Pemanfaatan Abu Vulkanik Gunung Kelud Sebagai Bahan Substitusi Semen Untuk Graut Mortar Pada Beton Dengan Metode Pengerjaan Preplaced Aggregate Concrete

OGI SOEHERMAN, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D. ; Dr. Ir. H. Muslikh, M.Sc., M.Phil

2015 | Tesis |

Gunung Kelud sebagai salah satu gunung berapi aktif, pada tanggal 14 Februari 2014 telah meletus dan menghasilkan abu vulkanik yang melimpah. Abu vulkanik sebagai salah satu material hasil erupsi gunung berapi mengandung unsur silika ataupun alumina dengan jumlah yang banyak. Hal tersebut menjadikan abu vulkanik sebagai material yang potensial dimanfaatkan untuk bahan bangunan. Namun demikian, penggunaan abu vulkanik sebagai bahan bangunan belum banyak dimanfaatkan oleh masyarakat dan industri konstruksi. Salah satu upaya pemanfaatan adalah sebagai substitusi semen untuk graut mortar pada pembuatan beton dengan metode Preplaced Aggregate Concrete. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik beton yang dibuat dengan metode Preplaced Aggregate Concrete (PAC) dengan bahan graut mortar menggunakan abu vulkanik Gunung Kelud sebagai bahan substitusi semen. Bahan graut mortar yang digunakan untuk injeksi beton PAC menggunakan 4 variasi perbandingan volume semen dan pasir sebesar 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 1,5, dan 1: 2. Proporsi penggunaan abu vulkanik sebesar 0%, 20%, 40%, dan 60% dari berat semen. Pasir yang digunakan pada penelitian ini adalah pasir gradasi agak halus. Benda uji yang digunakan adalah benda uji silinder dengan diameter 15 cm, dan tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan beton umur 7 hari dan 28 hari, serta pengujian modulus elastisitas beton umur 28 hari. Hasil pengujian kandungan kimia abu vulkanik menunjukan bahwa abu vulkanik Gunung Kelud termasuk dalam kategori pozolan dengan kandungan kimia SiO2+Al2O3+Fe2O3 sebesar 90,49%. Kuat tekan beton PAC dengan abu vulkanik menurun seiring dengan meningkatnya substitusi abu vulkanik. Prosentasi penurunan rata-rata kuat tekan beton PAC dengan substitusi abu vulkanik sebesar 20%, 40% dan 60% pada umur 28 hari adalah 17,79%, 33,69%, dan 51,19% dari kuat tekan beton PAC tanpa abu vulkanik. Penggunaan abu vulkanik sebagai bahan substitusi semen tidak mengurangi kuat tekan beton yang ditargetkan, sehingga pemakaian abu vulkanik ini efektif sebagai bahan substitusi semen. Pemanfaatan abu vulkanik pada beton PAC dapat diaplikasikan pada struktur yang membutuhkan kuat tekan yang tidak terlalu tinggi, seperti pada pembuatan beton siklop untuk pondasi sumuran. Semakin banyak penambahan abu vulkanik, nilai modulus elastisitas semakin kecil seiring dengan berkurangnya nilai kuat tekan beton yang dihasilkan. Modulus elastisitas untuk substitusi abu vulkanik sebesar 0%, 20%, 40% berada di atas nilai modulus elastisitas menurut SNI 03-3487-2002 dengan nilai 16395,96 MPa sampai dengan 24605,95 MPa, sedangkan untuk substitusi abu vulkanik sebesar 60% berada di bawah nilai modulus elastisitas menurut SNI 03-3487-2002 dengan nilai 9470,56 MPa sampai dengan 13298,34 MPa.

Mount Kelud, one of active volcanoes, erupted on February 14th, 2014 and produced a large amount of volcanic ash. Volcanic ash which is one of the materials produced by volcanic eruption contained a large amount of silica as well as alumina. This makes volcanic as a potential material for construction. However, volcanic ash is rarely used by general society and construction industry as a construction material. One of the ways to utilize it is using it to substitute cement for mortar grout in making concrete using Preplaced Aggregate Concrete method. This research was conducted to discover the mechanical property of concretes made using Preplaced Aggregate Concrete (PAC) method made of mortar grout made using the volcanic ash of Kelud Mountain to substitute cement. The mortar grout used to inject PAC concrete used 4 variations of volumetric ratio of cement and sand, which were 1 : 0.5, 1 : 1, 1 : 1.5, and 1: 2. Proportions of the use of volcanic ash were 0%, 20%, 40%, and 60% of the weight of the cement. The sand used in this research was semi-finer gradation sand. The specimens used were cylindrical specimens with a diameter of 15 cm, and height 30 cm for the compressive strength test of 7 days and 28 days old concretes, and modulus of elasticity test of 28 days old concrete. The result of chemical content test of volcanic ash shows that the volcanic ash of Kelud Mountain is in pozzolan category with 90.49% of SiO2+Al2O3+Fe2O3 content. The compressive strength of Preplaced Aggregate Concrete made of volcanic ash decreases along with the increase of volcanic ash substitution. Average percentages of the decrease of compressive strength of Preplaced Aggregate Concrete made of 20%, 40% and 60% volcanic ash substitution at 28 days are 17.79%, 33.69%, and 51.19% of compressive strength of Preplaced Aggregate Concrete without volcanic ash, respectively. The use of volcanic ash to substitute cement doesn�t reduce compressive strength of the concretes, so the use of volcanic ash as cement substitution is very effective. The use of volcanic ash in Preplaced Aggregate Concrete can be applied on structures which require moderate compressive strength, such as in making cyclopean concrete for pier foundation/ caisson. The more volcanic ash in mixture made modulus of elasticity of concrete getting smaller along with decreasing of concrete compressive strength. Modulus of elasticity values for volcanic ash substitution are 0%, 20%, 40% above the value of modulus of elasticity according to SNI 03-3487-2002 which is 16395.96 MPa to 24605.95 MPa, while for 60% volcanic ash substitution, the value is below the value of modulus of elasticity according to SNI 03-3487-2002, with the value of 9470.56 MPa to 13298.34 MPa.

Kata Kunci : abu vulkanik, preplaced aggregate concrete, kuat tekan beton, modulus elastisitas beton