RAHMADSYAH YAZID PUTRA

Transkripsi

1 PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30% TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON TUGAS AKHIR Disusun Oleh : RAHMADSYAH YAZID PUTRA BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30% TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON TUGAS AKHIR Disusun untuk melengkapi persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil di Disusun Oleh : RAHMADSYAH YAZID PUTRA BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara pengaruh variasi substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat semen dan kuat tekan beton serta menetapkan sifat substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit bersifat sebagai accelerator atau retarder dari campuran semen. Abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit yang digunakan harus lolos ayakan No. 200 dan ditetapkan faktor air semen 0.4. Dalam penelitian ini perancangan campuran beton berdasarkan SNI Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal dan diperoleh komposisi campuran yaitu 1.00 : 1.38 : 1.97 : 0.44 (semen : pasir : batu pecah : air) dalam perbandingan berat. Variasi persentase substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit 10%, 20%, dan 30% terhadap berat semen. Untuk mengetahui nilai kuat tekan beton maka dibuat benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm masing-masing sebanyak 6 buah untuk benda uji beton normal dan untuk beton dengan substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit. Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur benda uji beton 28 hari. Analisis Korelasi Momen Product Pearson menunjukkan adanya hubungan yang positif dan signifikan antara variasi substitusi abu cangkang kerang terhadap waktu ikat akhir dengan nilai r = Sedangkan hubungan antara variasi substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir menunjukkan hubungan yang negatif dan signifikan dengan r = Pemakaian abu cangkang kerang sebagai bahan substitusi semen cenderung bersifat sebagai bahan retarder dalam campuran pasta semen, sedangkan abu cangkang kelapa sawit cenderung bersifat sebagai accelerator dalam campuran pasta semen. Nilai slump campuran beton menurun dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kerang, sebaliknya dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit maka nilai slump campuran beton naik. Dengan f.a.s yang tetap, maka jumlah air campuran antara kedua campuran beton sama, pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen cenderung lebih bersifat menyerap air campuran daripada abu cangkang kelapa sawit. Kekuatan silinder beton pada pengujian beton umur 28 hari menurun seiring meningkatnya persentase substitusi abu. Kuat tekan beton dengan substitusi abu cangkang kerang yang memenuhi kriteria perencanaan campuran beton dengan mutu f c 20 MPa (K ) diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar kg/cm 2 dan variasi substitusi 20% sebesar kg/cm², sedangkan dengan substitusi abu cangkang kelapa sawit diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar kg/cm 2. Hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang dengan kuat tekan didekati dengan persamaan regresi linier Y X dengan koefisien determinasi (r 2 ) = 0.938, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kerang, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar kg/cm 2 dan hubungan keduanya sangat kuat. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan kuat tekan didekati dengan persamaan Y X dengan koefisien determinasi (r 2 ) = 0.964, dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar kg/cm 2 dan hubungan keduanya adalah sangat kuat. Kata kunci : abu cangkang kerang, abu cangkang kelapa sawit, waktu ikat semen, waktu ikat awal, waktu ikat akhir, accelerator, retarder, slump, kuat tekan, persamaan regresi linier, koefisien determinasi i

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul : PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30% TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Nursyamsi, ST, MT. selaku dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. ii

5 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc yang telah saya anggap sebagai orang tua saya sendiri, yang selama ini telah membimbing dan memotivasi saya dalam hal menjaga integritas dan kedisiplinan. 5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Prima 09, Reza 09, Hafiz 09, Rahmad 10, Fauzi Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda H. Yaziddin dan Ibunda Hj. Ilmiwati Br Sagala yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas untuk saya. Saudara-saudari tercinta kak Razimah Yazid, SKM; kak Zur Erwina Yazid, S.Kep, Ners; kak Budiana Yazid, S.Kep, Ners; Sari Purnama Yazid, SKM; dan adik saya Ridhosyah Yazid Putra, serta kedua abang ipar saya bang Haris Seyuti Simatupang, S.Pd dan bang Yasir Mahfudz Siregar, ST yang telah banyak membantu dan mendukung saya selama ini, terima kasih atas doanya. Buat keponakan saya tersayang yang selalu membuat saya kangen rumah dan ingin secepatnya mengelarkan studi, Amira Yauma Adha Siregar, Rafa Al-Fathi Simatupang, dan Arkan Rasyid Siregar. 9. Buat saudara/i seperjuangan: Junwesdy, John, Khairun, Hendriko, Hisbulloh, Sahala, Wahyu, Manna, Desi, Gina, Maria, Mariance, Yessica, dan stambuk 2009 lainnya; Bang Tofandi 08, bang Arif 08, bang Hafiz 08, bang iii

6 Rumanto 08, bang Pardi 08, bang Sandro 08, bang Arthur 08, bang Hafizh 08, bang Khaidir 08, bang Andi 08, bang Sam-Pak 08, bang Alfrendi 08, bang Robi 08, bang Mike 08, bang Yusuf 08, bang Ibnu 08, kak Ade 08, kak Nurul H 08, kak Silvia 08, kak Vivi 08, abang dan kakak stambuk 2008 lainnya, kakak dan abang program Ekstensi, Elvan 11, Eko 11, adik-adik junior stambuk 2010, 2011, dan 2012, dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, September 2013 Penulis ( Rahmadsyah Yazid Putra) iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Pengujian Waktu Ikatan Semen Pengujian Kuat Tekan Beton Metode Penelitian Pengujian Pengujian Waktu Ikat Semen Pengujian Kuat Tekan Beton Manfaat Penelitian BAB II TINJAUAN PUSTAKA Kerang Cangkang Kerang Abu Cangkang Kerang Kelapa Sawit Cangkang Kelapa Sawit Abu Cangkang Kelapa Sawit Semen Jenis Semen Semen Portland Jenis-jenis Semen Portland Sifat Fisik dan Karakteristik Semen Portland Kehalusan Butir (Fineness) Kepadatan (Density) Konsistensi Waktu Pengikatan Reaksi Hidrasi Panas Hidrasi Perubahan Volume (Kekalan) Kekuatan Tekan v

8 2.4 Agregat Jenis-jenis Agregat Jenis Agregat Berdasarkan Berat Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan Air Campuran Bahan Tambahan Beton Sifat-sifat Beton Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete) Kemudahan Pengerjaan (Workability) Pemisahan Kerikil (Segregation) Pemisahan Air (Bleeding) Sifat-sifat Beton Keras (Hardened Concrete) Kekuatan Tekan Beton (f c) Analisis Korelasi Product Moment Pearson Persamaan Regresi Linier BAB III METODE PENELITIAN Metode Bahan Penyusun Beton Semen Portland Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Abu Cangkang Kerang Abu Cangkang Kelapa Sawit Agregat Halus Agregat Kasar Air Pengujian Waktu Ikat Semen Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) Penyediaan Bahan Penyusun Beton Pembuatan Benda Uji Penggunaan Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pengujian Sampel BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Waktu Ikat Semen Hasil Pengujian Waktu Ikat Semen Analisis Hubungan Variasi Substitusi Terhadap Waktu Ikat Akhir Pemutusan Sifat Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Campuran Pasta Semen vi

9 4.2 Nilai Slump Uji Kuat Tekan Kuat Tekan Beton Persamaan Regresi Linier Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN vii

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Persiapan Campuran... 9 Tabel 1.2 Persiapan Campuran Pasta Semen... 9 Tabel 1.3 Persiapan Campuran Pasta Semen dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang Tabel 1.4 Persiapan Campuran Pasta Semen dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit Tabel 1.5 Persiapan Campuran Beton dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Pada Abu Cangkang Kerang Tabel 2.2 Komposisi Unsur yang Terkandung Pada Cangkang Kelapa Sawit Tabel 2.3 Komposisi Unsur Kimia dari Abu Cangkang Kelapa Sawit Tabel 2.4 Empat Senyawa Utama dari Semen Portland Tabel 2.5 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I Tabel 2.6 Reaksi Hidrasi Senyawa Semen Tabel 2.7 Perkembangan Panas Hidrasi Semen Portland pada Suhu 21 o C Tabel 2.8 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton Tabel 2.9 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus Tabel 2.10 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar Tabel 2.11 Daftar Konversi Tabel 2.12 Perkembangan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur Tabel 2.13 Interpretasi Nilai r Tabel 2.14 Nilai r Korelasi Product Moment Pearson Tabel 4.1 Pengujian Waktu Ikat Semen Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS Tabel 4.2 Pengujian Waktu Ikat Semen Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS viii

11 Tabel 4.3 Perbandingan Waktu Ikat Awal dan Waktu Ikat Akhir Campuran Pasta Semen Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Variasi 0%, 10%, 20%, dan 30% Tabel 4.4 Penetapan Waktu Ikat Campuran OPC/PSA Tabel 4.5 Rata-rata Waktu Ikat Untuk Variasi Campuran Kubus OPC dan PKHA. 97 Tabel 4.6 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Tabel 4.7 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang100 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Umur 28 Hari102 Tabel 4.9 Statistik Deskriptif Pengujian Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Umur 28 Hari Tabel 4.10 Uji Normalitas Dengan Kolmogorov-Smirnov Tabel 4.11 Uji Korelasi Pearson Tabel 4.12 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kerang dan Kuat Tekan Beton Tabel 4.13 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kelapa Sawit dan Kuat Tekan Beton Tabel 4.14 Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Pengujian Beton Umur 3, 7, 14, dan 21 Hari ix

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Benda Uji Silinder... 7 Gambar 1.2 Alat Vicat dan Cetakan Benda Uji... 9 Gambar 1.3 Compression Machine Gambar 2.1 Kerang Darah (Anadara granosa) Gambar 2.2 Pohon Kelapa Sawit Gambar 2.3 Jenis Kelapa Sawit Berdasarkan Ketebalan Cangkang Gambar 2.4 Cangkang Kelapa Sawit Gambar 2.5 Diagram Reaksi Hidrasi Partikel Semen Gambar 2.6 Evolusi Panas Hidrasi Semen Gambar 2.7 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe Portland Cement Gambar 2.8 Klasifikasi Agregat Berdasarkan Sumber Gambar 2.9 Unsur-Unsur Pembuat Beton Gambar 2.10 Kerucut Abrams Gambar 2.11 Tipe-tipe Slump Gambar 2.12 Pola Keruntuhan Pada Silinder Beton Gambar 2.13 Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton Selama Masa Perkembangannya Gambar 2.14 Diagram Kuat Beton Versus Umur Beton Gambar 2.15 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar Untuk Berbagai Tipe Portland Semen Gambar 2.16 Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton Pada Faktor Air Semen Sama Gambar 2.17 Pengaruh Jenis Agregat Terhadap Kuat Tekan Beton Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2 Abu Cangkang Kerang Yang Lolos Ayakan No Gambar 3.3 Abu Cangkang Kelapa Sawit Yang Lolos Ayakan No Gambar 3.4 Uji Tekan Beton x

13 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat Awal Campuran Pasta Semen Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat Akhir Campuran Pasta Semen Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Nilai Slump Gambar 4.6 Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton Gambar 4.7 Grafik dan Persamaan Regresi Linier Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Umur Beton xi

14 DAFTAR NOTASI f c : kekuatan tekan (kg/cm 2 ) P : beban tekan (kg) A : luas permukaan benda uji (cm 2 ) S : deviasi standar (kg/cm 2 ) σ b : kekuatan masing-masing benda uji (kg/cm 2 ) σ bm : kekuatan beton rata-rata (kg/cm 2 ) N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data r : koefisien Korelasi Product Momen Pearson r 2 : koefisien determinasi Y : variabel dependen a : intersep (titik potong kurva terhadap sumbu Y) b : kemiringan (slope) kurva linier X : variabel independen X : rata-rata variabel X Y : rata-rata variabel Y xii