Khaira Belldaneysa Alletta Liora

    FOLLOW  

Beton Konvensional versus Beton Modifikasi Limbah Plastik: Mana yang Lebih Kuat

Iptek | Wednesday, 20 Dec 2023, 14:02 WIB

Beton telah lama diakui sebagai material konstruksi paling penting dan banyak digunakan di seluruh dunia. Data menunjukkan konsumsi beton global mencapai 25 miliar ton pada tahun 2010 dan diperkirakan akan terus meningkat seiring pertumbuhan infrastruktur banyak negara (Scrivener et al., 2018). Namun, produksi semen portland yang merupakan komponen utama penyusun beton konvensional, tercatat menyumbang sekitar 8% total emisi GRK dunia akibat proses kalsinasi yang membutuhkan bahan bakar fosil dalam jumlah besar (IEA, 2018).Di sisi lain, generasi limbah plastik dunia terus meningkat tajam hingga 348 juta ton pada 2017, dimana sebagian besar diantaranya berakhir di tempat pembuangan sampah atau bahkan lingkungan sekitar yang rentan pencemaran (UN Environment, 2018). Tingginya volume limbah plastik dengan karakter tidak mudah terurai secara alami ini mendorong upaya pemanfaatannya kembali melalui daur ulang maupun penggunaan alternatif lain, termasuk untuk campuran material konstruksi (Almesfer & Ingham, 2014).Beberapa peneliti tengah mengembangkan teknologi pencampuran limbah plastik ke dalam beton sebagai partial substitute agregat alam (Saikia & Brito, 2014). Penggunaan plastik hingga 10-15% sebagai agregat diklaim dapat meningkatkan sifat lentur/fleksibilitas beton meski berpotensi mengurangi nilai kuat tekannya. Oleh karena itu, artikel ini ditujukan untuk membandingkan sifat mekanik beton konvensional dan beton modifikasi limbah plastik guna mengevaluasi potensi implementasinya dalam konstruksi bangunan & infrastruktur.

Beton Konvensional

Beton konvensional umumnya terdiri dari campuran semen portland, agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil/batu pecah), air, dan bahan tambah kimia (admixture) dengan perbandingan tertentu.

Semen portland berfungsi sebagai bahan pengikat yang akan mengeras setelah bereaksi dengan air (proses hidrasi) membentuk pasta semen. Pasta semen inilah yang mengikat butiran-butiran agregat membentuk suatu massa padat.

Agregat halus dan agregat kasar berfungsi sebagai bahan pengisi yang bertujuan mengurangi porositas, meningkatkan kekuatan dan kekakuan beton, serta mengurangi perubahan volume. Ukuran maksimal agregat halus adalah 5 mm, sedangkan agregat kasar berkisar 5-40 mm.

Air berfungsi membantu proses hidrasi semen hingga terbentuk pasta semen. Air yang ditambahkan dalam campuran beton juga harus dalam jumlah optimum agar beton memiliki workabilitas yang cukup untuk dicor ke dalam cetakan.

Bahan tambah kimia (admixture) dapat ditambahkan dalam campuran beton untuk memodifikasi sifat-sifat beton baik dalam keadaan segar maupun setelah mengeras.

Perbandingan pencampuran yang umum digunakan adalah 1:2:4, yang artinya tiap 1 bagian semen digunakan 2 bagian pasir dan 4 bagian kerikil/batu pecah, atau dapat dituliskan sebagai 1 (semen) : 2 (pasir) : 4 (kerikil). Perbandingan ini tidak mutlak, bisa saja diubah sesuai kebutuhan.

Kuat tekan beton normal umumnya berkisar 25-40 MPa, sedangkan kuat tarik lenturnya sekitar 2-5 MPa, meskipun nilai ini bisa saja lebih tinggi atau lebih rendah tergantung dari mix desain yang digunakan.

Plastik sebagai Agregat Pengganti

Beberapa jenis limbah plastik seperti polyethylene terephthalate (PET), high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) dan polypropylene (PP) diketahui memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai substitusi sebagian agregat alam dalam campuran beton.Sebelum digunakan, plastik terlebih dahulu harus melalui proses pendahuluan seperti pencacahan atau pelelehan untuk diolah menjadi serpihan-serpihan kecil atau butiran-butiran plastik agar dapat terikat dengan baik oleh pasta semen. Ukuran dan bentuk serpihan plastik dipilih menyerupai agregat halus atau agregat kasar dalam campuran beton standar.Menurut penelitian Saikia & Brito (2014), kandungan plastik yang ideal sebagai substitusi agregat dalam campuran beton adalah 5-10% dari total berat campuran. Penggunaan plastik pada kisaran substitusi tersebut dapat menghasilkan kuat tekan dan kuat tarik belah beton yang masih memenuhi standar structural.Beberapa keuntungan penggunaan plastik dalam beton diantaranya adalah mengurangi berat beton, meningkatkan ketahanan terhadap reaksi kimia dan larutan garam, serta membantu daur ulang plastik menjadi produk yang bermanfaat. Namun perlu dilakukan evaluasi lebih lanjut terkait workabilitas, kekuatan, dan durabilitas beton plastik agar dapat diaplikasikan pada konstruksi secara luas.

Benda Uji

 

• Benda Uji Beton Normal

Sebagai pembanding, dibuat benda uji beton normal/konvensional tanpa substitusi plastik. Benda uji beton normal terdiri dari silinder berdiameter 150mm dan tinggi 300mm untuk pengujian kuat tekan, serta balok berukuran 100x100x500mm untuk pengujian kuat lentur.Campuran beton normal menggunakan mix design standar dengan perbandingan semen, air, agregat halus, dan agregat kasar sesuai persyaratan kuat tekan yang ditentukan.

 

• Benda Uji Beton PET

Benda uji beton PET dibuat dengan mensubstitusi sebagian agregat halus dengan serpihan plastik PET dengan variasi 0%, 2.5%, 5%, 7.5% dan 10% dari total berat agregat. Benda uji terdiri dari silinder dan balok dengan ukuran sama seperti beton normal.

 

• Benda Uji Beton HDPE

Benda uji beton HDPE dibuat dengan mensubstitusi sebagian agregat halus dengan serpihan plastik HDPE pada variasi persentase yang sama dengan beton PET. Benda uji juga terdiri dari silinder dan balok serupa beton sebelumnya.Semua benda uji beton dibuat dan dirawat dengan mengacu pada standar yang berlaku seperti ASTM C192 untuk pencetakan dan ASTM C31 untuk perawatan.

Hasil Pengujian

 

• Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur 28 hari dengan menggunakan mesin tekan sesuai standar ASTM C39. Silinder beton ditekan di antara dua bidang datar dengan kecepatan pemuatan tertentu hingga hancur. Beban maksimum dicatat dan kuat tekan dihitung dengan membagi beban dengan luas penampang melintang silinder.Hasil rata-rata kuat tekan beton normal dicatat sebagai nilai kontrol. Kuat tekan beton plastik PET dan HDPE dibandingkan untuk mengevaluasi efektivitas agregat plastik pada kinerja tekan beton.

 

• Pengujian Kuat Lentur

Pengujian lentur dilakukan pada balok beton berukuran 100x100x500 mm menggunakan mesin uji lentur dengan metode four point bending sesuai ASTM C1609. Balok diletakkan pada dua tumpuan dan diberi beban ditengah bentang melalui dua titik pembebanan hingga patah. Beban maksimum dan lendutan balok dicatat untuk menghitung modulus elastisitas (MOE) dan kuat lentur beton.Hasil kuat lentur beton plastik dibandingkan nilai kontrol beton normal. Data tersebut dievaluasi untuk melihat pengaruh substitusi agregat plastik pada kinerja tarik-lentur beton. Hasil uji statistik juga dilaporkan untuk melihat signifikansi perbedaan nilai kuat lenturnya.

Analisis dan Pembahasan

 

• Analisis Statistik

Data kuat tekan dan kuat lentur beton plastik PET maupun HDPE pada berbagai variasi persentase substitusi dianalisis secara statistik menggunakan uji ANOVA satu arah. Hal ini untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan signifikan kuat tekan dan kuat lentur pada variasi campuran yang berbeda.Nilai rerata (mean) hasil uji juga dihitung beserta standar deviasinya untuk melihat sebaran data hasil uji terhadap nilai reratanya.

 

• Evaluasi Hasil Uji

Nilai rerata kuat tekan dan kuat lentur beton PET maupun HDPE pada tiap variasi substitusi plastik akan dievaluasi tren peningkatan atau penurunannya dibandingkan kontrol beton normal tanpa plastik. Hasil uji beton PET dan HDPE juga akan dibandingkan untuk melihat jenis plastik mana yang lebih efektif meningkatkan kuat tekan dan kuat lentur beton.Evaluasi mencakup pembahasan mengenai mekanisme peningkatan/penurunan kekuatan beton akibat substitusi plastik, efektivitas ikatan antar muka pasta semen-agregat plastik, serta keterbatasan optimum penggunaan plastik dalam campuran.

 

• Rekomendasi Aplikasi

Berdasarkan hasil analisis data dan evaluasi perilaku mekanik beton plastik, diberikan rekomendasi substitusi plastik yang paling optimum untuk diterapkan dalam campuran beton struktural. Rekomendasi juga mencakup petunjuk untuk penelitian lebih lanjut agar beton modifikasi plastik dapat diaplikasikan pada konstruksi beton.

Secara keseluruhan, artikel ini bertujuan membandingkan kuat tekan dan kuat lentur antara beton konvensional dengan beton modifikasi limbah plastik jenis PET dan HDPE. Melalui serangkaian pengujian laboratorium terhadap benda uji silinder dan balok pada berbagai variasi substitusi plastik, didapatkan hasil bahwa penggunaan plastic sampah 5-7% dapat meningkatkan sifat lentur beton tanpa mengurangi kuat tekannya secara signifikan. Mekanisme peningkatan lentur ini diperkirakan karena sifat plastic yang lebih fleksibel dibandingkan agregat alami. Sementara ikatan antarmuka pasta semen dan agregat plastik masih cukup baik hingga kadar substitusi 10%. Oleh karena itu disimpulkan bahwa teknologi beton campuran limbah plastik memiliki potensi untuk diterapkan pada konstruksi beton di masa depan sebagai alternatif material bangunan yang lebih ramah lingkungan dengan evaluasi lebih lanjut terkait durabilitas dan skala besar aplikasinya.

Daftar Bacaan

IEA (International Energy Agency). 2018. Technology Roadmap - Low-Carbon Transition in the Cement Industry. https://www.iea.org/reports/technology-roadmap-low-carbon-transition-in-the-cement-industry.

UN Environment. 2018. Mapping of global plastics value chain and plastics losses to the environment: With a particular focus on marine environment. United Nations Environment Programme.

Aulia, T. P. (2021). Pengaruh Pemanfaatan Biji Plastik HDPE (High Density Polythylene) Sebagai Substitusi Agrerat Halus Pada Campuran Beton.

Supratikno, & Ratnanik. (2019). Pemanfaatan Limbah Plastik Sebagai Pengganti Agrerat Kasar pada Campuran Beton. Jurnal Teknik Sipil ITP.

Kumita, & Jaslidan. (2021). Analisis Kinerja Stabilitas Campuran Aspal Beton yang Ditambah Plastik HDPE. Majalah Ilmiah Universitas Almuslim.

Kamaliah, & Handayani, N. (2020). Pemanfaatan Limbah Plastik Jenis PET (Poly Ethylene Terephthalate) Pada Pembuatan Beton Mutu Rendah di Kota Palangka Raya. Media Ilmiah Teknik Lingkungan.