PEMANFAATAN ABU VULKANIK GUNUNG KELUD SEBAGAI BAHAN SUBSTITUSI SEMEN PADA GRAUT MORTAR

PATMASARI ANGGARANI, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E, Ph.D.

2015 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Abu vulkanik erupsi gunung berapi jumlahnya sangat berlimpah namun sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat atau industri konstruksi. Salah satu diantaranya adalah abu vulkanik Gunung Kelud yang mengalami erupsi pada tanggal 14 Februari 2014. Abu vulkanik yang merupakan material pozolan dapat mengurangi pemakaian semen dalam campuran. Salah satu upaya untuk memanfaatkan abu vulkanik adalah sebagai bahan substitusi semen pada graut mortar. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui kandungan kimia abu vulkanik Gunung Kelud. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui karateristik graut mortar dengan abu vulkanik Gunung Kelud sebagai substitusi semen seperti waktu alir, kuat tekan, kuat tarik dan berat isi. Pada penelitian ini juga dibahas mengenai perancangan graut mortar dengan abu vulkanik pada perbaikan struktur. Pada penelitian ini, perbandingan volume semen dan pasir yang digunakan untuk graut mortar adalah 1: 0,5 dengan faktor air semen minimum 0,50, 1:1,0 dengan faktor air semen sebesar 0,55, 1:1,5 dengan faktor air semen minimum sebesar 0,65, dan 1:2,0 dengan faktor air semen minimum sebesar 0,80. Proporsi abu vulkanik sebesar 0%, 20%, 40% dan 60% dari berat semen. Pasir yang digunakan dikategorikan sebagai pasir gradasi agak halus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa abu vulkanik Gunung Kelud memiliki kandungan SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 sebesar 90,49% dan dapat dimanfaatkan sebagai pozolan. Penggunaan abu vulkanik dapat memperlambat waktu alir graut mortar karena butiran abu vulkanik yang halus membutuhkan air yang lebih banyak untuk menutupi luas permukaannya. Waktu alir paling lambat sebesar 31,19 detik yaitu pada graut mortar perbandingan volume 1 semen : 1 pasir dengan proporsi 60% abu vulkanik. Kuat tekan graut mortar dengan abu vulkanik semakin rendah seiring dengan meningkatnya substitusi abu vulkanik terhadap semen. Hal ini dikarenakan faktor air semen yang meningkat akibat dari jumlah semen yang berkurang. Rata-rata penurunan kuat tekan graut mortar dengan 20%, 40% dan 60% abu vulkanik pada umur 28 hari adalah sebesar 20,50%, 37,60%, dan 67,25% dari kuat tekan graut mortar tanpa abu vulkanik. Kuat tarik graut mortar menjadi lebih rendah seiring dengan bertambahnya jumlah abu vulkanik pada graut mortar. Hal ini dikarenakan oleh berkurangnya jumlah semen dalam campuran. Rata-rata penurunan kuat tarik akibat penggunaan abu vulkanik sebesar 20%, 40% dan 60% sebagai substitusi adalah sebesar 8,09%, 27,29 %, dan 53,95% dari kuat tarik graut mortar tanpa abu vulkanik. Semakin banyak substitusi abu vulkanik, semakin kecil berat graut mortar. Hal ini disebabkan berat jenis abu vulkanik yang lebih kecil daripada berat jenis semen mengakibatkan berat material cementitious dan berat graut mortar berkurang. Penggunaan abu vulkanik sebagai bahan substitusi semen dinilai efektif karena dapat mengurangi jumlah semen tanpa mengurangi karakteristik mekaniknya. Kata kunci : graut mortar, abu vulkanik, waktu alir, kuat tekan, kuat tarik, berat isi.

Volcanic ash from eruption debris of volcano is very plentiful, but it has not been used optimally either by public or by construction industry. One of them is volcanic ash of Kelud Volcano, erupted in February 14th 2014. Volcanic ash, a pozzolan material, reduce amount of cement, improve durability, and compressive strength. One of innovations to utilize Kelud volcanic ash is as cement substitution material in mortar grout. The aim of this study is to investigate chemical content of Kelud volcanic ash. Moreover, this research is to identify characteristic of mortar grout using volcanic ash, for example efflux time, compressive strength, tensile strength, and its unit weight. This research also discusses mix design of mortar grout using volcanic ash in structure repairs. Cement to sand volumetric ratio which is used in this research were 1 : 0,50 by minimum water cement ratio of 0,50, 1 : 1,0 by minimum water cement ratio of 0,55, 1 : 1,50 by minimum water cement ratio of 0,65 and 1 : 2,0 by minimum water cement ratio of 0,80. Proportions of volcanic ash were 0%, 20%, 40%, and 60% of the weight of cement. Sand gradation used in this research was categorized as semi-finer sand gradation. The result showed that Kelud volcanic ash contain SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 at 90,49%. Thus, it was classified as pozzolan. Since volcanic ash had finer granulation, it needed more water to cover its surface area. Consequently, volcanic ash decreased efflux time of mortar grout. The latest efflux time was 31,19 seconds for mortar grout using 1 cement : 1 sand and 60% volcanic ash. Compressive strength of mortar grout using volcanic ash was lower than the one without volcanic ash. Increase of volcanic ash in mortar grout reduced amount of cement, so it increased water cement ratio. Decreasing average of mortar grout compressive strength using 20%, 40%, and 60% volcanic ash were 20,50%, 37,60%, and 67,25% of the one without volcanic ash. Tensile strength of mortar grout using volcanic ash was lower than the one without volcanic ash. It was caused by fewer amounts of cement and higher water cement ratio. Decreasing average of mortar grout tensile strength by 20%, 40%, and 60% volcanic ash were 8,09%, 27,29%, and 53,95% of the one without volcanic ash. The more volcanic ash substituted cement, the smaller its unit weight was. It may happen because the specific gravity of volcanic ash was smaller than that of cement. Using volcanic ash as cement substitution material was more effective. It reduced amount of cement without decreased its mechanical characteristic. Keywords: mortar grout, volcanic ash, efflux time, compressive strength, tensile strength, unit weight

Kata Kunci : graut mortar, abu vulkanik, waktu alir, kuat tekan, kuat tarik, berat isi; mortar grout, volcanic ash, efflux time, compressive strength, tensile strength, unit weight