Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1

2 2014 ABSTRAK Seiring dengan terus berkembangnya zaman di era globalisasi dan kemajuan teknologi yang terus pesat. Hal ini mengakibatkan terus munculnya benda-benda tak habis pakai (limbah) menumpuk karena tidak semuanya limbah dapat di daur ulang menjadi hal yang bermanfaat, sehingga keberadaannya yang terus meningkat menjadi masalah di setiap negara. Benda-benda tak habis pakai (limbah) sering dimanfaatkan menjadi suatu bahan yang dapat difungsikan untuk keperluan tertentu, seperti bidang rekayasa bahan bangunan, yang mana limbahlimbah tersebut sudah diteliti sebelumnya. Salah satu limbah yang bisa dimanfaatkan sebagai campuran beton yaitu abu boiler dan abu terbang (fly ash). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan abu boiler dan abu terbang (fly ash) terhadap, nilai slump, mutu kuat tekan beton dan kuat tarik belah beton. Komposisi penggantian semen dengan abu boiler dan abu terbang (fly ash) masing-masing sebanyak 2,5% dan 2,5%; 5% dan 5%; 7,5% dan 7,5%; 10% dan 10%; 12,5% dan 12,5% dari penggunaan semen. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Φ = 15 ; h = 30) dengan mutu beton yang direncanakan 30 MPa. Jumlah sampel sebanyak 108 sampel, setiap variasi sebanyak 18 sampel dan sampel diuji pada umur 7, 14 dan 28 hari. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa kuat tekan beton tertinggi terdapat pada campuran beton penggantian semen dengan abu boiler dan abu terbang (fly ash) masing-masing 2,5%, yaitu sebesar 9,47% atau 34,91 MPa dan kuat beton terendah terdapat pada campuran beton penggantian semen dengan abu boiler dan abu terbang (fly ash) masing-masing 12,5%, yaitu sebesar 48,40% atau 16,46 MPa. Sedangkan pada pengujian kuat tarik belah, kuat tarik belah tertinggi pada variasi 2,5% yaitu sebesar 6,43% atau 78,05 kg/cm 2 dan kuat tarik belah terendah pada variasi 12,5% yaitu sebesar 29,76% atau 51,51 kg/cm 2. Pada pengujian slump test terjadi penurunan nilai slump terhadap beton subsitusi abu boiler dan fly ash, karena sifat dari abu adalah menyerap air. Kata kunci : beton, abu boiler, fly ash, kuat tekan beton, kuat tarik belah

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 kepada Baginda Rasullah 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 Pemanfaatan Limbah Abu Boiler dan Fly Ash sebagai Subsider Semen dalam Campuran Beton. 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, serta sebagai dosen pembimbing tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai dosen pembimbing 1 dan Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., sebagai dosen pembimbing 2, yang telah

4 banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Robert Panjaitan, dan Ibu Nursyamsi, ST. MT., sebagai dosen pembanding dan penguji, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap tugas akhir ini. 5. Bapak Prof. Dr. Bachrian Lubis, M.Sc., sebagai Kepala Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 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 H. Muchsin Usman dan Ibunda Hj. Mariana serta abang saya Muhammad Zaki, ST dan kakak-kakak saya Lisa Imelda, S.Ag., Rosanti Muchsin, S.Ked, M.Kes., Nita Ariati, S.Pd., Nurmalia, Amd yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas. 9. Nita Fadilla sebagai orang yang disayangi yang selalu memberi dukungan, doa, motivasi dan semangat kepada Penulis.

5 10. Keluarga besar Laboratorium Beton USU, Bg.Budi 93, Bg.Eko 98, Bg.Ray 00, Bg.Indra 00, Bg.Arlin 01, Bg.Gemal 01, Bg.Pau 03, Bg.Nova 03, Bg.Hamzah 03, Bg.Ghafur 04, Bg.Andi 04, Bg.Tami 06, Bg.Faim 06, Bg.Ucup 06, Bg.Ari Yusman 07, Bg.Harli 07, Prima, Hafiz, Rahmad dan Fauzi yang selalu membantu dari awal sampai akhir, memberi masukan-masukan hingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan semaksimal mungkin. 11. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2009, Ajo, Nora, Lia, Deni, Tina, Purti, Bayang, Sarra, Hanna, Merni, Bembeng, Udin, Utin, Kiut, Fandu, Dicki, Yusuf, Ucok, Juned, Irsyad, Raja, Saddam, Udak, Ryan, Topek, Ian kecil, Tero, Grace, Desi serta teman-teman angkatan 2009 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Dan tak lupa untuk adikadik Angkatan 2012 yang telah membantu saya pada saat proses pengecoran, terima kasih atas kerjasamanya. 12. Buat Mas Bandi, ibu dan bapak kantin beton. 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.

6 Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Januari 2014 Muhammad Reza DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... i ii vi ix xi xii xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Maksud dan Tujuan Penelitian Pembatasan Masalah...

7 1.4 Metodologi Penelitian Percobaan Sistematika Penulisan... BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Beton segar (Fresh Concrete) Kemudahan Pengerjaan (Workability) Pemisahan Kerikil (Segregation) Pemisahan Air (Bleeding) Beton Keras Kuat Tekan Beton Kuat Tarik Beton Bahan Penyusun Beton Semen Semen Portland Jenis-Jenis Semen Portland Bahan Dasar Semen Portland Senyawa Utama Dalam Semen Portland Sifat-Sifat Semen Portland Agregat Air Bahan Tambahan (Admixture) Alasan Menggunakan Bahan Tambahan Perhatian Penting Dalam Penggunaan Bahan

8 Tambahan Jenis Bahan Tambah Lainnya Abu Boiler Pabrik Kelapa Sawit Abu Terbang (Fly Ash) Pembagian Kelas Fly Ash Dampak Fly Ash terhadap Lingkungan Kandungan Bahan Berbahaya dalam Fly Ash Perkembangan Fly Ash di Dunia Beton Struktural Perawatan Beton (Curing) Pengujian Terhadap Beton Kuat Tekan Beton (f c) Kuat Tarik Beton... BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum Bahan-Bahan Penyusun Beton Semen Portland Agregat Halus Agregat Kasar Air Abu Terbang (Fly Ash) Abu Boiler Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) Penyediaan Bahan Penyusun Beton...

9 3.5 Pembuatan Benda Uji Penggunaan Fly Ash dan Abu Boiler Pengujian Sampel Uji Kuat Tekan Beton Uji Kuat Tarik Beton... BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump Kuat Tekan Silinder Beton Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan Kuat Tarik Belah Silinder Beton... BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran... DAFTAR PUSTAKA...

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Benda uji silinder... Gambar 2.1 Kerucut Abrams... Gambar 2.2 Jenis-jenis Slump... Gambar 2.3 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya... Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton... Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe portland semen...

11 Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama... Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton... Gambar 2.8 Abu Boiler... Gambar 2.9 Fly Ash... Gambar 2.10 Persentase daur ulang fly ash... Gambar 2.11 Pemanfaatan fly ash di Amerika... Gambar 2.12 Sebuah mesin roller digunakan untuk menambahkan fly ash ke dalam tanah... Gambar 2.13 Juga peralatan khusus dapat dimanfaatkan untuk mencampur fly ash atau bahan stabilisator lainnya ke dalam tanah... Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton normal dan beton dengan subsitusi fly ash dan abu boiler... Gambar 3.2 Uji tekan beton... Gambar 3.3 Uji split cylinder... Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi abu boiler dan fly ash.. Gambar 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton... Gambar 4.3 Hubungan kuat tekan beton dengan substitusi abu boiler dan fly ash terhadap berat semen... Gambar 4.4 Pola retak cone and shear pada pengujian kuat tekan silinder beton dalam penelitian... Gambar 4.5 Pola retak yang mungkin terjadi pada silinder beton... Gambar 4.6 Silinder beton / benda uji yang dicapping... Gambar 4.7 Hubungan kuat tarik belah beton dengan substitusi abu boiler

12 dan fly ash terhadap berat semen... DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Distribusi pengujian benda uji silinder dengan penambahan abu boiler dan fly ash dan beton normal... Tabel 2.1 Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur... Tabel 2.2 Komposisi senyawa kimia portland semen... Tabel 2.3 Susunan gradasi untuk agregat halus... Tabel 2.4 Susunan gradasi untuk agregat kasar...

13 Tabel 2.5 Komposisi umum oksida semen portland tipe I... Tabel 2.6 Komposisi kimia fly ash (Wikipedia, 2004)... Tabel 2.7 Komposisi kimia fly ash (ACI 232.2R-96, 2002)... Tabel 2.8 Waktu paparan fly ash... Tabel 4.1 Nilai Slump untuk berbagai variasi... Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton... Tabel 4.3 Kuat tarik belah beton dengan substitusi abu boiler dan fly ash terhadap berat semen pada umur 7 hari... Tabel 4.4 Kuat tarik belah beton dengan substitusi abu boiler dan fly ash terhadap berat semen pada umur 14 hari... Tabel 4.5 kuat tarik belah beton dengan substitusi abu boiler dan fly ash terhadap berat semen pada umur 28 hari... 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)

14 A : luas penampang (cm 2 ) Ф h : diameter sampel (cm) : tinggi sampel (cm) S : deviasi standar (kg/cm 2 ) σ b : kekuatan masing masing benda uji (MPa) σ bm : kekuatan beton rata rata (MPa) N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) F : beban yang diberikan (kg) FM : modulus kehalusan : tegangan (kg/cm 2 ) DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Lampiran III Lampiran IV Concrete Mix Design Pemeriksaan Bahan pada Agregat Halus dan Agregat Kasar Data Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton Dokumentasi