digilib.uns.ac.id 1 PEMANFAATAN BAHAN SISA SEBAGAI PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN DAN AGREGAT PADA BETON UTILIZATION OF WASTE MATERIALS AS PARTIAL REPLACEMENT OF CEMENT AND AGREGATES ON CONCRETE T E S I S Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Gelar Magister Teknik Disusun oleh: JOKO HADINOTO WIJOYO S. 9 4 1 2 0 2 0 0 6 M A G I S T E R T E K N I K S I P I L KONSENTRASI TEKNIK REHABILITASI DAN PEMELIHARAAN BANGUNAN SIPIL P R O G R A M P A S C A S A R J A N A UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
digilib.uns.ac.id 2
digilib.uns.ac.id 3
digilib.uns.ac.id 4
digilib.uns.ac.id 5 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga tesis dengan judul Pemanfaatan Bahan Sisa Sebagai Pengganti Sebagian Semen dan Agregat Pada Beton dapat terselesaikan. Tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh derajat Master pada Magister Teknik Sipil Konsentrasi Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Program Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan keikhlasan dan ketulusan hati, maka dalam kesempatan ini kami menghaturkan terima kasih kepada : 1. Direktur Program Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Kepala Balai Pengembangan Sumber Daya Manusia Wilayah II Semarang beserta jajarannya, Kementerian Pekerjaan Umum yang telah memberikan beasiswa pendidikan kepada penulis. 3. Kepala Balai Besar Wilayah Sungai Pemali Juana beserta jajarannya, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Kementerian Pekerjaan Umum yang telah memberikan ijin Tugas Belajar kepada penulis. 4. Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 5. Dr. Eng. Syafi i, M.T, selaku Sekretaris Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 6. Kusno Adi Sambowo, ST, Ph.D, selaku Pembimbing Utama. 7. S.A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D, selaku Pembimbing Pendamping. 8. Segenap Staf Pengajar Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta yang commit telah to user banyak membantu penulis selama
digilib.uns.ac.id 6 kegiatan perkuliahan. 9. Kedua orang tuaku serta kakak-kakak dan adikku, yang terus memanjatkan doa, memberikan semangat dan dukungan baik moril maupun materi dalam menyelesaikan pendidikan ini. 10. Rekan-rekan Mahasiswa Magister Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta angkatan 2012, yang selama ini memberikan masukan, bantuan dan dorongan. 11. Pihak Nurcahya Jaya Mandiri Readymix Plant Demak, yang telah membantu menyediakan fasilitas laboratorium kepada penulis untuk melaksanakan penelitian. 12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga tesis ini dapat memberi sumbangan ilmiah bagi civitas akademika, praktisi di bidang bahan bangunan, dan bermanfaat bagi masyarakat luas pada umumnya. Atas bantuan yang telah Bapak/Ibu berikan mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Aamiin. Surakarta, 28 Januari 2014 Penulis, Joko Hadinoto Wijoyo
digilib.uns.ac.id 7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERNYATAAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... ABSTRAK... ABSTRACT... i ii iii iv v vii x xii xiii xiv xv xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 6 1.3. Batasan Masalah... 7 1.4. Tujuan Penelitian... 7 1.5. Manfaat Penelitian... 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka... 9 2.1.1. Bahan Tambah pada Penelitian... 16
digilib.uns.ac.id 8 2.2. Landasan Teori... 25 2.2.1. Bahan Pembentuk Beton... 25 2.2.2. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar.. 32 2.2.3. Pengujian Bahan Dasar Beton... 2.2.4. Pengujian Kelecakan Adukan Beton... 2.2.5. Pengujian Beton... 2.2.6. Hubungan Kuat Tekan Dengan Kuat Tarik Belah Beton... 33 33 34 40 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum... 42 3.2. Waktu dan Tempat Penelitian... 43 3.3. 3.4. 3.5. 3.2.1. Waktu Penelitian... 3.2.2. Tempat Penelitian... Teknik Pengumpulan Data... 3.3.1. Data Primer... 3.3.2. Data Sekunder... Bahan dan Peralatan Penelitian... 3.4.1. Bahan Penelitian... 3.4.2. Peralatan Penelitian... Tahap dan Prosedur Penelitian... 43 44 44 44 44 45 45 45 46 3.6. Persiapan Penelitian... 3.7. Pembuatan Benda Uji... 3.8. Perawatan Benda Uji... 48 48 50
digilib.uns.ac.id 9 3.9. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton... 50 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian... 52 4.2. Analisis... 55 4.3. 4.2.1. Kuat Tekan Beton... 4.2.2. Kuat Tarik Belah Beton... Rumus Empiris... 55 59 63 4.4. Analisis Harga Bahan... 65 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 89 5.2. Saran... 90 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
digilib.uns.ac.id 10 DAFTAR TABEL 2.1. Sifat Fisik dan Komposisi Kimia dari Abu Sekam Padi dan Semen... 18 2.2. Klasifikasi Fly Ash Berdasarkan Sifat Kimia... 20 2.3. Contoh Rumusan Perbandingan Kuat Tekan dengan Kuat Tarik Belah Beton... 41 3.1. Jadwal Penelitian... 43 3.2. Alat-Alat yang Digunakan dalam Penelitian... 45 3.3. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tekan Beton... 49 3.4. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tarik Belah Beton... 49 4.1. Nilai Slump Beton Segar untuk Sampel Kuat Tekan dan Tarik Belah Beton... 52 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... 55 4.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton... 59 4.4. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT1 dan KTB1... 66 4.5. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT2 dan KTB2... 67 4.6. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT3 dan KTB3... 69 4.7. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT4 dan KTB4... 71 4.8. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT5 dan KTB5... 73 4.9. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT6 dan KTB6... 75 4.10. Perhitungan Harga commit Bahan to user Pembuat Beton KT7 dan KTB7... 77
digilib.uns.ac.id 11 4.11. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT8 dan KTB8... 79 4.12. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT9 dan KTB9... 81 4.13. Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton KT10 dan KTB10... 83 4.14. Rekapitulasi Perhitungan Harga Bahan Pembuat Beton.. 85 4.15. Kuat Beton Variasi FA+RHA dengan Pengetesan Umur Jangka Panjang (Kene dkk, 2011)... 87 4.16. Kuat Beton Variasi FA+RHA dengan Pengetesan Umur Jangka Panjang (Sathawane dkk, 2011)... 88
digilib.uns.ac.id 12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Abu Sekam Padi (Rice Husk Ash)... 18 Gambar 2.2. Abu Terbang (Fly Ash)... 19 Gambar 2.3. Limbah Benda Uji Beton... 22 Gambar 2.4. Abu Batu... 25 Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tekan Beton... 36 Gambar 2.6. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton... 37 Gambar 3.1. Skema Bagan Alir Tahap-Tahap Penelitian... 51 Gambar 4.1. Kuat Tekan Beton dengan Variasi... 56 Gambar 4.2. Kuat Tekan Rata-rata Beton dengan Variasi... 57 Gambar 4.3. Pengujian Kuat Tekan Beton... 58 Gambar 4.4. Kuat Tarik Belah Beton dengan Variasi... 60 Gambar 4.5. Kuat Tarik Belah Rata-rata Beton dengan Variasi.. 61 Gambar 4.6. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton... 62 Gambar 4.7. Grafik kuat tekan rata-rata beton dengan variasi.. 63 Gambar 4.8. Grafik kuat tarik belah rata-rata beton dengan variasi.. 64
digilib.uns.ac.id 13
digilib.uns.ac.id 14 DAFTAR NOTASI ASTM : American Society for Testing and Material FA : Fly Ash FAS : Faktor Air Semen f c : Kuat Tekan Silinder Beton f sp : Kuat Tarik Belah Silinder Beton MPa : Mega Pascal OPC : Ordinary Portland Cement PC : Portland Cement RHA : Rice Husk Ash SSD : Universal Testing Machine UTM : Universal Testing Machine
digilib.uns.ac.id 15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Hasil Uji Properti Bahan... A-1 Lampiran B Hasil Uji Sifat Mekanis Beton... B-1 Lampiran C Dokumentasi Penelitian... C-1
digilib.uns.ac.id 16 Joko Hadinoto Wijoyo. 2014. Pemanfaatan Bahan Sisa Sebagai Pengganti Sebagian Semen dan Agregat Pada Beton. TESIS. Pembimbing I: Kusno Adi Sambowo, ST, Ph.D, II: S.A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D. Program Studi Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Penggantian sebagian atau secara total semen dengan bahan lain yang lebih ramah lingkungan dalam proses pembuatan beton menjadi pilihan alternatif. Green Concrete adalah suatu konsep yang bertujuan untuk mengilhami para praktisi konstruksi agar dalam pembuatan beton yang diperhatikan adalah beton tersebut itu ramah lingkungan, sesuai dengan peruntukannya dan tidak menghabiskan sumber daya alam serta berwawasan pada masa depan sehingga tercipta suatu kondisi dimana akan terjadi pembangunan yang berkelanjutan (sustainable development). Setelah pengujian pada umur 28 hari, kekuatan beton akan meningkat relatif kecil terhadap kuat karakteristiknya. Tetapi limbah benda uji beton tersebut harus dipecahkan terlebih dulu agar memiliki ukuran dan bentuk yang menyerupai dengan agregat kasar. Percobaan penelitian ini yaitu mengganti ketiga unsur penyusunnya (semen, agregrat halus, dan agregat kasar) sebagian telah diganti dengan bahan/material lain (fly ash, abu sekam, abu batu dan limbah benda uji beton) secara bersamaan. Berdasarkan uraian diatas tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui beton dengan variasi tersebut masih memenuhi kuat tekan yang disyaratkan. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratorium berupa pembuatan benda uji silinder beton dan dilakukan pengujian pada umur 28 hari. Variasi perbandingan fly ash dan abu sekam sebagai pozzolan 0% FA + 0% AS, 10% FA + 10% AS, dan 20% FA + 20% AS. Variasi kadar abu batu 0 %, 25%, dan 50%. Pemakaian 100% limbah benda uji beton sebagai agregat kasar. Jenis pengujian yang dilakukan yaitu uji kuat tekan dan tarik belah beton. Hasil penelitian ini dinilai dari kuat tekan beton, efisiensi ekonomis, dan efisiensi harga per MPa menunjukkan bahwa variasi yang lebih ekonomis adalah KT6, yang mempunyai kuat tekan rata-rata sebesar 254,43 kg/cm² serta memiliki nilai efisiensi ekonomis 27,35% atau sebesar Rp. 149.744,- dari beton normal. Hasil perhitungan efisiensi harga per MPa variasi KT6 mempunyai nilai 18,91% atau Rp. 15.940,- per MPa. Kata kunci: Beton, Pozzolan, Abu Batu, Limbah beton, Kuat Beton
digilib.uns.ac.id 17 Joko Hadinoto Wijoyo. 2014. Utilization of Waste Materials as Partial Replacement of Cement and Agregates on Concrete. THESIS. Supervisor I: Kusno Adi Sambowo, ST, Ph.D, II: S.A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D. Program Study Technique of Rehabilitation and Maintenance in Civil Infrastructure, Postgraduate Program, Sebelas Maret University Surakarta. ABSTRACT Partial or total replacement of cement with other materials that are more environmentally friendly in the process of making concrete a viable alternative option. Green Concrete is a concept that aims to inspire practitioners in the manufacture of concrete construction in order to consider the concrete that is environmentally friendly, as intended and not depleting natural resources and the vision of the future so as to create a condition in which there will be sustainable development. After testing at 28 days, concrete strength will increase small relative to the strong characteristics. But waste concrete specimen should be solved first in order to have a size and shape that resembles the coarse aggregate. The experiments of this study is to replace the three constituent elements (cement, fine, and coarse aggregate) was partially replaced with other materials (fly ash, rice husk ash, dust stone and waste concrete) simultaneously. Based on the description above, the purpose of this study was to determine the variation of the concrete still meets the required compressive strength. The method used in this research is a method of making an experimental laboratory test specimens and testing concrete cylinders at 28 days. The variation ratio of fly ash and rice husk ash as Pozzolan 0% FA + 0% RHA, 10% FA + 10% RHA and 20% FA + 20% RHA. Variations of dust stone content 0%, 25%, and 50%. The use of waste concrete as coarse aggregate specimen 100%. Type of testing is performed test compressive and tensile strength of concrete. This study assessed the results of the compressive strength of concrete, economic efficiency, and the efficiency of the price per MPa showed that most economies variation is KT6, which have an average compressive strength of 254.43 kg/cm² and has a value of economic efficiency of 27.35% or Rp. 149.744,- of normal concrete. The results of the calculation of the efficiency of the price per MPa KT6 variation has a value of 18.91% or Rp.15.940,- per MPa. Keywords: Concrete, Pozzolan, Dust Stone, Concrete Waste, Concrete Strength