, EAFS concrete can mitigate the UHI effect during the day, though heat release at night requires consideration.

Kata Kunci : konduktivitas termal, perkerasan kaku, portland composite cement, skid resistance, steel slag