Pembuatan dan Uji Karakteristik Material Beton Ringan (Concrete Foam) yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik

Transkripsi

1 Pembuatan dan Uji Karakteristik Material Beton Ringan (Concrete Foam) yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Andreas Gorga Siregar DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013

2 PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK Telah disetujui Seminar pada: Periode 648, Hari/ Tanggal: Rabu/ 28 Agustus 2013 Disetujui Oleh: Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME NIP

3 PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK Telah disetujui Seminar pada: Periode 648, Hari/ Tanggal: Rabu/ 28 Agustus 2013 Disetujui Oleh: Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II Ir. Tugiman, MT Ir. Mulfi Hazwi, M. Sc NIP NIP

4 PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK ANDREAS GORGA SIREGAR NIM Diketahui / Disahkan : DepartemenTeknikMesin DisetujuiOleh: DosenPembimbing, FakultasteknikUSU Ketua, Dr. Ing. Ir. IkhwansyahIsranuri Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME NIP NIP

5 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA: 2107 /TS/2013 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL.: / /2013 MEDAN PARAF : TUGAS SARJANA N A M A : ANDREAS GORGA SIREGAR N I M : MATA PELAJARAN SPESIFIKASI : PERANCANGAN DIE : PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE MATRIX COMPOSITE) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK. DIBERIKAN TANGGAL : 10 Desember 2012 SELESAI TANGGAL : MEDAN, 20 Juni 2013 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME NIP NIP

6 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN Sub. Program studi Bidang tugas Judul tugas KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA NO : 2107 / TS / 2013 : Konversi energi / Teknik Produksi : Perancangan Die : PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE MATRIX COMPOSITE) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK Diberikan tanggal : 10 Desember 2012 Selesai tanggal : Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Bustami Nama MHS : Andreas Gorga S. N.I.M : NO. Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Desember 2012 Pengajuan tugas skripsi dan pemberian tugas 2. 14Desember 2012 Melakukan studi literatur Desember 2012 Pembuatan material concrete matrix composite Februari 2013 Pengujian material concrete matrix composite Februari 2013 Pengambilan data lapangan di lab. IFRC Februari 2013 Asistensi laporan data lapangan Februari 2013 Asistensi BAB I dan II Februari 2013 Asistensi perbaikan BAB II Maret 2013 Asistensi BAB III Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB III Maret 2013 Asistensi BAB IV Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB IV April 2013 Asistensi BAB V April 2013 Asistensi perbaikan BAB V Mei 2013 Melengkapi laporan skripsi Juni 2013 ACC seminar Tanda tangan Dosen pemb. Catatan : 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Setiap asistensi 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi 3. Kartu ini harus dikembalikan ke departemen, bila kegiatan Asistensi telah selesai Diketahui, Ketua Departemen Teknik Mesin, F.T. U.S.U Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP

7 ABSTRAK Indonesia merupakan salah satu produsen kelapa sawit terbesar di dunia. Selama ini tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang merupakan hasil dari pengolahan kelapa sawit hanya digunakan sebagai pupuk. Pada penelitian ini dilakukan riset yang akan menambah nilai ekonomis dari tandan kosong kelapa sawit. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan proses pembuatan yang sesuai dengan kemampuan beton, mendapatkan komposisi material yang sesuai dengan kemampuan beton, serta mendapatkan tegangan dan regangan struktur beton ringan yang diperkuat serat TKKS akibat bebat statik. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji yang telah dihasilkan adalah pengujian tarik belah. Dari hasil penelitian ini didapat kesimpulan bahwa perbandingan antara tinggi cetakan dengan volume bahan campuran material beton ringan (Concrete Matrix Composite) adalah 1:0,75. Komposisi material dari beton ringan (Concrete Matrix Composite) yang terbaik adalah komposisi 7: semen 32,5%; pasir 32,5%; air 15,1%; blowing agent 17,6%; serat TKKS 2,3%. Hasil dari pengujian tarik belah diperoleh nilai tegangan adalah 0,18 MPa dan regangannya adalah 0, Kata kunci: beton ringan, concrete matrix composite, komposit, polymeric foam. 7

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Allah atas segala karunia-nya yang senantiasa di berikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi sarjana Teknik di Departemen Teknik mesin fakultas teknik universitas sumatera utara. Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah material teknik,yaitu Studi Experimental dan Analisa Respon Material Beton Ringan (Concrete Matrix Composite) yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik. Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih : 1. Kedua orang tua tercinta atas segala pengorbanan dan doanya yang tidak tergantikan. 2. Kepada abang dan kakak yang telah banyak memberikan dukungan baik dalam bentuk moril, materil dan doa 3. Bapak prof. Dr. Ir. Bustami syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan. 4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Syahril Gultom, MT selaku ketua dan sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 8

9 5. Bapak Zulfikar, ST. MT dan semua tim riset IFRC yang telah membantu dan sebagai tempat diskusi. 6. Bapak/Ibu staf pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Tenik USU. 7. Sony Arapen Sembiring yang telah sabar menemani menyelesaikan skripsi ini. 8. Peter Manurung dan Kita untuk segalanya. 9. Teman teman stambuk 2008 yang selalu ada menghibur dan berbagi dalam segalanya tanpa terkecuali. Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pad khususnya. Medan, Andreas Gorga Siregar NIM :

10 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN SPESIFIKASI TUGAS ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii DAFTAR NOTASI... viii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan dan Batasan Masalah Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan Khusus Keluaran Skripsi Sistematika Penulisan Metodologi Penelitian... 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pendahuluan Beton Polimer Material Komposit Klasifikasi Material Komposit

11 2.4.2 Material Concrete Matrix Composite Teknik Pembuatan Material Komposit Densitas Teori Elastisitas BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Tempat Waktu Metode pembuatan spesimen Persiapan alat dan bahan Peralatan Bahan Proses Pembuatan Serat TKKS Metode Pembuatan Concrete Matrix Composite Prosedur Pengujian Tarik Belah Kerangka Kegiatan BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Pembuatan Material Concrete Matrix Composite Komposisi Material Pengujian Tarik Belah BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 11

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Fasa-fasa pembentuk komposit Gambar 2.2 Klasifikasi struktur komposit Gambar 2.3 Serat TKKS yang telah dihaluskan Gambar 2.4 Grafik tegangan terhadap regangan beton Gambar 3.1 Gunting Gambar 3.2 Ayakan Gambar 3.3 Ember plastik Gambar 3.4 Cetakan Gambar 3.5 Timbangan Gambar 3.6 Sendok Plastik Gambar 3.7 Sekop Gambar 3.8 Gelas ukur Gambar 3.9 Gelas Plastik Gambar 3.10 Oli Gambar 3.11 Mesin Penghalus Serat Gambar 3.12 Alat Pengering Gambar 3.13 Sarung Tangan Karet Gambar 3.14 Diagram alir pembuatan serat TKKS Gambar 3.15 Spesimen silinder Gambar 3.16 Diagram alir proses pembuatan concrete foam Gambar 3.17 Diagram alir penelitian Gambar 4.1 Benda Uji dengan cetakan I Gambar 4.2 Grafik Tegangan terhadap regangan K Gambar 4.3 Grafik Tegangan terhadap regangan K Gambar 4.4 Grafik Tegangan terhadap regangan K Gambar 4.5 Grafik perbandingan tegangan terhadap regangan seluruh komposisi

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit (lanjutan) Tabel 3.1 Lokasi dan aktifitas penelitian Tabel 3.2 Alat dan Bahan Tabel 3.3 Spesifikasi mesin penghalus serat Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS Tabel 4.1 Komposisi Material Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik belah

14 DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan A - luas penampang m 2 m - massa kg g - grafitasi (9,81) m/s 2 ρ rho massa jenis kg/m 3 E - modulus elastisitas N/m 2 σ sigma tegangan N/m 2 F - gaya N L - panjang m ε ebsilon penguluran m Δ delta perubahan - L 0 - panjang mula-mula m 14