ANALISA PEMANFATAAN FLY ASH SEBAGAI SUBSTITUSI SEMEN TERHADAP SIFAT MEKANIK BETON KERTAS TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISA PEMANFATAAN FLY ASH SEBAGAI SUBSTITUSI SEMEN TERHADAP SIFAT MEKANIK BETON KERTAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk syarat penyelesaian pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : MUHAMMAD FAUZI BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ABSTRAK Dalam perkembangan teknologi masa kini tanpa disadari menghasilkan banyak limbah polusi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Sementara sifat berat beton yang menambah beban dead load pada konstruksi, juga penggunaan semen yang mahal memerlukan suatu inovasi dalam pengaplikasiannya. Untuk itu dilakukan inovasi beton ringan memanfaatkan limbah kertas serta penggunaan limbah fly ash sebagai substitusi pengganti semen. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan fly ash terhadap nilai slump, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, dan kuat tarik belah beton kertas. Komposisi beton kertas yang digunakan adalah 1:2 antara semen dengan pasir dan penggunaan bubur kertas 30% dari berat pasir. Limbah kertas yang digunakan adalah kertas koran yang tidak terpakai. Variasi substitusi fly ash yang digunakan adalah 0%, 15%, 20%, 25% dari berat semen. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Ø=15cm ; h = 30cm), dengan jumlah sampel setiap variasi sebanyak 20 sampel, terdiri dari 4 variasi dan masing-masing 5 sampel untuk setiap pengujian. Sampel diuji pada umur 28 hari, dengan terlebih dahulu dilakukan perawatan (curing) sebelum pengujian. Dari hasil penelitian diperoleh penurunan berat isi yang terjadi sejalan dengan penambahan substitusi fly ash, dimana berat isi maksimum terjadi pada penambahan fly ash sebesar 0% yaitu 1852,57 kg/m³ dan minimum pada 25% yaitu sebesar 1826,03 kg/m³. Sementara nilai porositas dan absorbsi mengalami peningkatan, dengan porositas dan absorbsi maksimum terjadi pada penambahan fly ash 25% yaitu 9,44% dan 5,11%, sedangkan angka minimum terjadi pada penambahan sebesar 0%, yaitu sebesar 8,73% dan 4,69. Hal ini terjadi karena sifat fly ash yang menyerap air serta penggunaan fly ash berlebih yang menyebabkan timbulnya rongga. Untuk kuat tekan dan kuat tarik belah tertinggi beton kertas terjadi pada substitusi fly ash dengan variasi 0% yaitu masing-masing sebesar 16,06 MPa dan 3,39 Mpa, sedangkan yang terendah terjadi pada substitusi fly ash 25% yaitu sebesar 12,27 MPa dan 1,64 MPa. Sehingga dari penelitian ini disimpulkan pada penambahan fly ash sebesar 15% beton kertas dapat dikategorikan pada beton ringan struktural dengan mutu optimal 15,38 MPa sehingga dapat digunakan sebagai partisi bangunan. Kata kunci : beton kertas, fly ash, berat isi, absorbsi, porositas, kuat tekan, kuat tarik belah i

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul Analisa Pemanfaatan Fly Ash Sebagai Substitusi Semen Terhadap Sifat Mekanik Beton Kertas". Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Ibu Nursyamsi, ST. MT., sebagai Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii

4 4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Bapak M. Agung Putra Handana, ST. MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 5. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., sebagai Kepala Laboratorium Bahan Konstruksi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberi izin melakukan eksperimen di laboratorium beliau pimpin. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Seluruh Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 8. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda Ali Sjafrie dan Ibunda Irnani br. Surbakti serta Abang-abang saya Muhammad Rinaldi dan Muhammad Alfi Syahri, S.Kom, Kakak saya Lina Peggy Seswita, ST yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas. 9. Teristimewa buat Sylda Samita Sari yang telah memberikan doa, motivasi, semangat, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Buat keluarga besar Laboratorium Beton USU. Bg. Budi, Bg. Eko, Bg.Ray, Bg. Indra, Bg Dian, Bg. Arlin, Bg. Gemal, Bg. Fau, Bg. Nova, iii

5 Bg. Hamzah, Bg. Ghafur, Bg. Andi, Bg. Faim, Bg. Yusuf Saleh, Bg. Tami, Bg. Ari Yusman, Bg. Harli, Bg. Hafiz, Bg. Reza, Bg. Prima, Rahmad, Bagus, Nanda, Zulfikar, Mas Bandi, bapak dan ibu kantin beton yang selalu membantu dari awal sampai akhir, memberi masukanmasukan hingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan semaksimal mungkin. 11. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2010, Iqbal, Reza, Dicky, Yanti, Putra, Festus serta teman-teman angkatan 2010 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Adik-adik Angkatan 2013 Yashir, Yahya, Arif, Syawal serta adik-adik angkatan 2013 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 13. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. iv

6 Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Januari 2015 Muhammad Fauzi v

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xii DAFTAR NOTASI... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Metodologi Penelitian Percobaan... 5 vi

8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Beton Segar (Fresh Concrete) Kemudahan Pengerjaan (Workability) Pemisahan Kerikil (Segregation) Pemisahaan Air (Bleeding) Beton Keras (Hardened Concrete) Kekuatan Tekan Beton Kuat Tarik Beton Berat Isi & Absorbsi Berat Isi Absorbsi Porositas Beton Kertas (Papercrete) Umum Perkembangan Beton Kertas Bahan Penyusun Beton Ringan Semen vii

9 Umum Semen Portland Senyawa Utama Dalam Semen Portland Bahan Penyusun Semen Portland Agregat Halus Bubuk Kertas Umum Bahan Penyusun Kertas Proses Pembuatan Kertas Bubur Kertas Sebagai Agregat Campuran Beton Kertas Air Bahan Tambah (Admixture) Umum Bahan Kimia Pembantu Bahan Mineral Pembantu Abu Terbang (Fly Ash) Umum viii

10 Pembagian Kelas Fly Ash Perkembangan Fly Ash di Dunia Perawatan Beton (Curing) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum Bahan-Bahan Penyusun Beton Semen Portland Agregat Halus Bubuk Kertas Air Fly Ash Perencanaan Campuran Beton Kertas (Mix Design) Penyediaan Bahan Penyusun Beton Pembuatan Benda Uji Pengujian Sampel Uji Berat Isi, Absorbsi & Porositas Uji Kuat Tekan Beton ix

11 3.7.3 Uji Kuat Tarik Belah Beton BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump Berat Isi Absorbsi Porositas Kuat Tekan Silinder Beton Kuat Tarik Belah Silinder Beton BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komposisi beton... 7 Gambar 2.2 Satu set alat slump test... 9 Gambar 2.3 Contoh rumah tinggal dengan material beton kertas Gambar 2.4 Proses pembuatan kertas di pabrik Gambar 2.5 Abu terbang (fly ash) Gambar 2.6 Persentase daur ulang fly ash Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton kertas dengan substitusi fly ash terhadap berat semen Gambar 3.2 Semen Padang Tipe I Gambar 3.3 Uji tekan beton Gambar 3.4 Uji tarik belah beton Gambar 4.1 Grafik variasi fly ash terhadap nilai slump Gambar 4.2 Grafik variasi fly ash terhadap berat isi Gambar 4.3 Grafik variasi fly ash terhadap absorbsi Gambar 4.4 Grafik variasi fly ash terhadap porositas Gambar 4.5 Hubungan kuat tekan beton dengan substitusi fly ash terhadap semen Gambar 4.6 Hubungan kuat tarik belah beton dengan substitusi fly ash terhadap semen xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Distribusi variasi penggunaan kertas dan fly ash dalam campuran beton... 5 Tabel 2.1 Perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai umur Tabel 2.2 Komposisi umum oksida semen portland Tipe I Tabel 2.3 Susunan gradasi untuk agregat halus Tabel 2.4 Rata-rata jumlah sampah kertas kota Medan tahun Tabel 2.5 Komposisi kimia fly ash Tabel 2.6 Komposisi kimia fly ash Tabel 3 Proporsi campuran beton Tabel 4.1 Nilai slump untuk tiap variasi beton Tabel 4.2 Kuat tekan rata-rata beton kertas dengan substitusi fly ash umur 28 hari Tabel 4.3 Kuat tekan rata-rata beton kertas dengan substitusi fly ash umur 28 hari xii

14 DAFTAR NOTASI SSD : saturated surface dry n : jumlah sampel f' c : kuat tekan beton karakteristik (MPa) fc : kekuatan tekan (kg/cm 2 ) P : beban tekan (kg) A : luas penampang (cm 2 ) S : deviasi standar (kg/cm 2 ) σ b : kekuatan masing masing benda uji (MPa) σ bm : kekuatan beton rata rata (MPa) N Fct : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) Po : porositas Em : berat isi xiii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Pemeriksaan Material Lampiran II Berat Isi, Absorbsi dan Porositas Lampiran III Kuat Tekan Beton Lampiran IV Kuat Tarik Belah Beton Lampiran V Dokumentasi xiv