PENGGUNAAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI SUBSTITUSI AGREGAT KASAR BETON

Transkripsi

1 PENGGUNAAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI SUBSTITUSI AGREGAT KASAR BETON Thompson Kwan 1, Nursyamsi 1 Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan thompsonkwan@gmail.com Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan njnursyamsi@gmail.com ABSTRAK Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Namun dengan meningkatnya jumlah penggunaan beton dari waktu ke waktu yang menyebabkan jumlah sumber daya yang tersedia menurun, maka alternatif yang dapat digunakan untuk mengatasinya adalah dengan memanfaatkan hasil dari limbah-limbah industri. Salah satunya adalah pemanfaatan cangkang kelapa sawit. Cangkang kelapa sawit diharapkan dapat digunakan sebagai bahan substitusi pada beton. Dalam penelitian ini, cangkang kelapa sawit dijadikan sebagai substitusi agregat kasar beton dengan variasi I (beton normal), variasi II (substitusi 5% cangkang kelapa sawit), variasi III (substitusi 10% cangkang kelapa sawit), dan variasi IV (substitusi 15% cangkang kelapa sawit). Jumlah benda uji masing-masing 3 buah silinder untuk setiap variasi dan masing-masing 1 buah balok untuk variasi I dan II. Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat lentur, absorbsi dan pengamatan pola retak pada saat benda uji berumur 8 hari. Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai absorbsi dan penurunan pada nilai slump, kuat tekan, dan kuat lentur. Untuk pola retak, balok dengan substitusi cangkang kelapa sawit memiliki jumlah, panjang, dan lebar retak yang lebih banyak dibandingkan balok normal. Hal ini dikarenakan kerikil memiliki tekstur yang lebih padat dan keras dari cangkang kelapa sawit. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa cangkang kelapa sawit tidak layak digunakan sebagai pengganti agregat kasar. Kata kunci: cangkang kelapa sawit, kuat tekan, kuat lentur, absorbsi, pola retak ABSTRACT Concrete is a main material for construction that is widely used around the world. However, with the increasing number of concrete use from time to time causes natural resources depletion, the alternatives can be used to solve the problem is to utilize the results of industrial wastes. One of them is using oil palm shells. Oil palm shells are expected to be used as a substitute in concrete. In this study, oil palm shells used as a substitute for coarse aggregates in concrete with variation I (normal concrete), variation II (substitution 5% palm shells), variation III (substitution 10% palm shells), and variations IV (substitution 15% palm shells). Number of test specimens each 3 cylinders for each varieties and each 1 beam to variation I and II. Tests were conducted in the form of the slump test, compressive strength, flexural strength, absorption and observation of the crack patterns when the specimens have reached 8 days. From the test results obtained the increase in the value of absorption and a decrease in the value of slump, compressive strength and flexural strength. For crack patterns, beam with palm shells substitution has the number, length, and width of cracks more than normal beam. This is because gravels have texture that is denser and harder than palm shells. So it can be concluded that oil palm shells is not good for use as substitutes for coarse aggregates. Keywords: oil palm shell, compressive strength, flexural strength, absorption, crack patterns 1

2 1. PENDAHULUAN Beton merupakan suatu material konstruksi yang terdiri dari campuran semen, agregat kasar, agregat halus, dan air. Keuntungan penggunaan beton sebagai material bangunan adalah kekuatannya tinggi dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan struktur, mudah dibentuk menggunakan bekisting, tahan terhadap temperatur tinggi, biaya pemeliharaan rendah, awet, mudah di dapat bahan bakunya, dan lebih murah jika dibandingkan dengan komponen lainnya (kayu dan baja). Namun dengan meningkatnya jumlah penggunaan beton dari waktu ke waktu yang menyebabkan jumlah sumber daya yang tersedia menurun, maka alternatif yang dapat digunakan untuk mengatasinya adalah dengan memanfaatkan hasil dari limbah-limbah industri. Selain dari keuntungan yang dimiliki beton juga mempunyai kelemahan, yaitu memiliki berat sendiri yang besar maka penggunaan agregat yang ringan untuk menggantikan agregat yang biasa dipakai merupakan salah satu solusi untuk kelemahan tersebut. Melalui penelitian ini saya memanfaatkan cangkang kelapa sawit sebagai substitusi agregat kasar beton dan diharapkan dapat menghasilkan kuat tekan beton yang mencukupi persyaratan. Persyaratan untuk beton normal mutu sedang adalah dengan kuat tekan antara 0 MPa sampai 35 MPa dan berat isi antara 00 kg/m 3 sampai 500 kg/m 3. Pada penelitian ini digunakan variasi sebesar 5%, 10%, dan 15%.. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa dan Laboratorium Struktur Program Magister (S-), Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan beton adalah semen tipe 1 produksi PT. Semen Padang, agregat halus diperoleh dari daerah Binjai, agregat kasar batu pecah (split), air bersih yang berasal dari PDAM Tirtanadi, serta cangkang kelapa sawit yang berasal dari PT. Surya Panen Subur, Aceh. Bahan-bahan untuk campuran beton, seperti agregat halus, agregat kasar, dan cangkang kelapa sawit terlebih dahulu dianalisa untuk memeriksa kelayakan bahan. Mutu rencana beton adalah f c 0 MPa dengan benda uji silinder beton diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan benda uji balok yang berdimensi (30 x 15 x 5) cm dengan tulangan baja D1 pada daerah tekan dan tulangan baja 3 D14 pada daerah tarik. Variasi substitusi cangkang kelapa sawit untuk benda uji silinder sebesar 0%; 5%; 10%; dan 15% masing-masing 3 benda uji, sedangkan untuk benda uji balok sebesar 0% dan 5% masing-masing 1 benda uji. Dari hasil perhitungan mix design diperoleh perbandingan campuran beton sebagai berikut: a. Variasi I (Beton Normal) Semen : air : pasir : kerikil = 1 : 0,51 : 1,64 : 3,33 b. Variasi II (Substitusi 5% CKS) Semen : air : pasir : kerikil : CKS = 1 : 0,51 : 1,61 : 3,11 : 0,16 c. Variasi III (Substitusi 10% CKS) Semen : air : pasir : kerikil : CKS = 1 : 0,51 : 1,58 :,89 : 0,3 d. Variasi IV (Substitusi 15% CKS) Semen : air : pasir : kerikil : CKS = 1 : 0,51 : 1,55 :,68 : 0,47

3 Adapun langkah-langkah penelitian digambarkan pada bagan alir berikut: Mulai Perumusan Masalah Persiapan Alat dan Bahan Pembersihan Cangkang Kelapa Sawit Semen Batu Pecah Pasir Air Agregat Cangkang Kelapa Sawit Pemeriksaan Bahan Mix Design Perencanaan Tulangan Balok Pembuatan Benda Uji Silinder Pengujian Slump Perawatan Pengujian Kuat Tekan dan Absorbsi Pembuatan Benda Uji Balok Perawatan Pengujian Kuat Lentur dan Pengamatan Pola Retak Analisis Data Kesimpulan Selesai Gambar 1. Diagram Alir Metodologi Penelitian 3

4 Kuat Tekan Beton (MPa) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Nilai Slump Jenis Beton Nilai Slump (cm) Variasi I 15 Variasi II 14 Variasi III 1 Variasi IV 11 Tabel 1. Nilai Slump Tiap Variasi Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa nilai slump berkurang seiring dengan penambahan cangkang sawit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak cangkang sawit pada campuran beton, maka akan menurunkan kelecakan beton. 3. Kuat Tekan Beton Jenis Beton Kuat Tekan (MPa) Variasi I 7.8 Variasi II 5.9 Variasi III.3 Variasi IV 13.5 Tabel. Kuat Tekan Beton Tiap Variasi Variasi I Variasi II Variasi III Variasi IV Jenis Beton Gambar. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton dengan Jenis Beton Dari tabel dan gambar dapat dilihat bahwa terjadi penurunan kekuatan seiring dengan penambahan cangkang kelapa sawit. Pada substitusi 5% dan 10% cangkang kelapa sawit didapat kuat tekan yang masih memenuhi persyaratan beton mutu sedang dengan kuat tekan antara 0 MPa sampai 35 MPa namun masih dibawah kuat tekan beton normal, sedangkan pada substitusi 15% cangkang kelapa sawit didapat kuat tekan yang tidak memenuhi persyaratan yaitu sebesar 13,5 MPa. 3.3 Absorbsi Beton Jenis Beton Absorbsi (%) Variasi I Variasi II 1.03 Variasi III 1.05 Variasi IV 1.31 Tabel 3. Absorbsi Beton Tiap Variasi 4

5 Absorbsi 1.4% 1.% 1.0% 0.8% 0.6% 0.4% 0.% 0.0% 0.66% 1.0% 1.05% Jenis Beton Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Absorbsi dengan Jenis Beton Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa beton dengan subtitusi cangkang kelapa sawit memiliki nilai absorbsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton normal. Hal ini dikarenakan cangkang kelapa sawit menyerap air pada saat beton dimasukkan dalam bak perendaman. 3.4 Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan a. Balok Normal Lendutan akibat beban terpusat: P = 3Pb3 3(4648)(3000) 3 = = 10,044 mm 648E c I e 648(4781,08)( ,) P = 4,648 kn = 464,8 kg Beban (P) Lendutan (mm) (kg) 1/4L-L CL 1/4L-R ,5,19,716, ,384 5,43 4, ,5 6,576 8,148 6, ,8 8,106 10,044 8,106 Tabel 4. Analisa Teoritis Penurunan Balok Beton Normal b. Balok Substitusi CKS (95% Kerikil dan 5% CKS) Lendutan akibat beban terpusat: P = 3Pb3 3(4507)(3000) 3 = = 10,091 mm 648E c I e 648(3919,6)( ,11) P = 4,507 kn = 450,7 kg 1.31% Variasi I Variasi II Variasi III Variasi IV Beban (P) Lendutan (mm) (kg) 1/4L-L CL 1/4L-R ,5,15,744, ,430 5,489 4, ,5 6,645 8,33 6, ,7 8,144 10,091 8,144 Tabel 5. Analisa Teoritis Penurunan Balok Beton Substitusi CKS 5

6 3.5 Pengujian Balok Beton Bertulang a. Balok Normal 1/4L-L CL 1/4L-R Beban (P) (kg) x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm 666,5 19,5 0, ,7 1 0, ,67 9,5 0,95 69,7 0, ,5 13 1, , , , ,3 03,03 333,5 31 3,1 48,5 4,85 316,5 3, ,47 580,5 5, , , , , , ,3 819,5 8, ,6 5998,5 73 7,3 966, 5 9, ,7 Tabel 6. Hasil Pengujian Penurunan Balok Beton Normal b. Balok Substitusi CKS (95% Kerikil dan 5% CKS) 1/4L-L CL 1/4L-R Beban (P) (kg) x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm 666,5 37 0, , , ,9 18 1,8 87 0, , ,60 38, , , ,89 38,38 333, , , , , , , , , , , , , ,84 Tabel 7. Hasil Pengujian Penurunan Balok Beton Substitusi CKS Keterangan: 1/4L-L : jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L) CL : jarak ½ bentang (x = 1/L) 1/4L-R : jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L) 6

7 Lendutan (mm) Lendutan (mm) Lendutan (mm) Beban (kg) T(1/4L-L & R) T(CL) E(1/4L-L) E(CL) E(1/4L-R) Gambar 4. Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok Normal Beban (kg) T(1/4L-L & R) T(CL) E(1/4L-L) E(CL) E(1/4L-R) Gambar 5. Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok CKS Beban (kg) N(1/4L-L) N(CL) N(1/4L-R) CKS(1/4L-L) CKS(CL) CKS(1/4L-R) Gambar 6. Grafik Lendutan Eksperimen Balok Normal dan Balok CKS 7

8 3.6 Pola Retak Pola retak yang terdapat pada pengujian kedua balok ini adalah retak lentur. Retak lentur adalah retak yang biasanya terjadi karena beban melebihi kemampuan balok. Dalam pengujian ini retakan pertama terjadi pada saat beban 3,999 Ton pada balok beton normal dan 3,335 Ton pada balok beton substitusi cangkang kelapa sawit, kemudian disusul dengan retakan berikutnya mencapai beban ultimate yaitu 5,9985 Ton untuk balok beton normal dan 5,33 Ton untuk balok beton substitusi cangkang kelapa sawit dan akhirnya balok mengalami runtuh. Pengamatan yang dilakukan adalah secara visual untuk mengetahui pola retak (jumlah, lebar, dan panjang retak) setelah pengujian lentur pada balok beton bertulang dengan ukuran (30 x 15 x 5) cm. Variasi Campuran Jumlah Retak Variasi I 8 Variasi II 30 Tabel 8. Jumlah Retak Tiap Variasi Variasi Campuran Lebar Retak (mm) Variasi I 0, Variasi II 0,4 Tabel 9. Lebar Retak Maksimum Tiap Variasi Variasi Campuran Panjang Retak (cm) Variasi I 11,5 Variasi II 1,6 Tabel 10. Rata-Rata Panjang Retak Tiap Variasi Dari hasil pengujian didapat bahwa kemampuan balok substitusi cangkang kelapa sawit memikul lentur lebih kecil bila dibandingkan dengan balok normal, hal ini dapat disebabkan oleh kerikil memiliki tekstur yang lebih padat dan keausan yang lebih kecil dari cangkang serta cangkang kelapa sawit yang memiliki kandungan kimia seperti selulosa, hemiselulosa, dan lignin. 4. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai kuat tekan dengan substitusi cangkang kelapa sawit 0%, 5%, 10%, dan 15% rata-rata pada umur 8 hari berturut-turut adalah 7.8 MPa, 5.9 Mpa,.3 MPa, dan 13.5 MPa.. Semakin besar substitusi cangkang kelapa sawit maka semakin tinggi nilai absorbsi. Hal ini dikarenakan cangkang kelapa sawit menyerap air. 3. Berdasarkan analisa secara teoritis, kemampuan balok beton substitusi cangkang kelapa sawit dalam memikul lentur menurun sebanyak 0,006 kali dari balok beton normal. 4. Berdasarkan hasil percobaan, kemampuan balok beton substitusi cangkang kelapa sawit dalam memikul lentur menurun sebanyak 0,111 kali dari balok beton normal. 5. Perbandingan hasil pengujian untuk balok beton normal adalah 1,17 kali hasil teoritis. 6. Perbandingan hasil pengujian untuk balok beton substitusi cangkang kelapa sawit adalah 1,088 kali hasil teoritis. Berdasarkan kesimpulan diatas maka diajukan beberapa saran berikut: 1. Cangkang kelapa sawit sebaiknya tidak digunakan sebagai pengganti sebagian agregat kasar dalam campuran beton.. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, alat-alat yang digunakan seperti hydraulic jack dan dial gauge sebaiknya sudah dikalibrasi. 8

9 5. DAFTAR PUSTAKA ACI Committee 4R Control of Cracking in Concrete Structures. American Concrete Institute. Farmington Hills, MI. 46 pp. Departemen Pekerjaan Umum. 00. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Slump Beton SNI 197:008. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Kuat Lentur Beton Normal dengan Dua Titik Pembebanan SNI 4431:011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Kuat Tekan Beton dengan Benda Uji Silinder SNI 1974:011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Tata Cara Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium SNI 493:011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung SNI 847:013. Badan Standarisasi Nasional. Imam, Hamisu Bara u & Usman, Nura Compressive Strength of Concrete Using Palm Oil Nut Shell as Light Weight Aggregate. Journal of Civil Engineering and Environmental Technology Vol. 1 No. 6, ISSN Katsina: Hassan Usman Katsina Polytechnic. McCormac, C. & Jack Desain Beton Bertulang - Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Mo, Kim Hung dkk Experimental Investigation on the Properties of Lightweight Concrete Containing Waste Oil Palm Shell Aggregate. Journal of Procedia Engineering Vol. 15, ISSN Kuala Lumpur: University of Malaya. Mulyono, Tri Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi. Murdock, L.J. & Brook, K.M Bahan dan Praktek Beton. Jakarta: Erlangga. Nawy, G. & Edward Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Bandung: PT. Refika Aditama. Nugraha, Paul & Antoni Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi. Sagel, R., Kole, P., & Kusuma, Gideon Pedoman Pengerjaan Beton. Jakarta: Erlangga. Samekto, Wuryati & Rahmadiyanto, Candra Teknologi Beton. Yogyakarta: Kanisius. Sobuz, Habibur Rahman dkk Structural Lightweight Concrete Production by Using Oil Palm Shell. Journal of Materials Vol. 014 No , ISSN Kota Samarahan: Universiti Malaysia Sarawak. Wang, Chu-Kia, Salmon, & Charles G Disain Beton Bertulang Jilid I Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga. 9