PEMANFAATAN LIMBAH KALENG BEKAS SEBAGAI SERAT DAN PENAMBAHAN FLY ASH TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: LUHUT PARULIAN BAGARIANG 080404104 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2014
ABSTRAK Pada umumnya beton digunakan sebagai salah satu bahan bangunan yang sering dipakai dalam pembangunan. Besarnya pemakaian beton ini akan memicu para ahli dalam melakukan terobosan-terobosan untuk mengurangi pemakaian bahan penyusun beton yang berlebihan tanpa mengurangi kualitas beton itu sendiri. Salah satu upaya tersebut adalah dengan memanfaatan limbah kaleng bekas yang diolah menjadi serat dan limbah pembakaran batu bara seperti fly ash. Limbah kaleng bekas dan fly ash ini dapat digunakan sebagai bahan tambahan pada campuran beton. Dalam penelitian ini, serat kaleng dan fly ash ditambah dalam satu campuran beton. Variasi I merupakan beton normal, variasi II dengan penambahan serat kaleng sebesar 20%, dan variasi III dengan penambahan serat kaleng sebesar 20% dan fly ash sebesar 15% dari berat semen. Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi beton dan pola retak beton. Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai kuat tekan, kuat tarik belah, dan absorbsi. Namun peningkatan yang paling besar adalah perawatan basah daripada perawatan awal basah 7 hari maupun awal kering 7 hari. Peningkatan kuat tekan yang paling besar adalah variasi III sebesar 8,333% dari beton normal. Kuat tarik belah yang mengalami peningkatan sebesar 18,414% dari beton normal. Absorbsi beton mengalami penurunan masing-masing sebesar 0,183% dan 0,392% dari beton normal. Untuk pola retak, setiap variasi menunjukkan adanya pengurangan jumlah retak dan panjang retak. Kata kunci: serat kaleng, fly ash, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat, dan rahmat -Nya kepada saya, 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, dengan judul PEMANFAATAN LIMBAH KALENG BEKAS SEBAGAI SERAT DAN PENAMBAHAN FLY ASH TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan 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 pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya 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. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapak I. Bagariang dan Ibu M. Silalahi yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do a yang tiada batas untuk saya. Untuk abang-abang saya tercinta Bang Kola, Bang
Kesil, dan Bang Kecik terima kasih atas bantuan dan semangat yang diberikan selama ini, serta Crash adik saya tercinta yang telah banyak membantu dan memberi saya semangat selama ini, terima kasih atas doanya. Dan keluarga besar yang selalu memberi semangat kepada saya. 7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Rahmat 10, Fauzi 10, Prima 09, Reza 09, Hafiz 09. 8. Terima kasih atas bantuannya buat rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2008, Hermanto, Tito, Agi, Andreanus Mooy, Sandro, Pardi, Boy, Samuel, Eric dan teman angkatan 2008 yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu. 9. Dan untuk semua orang, yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik dengan kerendahan hati saya meminta maaf yang sebesar-besarnya, karena kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa, dan saya hanya manusia yang penuh kekhilafan. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Februari 2014 Penulis ( Luhut P Bagariang )
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK.... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang... 1 1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 3 1.3 Pembatasan Masalah... 3 1.4 Metodologi Penelitian... 4 1.5 Percobaan... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum... 7 2.2 Beton Serat... 8 2.3 Bahan Penyusun Beton... 9 2.3.1 Semen... 9 2.3.1.1 Umum... 9 2.3.1.2 Semen Portland... 10 2.3.2 Agregat... 13 2.3.2.1 Umum... 13 2.3.2.2 Jenis-jenis Agregat... 14 2.3.3 Air... 19 2.3.4 Bahan Tambahan... 20
2.3.4.1 Umum... 20 2.3.4.2 Abu Terbang (Fly Ash)... 22 2.3.4.3 Limbah Kaleng Bekas Sebagai Serat... 26 2.4 Sifat-sifat Beton... 27 2.4.1 Sifat Beton Segar (fresh concrete)... 27 2.4.1.1 Kemudahan Pekerjaan (Workability)... 27 2.4.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)... 28 2.4.1.3 Pemisahan Air (Bleeding)... 29 2.4.2 Sifat Beton Keras (Hardened Concrete)... 29 2.4.2.1 Kuat Tekan Beton... 29 2.4.2.2 Absorbsi Beton... 30 2.4.2.3 Kuat Tarik Beton... 31 2.4.2.4 Pola Retak... 32 2.5 Klasifikasi Retak... 33 2.5.1 Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage)... 34 2.5.2 Plastic Shrinkage Crack... 34 2.5.3 Drying Shrinkage Beton... 36 2.5.4 Lebar Retak... 36 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Umum... 38 3.2 Bahan-bahan penyusun beton... 39 3.2.1. Semen Portland... 39 3.2.2. Agregat Halus... 39 3.2.3. Agregat Kasar... 43 3.2.4. Air... 46 3.2.5. Serat Kaleng... 46 3.2.6. Fly Ash... 47 3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)... 47 3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton... 48
3.5 Pembuatan Benda Uji... 48 3.6 Penggunaan Serat Kaleng dan Fly Ash Dalam Campuran Beton... 50 3.7 Pengujian Sampel... 50 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump... 51 4.2 Uji Kuat Tekan Beton... 52 4.3 Uji Kuat Tarik Beton... 55 4.4 Absorbsi Beton... 57 4.5 Pola Retak Pada Benda Uji Pelat... 58 4.5.1 Umum... 58 4.5.2 Pengamatan Pola Retak... 59 4.5.3 Jumlah Retak... 59 4.5.4 Panjang Retak... 60 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 62 5.2 Saran... 63 DAFTAR PUSTAKA... 64
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder... 6 Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Kimia Semen Portland... 11 Tabel 2.2 Senyawa Utama dari Semen Portland... 12 Tabel 2.3 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I... 12 Tabel 2.4 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus... 17 Tabel 2.5 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar... 18 Tabel 2.6 Sifat-sifat Fisik Fly Ash... 24 Tabel 2.7 Kandungan Kimia Fly Ash... 25 Tabel 2.8 Kandungan Kimia Fly Ash PLTU Labuhan Angin... 25 Tabel 2.9 Lebar Retak yang Diijinkan... 37 Tabel 3.1 Komposisi Campuran Beton Untuk Benda Uji Silinder... 50 Tabel 3.2 Komposisi Campuran Beton Untuk Benda Uji Pelat... 50 Tabel 4.1 Nilai Slump Berbagai Jenis Variasi... 51 Tabel 4.2 Kuat Tekan pada Perawatan Basah... 52 Tabel 4.3 Kuat Tekan pada Perawatan Awal Basah 7 Hari... 52 Tabel 4.4 Kuat Tekan pada Perawatan Awal Kering 7 Hari... 53 Tabel 4.5 Kuat Tarik Belah Tiap Variasi... 55 Tabel 4.6 Absorbsi Beton Tiap Variasi... 57 Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Pola Retak Pelat Tiap Variasi... 59
Tabel 4.8 Jumlah Retak Tiap Variasi... 59 Tabel 4.9 Panjang Retak Selama Pengamatan... 60
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kerucut Abrams... 28 Gambar 2.2 Uji Kuat Tarik Belah... 32 Gambar 2.3 Pola Retak pada Silinder... 33 Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Beton Normal dan Beton dengan Bahan Tambah Serat Kaleng dan Fly Ash... 38 Gambar 3.2 Serat Kaleng... 46 Gambar 3.3 Fly Ash... 47 Gambar 4.1 Grafik Nilai Slump Tiap Variasi... 52 Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Tiap Variasi... 53 Gambar 4.3 Grafik Persentase Kenaikan Kuat Tekan Tiap Variasi... 54 Gambar 4.4 Grafik Kuat Tarik Belah Tiap Variasi... 56 Gambar 4.5 Grafik Persentase Kenaikan Kuat Tarik Belah Tiap Variasi... 56 Gambar 4.4 Grafik Absorbsi Beton Tiap Variasi... 58 Gambar 4.5 Grafik Jumlah Retak Terhadap Waktu Pengamatan... 60 Gambar 4.6 Grafik Panjang Retak Terhadap Waktu Pengamatan... 61
DAFTAR NOTASI SSD: saturated surface dry n f' c : jumlah sampel : kuat tekan beton karakteristik (MPa) fc : kekuatan tekan (kg/cm 2 ) P : beban tekan(kg) A : luas penampang (cm 2 ) Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P L D F : beban maksimum (kg) : panjang sampel (cm) : diameter (cm) : beban yang diberikan (kg)
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Lampiran III Lampiran IV Lampiran V Pemeriksaan Bahan Mix Design Data Pengujian Kuat Tekan Data Pengujian Kuat Tarik Belah Dokumentasi