ABU BOILER SEBAGAI BAHAN PENGGANTI SEMEN DALAM CAMPURAN BETON DAN PERBANDINGANNYA DENGAN BETON NORMAL TUGAS AKHIR MHD FALAH HUDAN 07 0404 016 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
ABSTRAK Berbagai penelitian dan percobaan dibidang beton dilakukan sebagai upaya untuk meningkatkan kualitas beton, teknologi bahan dan teknik-teknik pelaksanaan yang diperoleh dari hasil penelitian dan percobaan tersebut dimaksudkan untuk menjawab tuntutan yang semakin tinggi terhadap pemakaian beton serta mengatasi kendala-kendala yang sering terjadi pada pelaksanaan pekerjaan di lapangan. Penggunaan bahan tambah (admixture) dapat membantu memecahkan permasalahan tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan abu terbang (Abu Boiler) terhadap mutu kuat tekan beton, nilai elastisitas beton, modulus patahan beton dan hubungan tegangan regangan beton. Komposisi penggantian semen dengan Abu Boiler sebanyak 0%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30% dari berat semen, dan faktor air semen ditentukan sama pada semua variasi campuran,yaitu sebesar 0,5. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Φ = 15 ; h = 30) dan balok (15 cm x 15 cm x 75 cm), mutu beton yang direncanakan 25 MPa. Jumlah sampel sebanyak 270 sampel, yakni 180 sampel berbentuk silinder dan 90 sampel berbentuk balok yang terdiri dari 6 variasi dan masing-masing variasi sebanyak 15 sampel. Sampel diuji pada umur 7, 14, dan 28 hari, dengan terlebih dahulu dilakukan perawatan sebelum pengujian. Dari penelitian diperoleh bahwa kuat tekan beton yang tertinggi pada umur beton 28 hari / pada kondisi stabil kuat tekan beton terdapat pada campuran beton penggantian semen dengan Abu Boiler 10% (BAS10) yaitu sebesar 26,833 Mpa dan kuat tekan beton yang terendah terdapat pada campuran beton dengan Abu Boiler 30% (BAS30) yaitu sebesar 14,720 MPa. Dan dari hasil pengujian modulus elastis beton diperoleh kenaikan nilai elastisitas beton sebesar 19,75% pada campuran beton dengan penggantian semen terhadap Abu Boiler 10% (BAS10) dan nilai penurunan elastis terdapat pada campuran beton dengan Abu Boiler 30% (BAS30) sebesar 9,96% terhadap beton normal. Sedangkan pada kuat lentur balok diperoleh data modulus patahan beton mengalami penurunan dari semua variasi campuran beton sebesar 1,32% pada beton penggantian semen terhaadap Abu Boiler 10% (BAS10) dan 23,3% pada beton campuran dengan Abu Boiler 30% (BAS30). Pengaruh Abu Boiler dalam beton adalah butiran Abu Boiler yang halus membuat beton lebih padat karena rongga antara butiran agregat diisi oleh Abu Boiler, sehingga dapat memperkecil pori-pori yang ada dan memanfaatkan sifat pozzolan dari Abu Boiler. Selain itu penggunaan Abu Boiler dengan takaran tertentu terbukti dapat meningkatkan kekuatan beton. Kata Kunci : Abu Boiler, Kuat Tekan Beton, Modulus Elastis, Modulus Patahan, Pengganti Semen, Pozzolan. i
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Abu Boiler Sebagai Bahan Pengganti Semen dalam Campuran Beton dan Perbandingannya dengan Beton Normal Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Nursyamsi, ST. MT. selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., Ibu Emilia Kadreni, ST. MT. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Ibu Henny Lidia Sari selaku Promotor dari pihak Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang mendanai sehingga terlaksananya penelitian ini sekaligus membimbing dan memberikan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Teristimewa untuk Ayahanda Saparuddin Tanjung dan Ibunda Sunarti tercinta yang telah banyak berkorban, mencurahkan limpahan kasih sayang, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat, serta kedua adik tersayang: Rizki Dinayu Rabiatin dan Abdullah Afdhol Richsan yang banyak memberikan hiburan dan menjadi penyegar suasana bagi penulis serta memberikan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Spesial untuk Dian Heriani, S.Pd yang telah memberikan motivasi, dukungan, kasih sayang dan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. iii
10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 11. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2007, Ari Yusman Manalu, Fadly Lutfi, Saki, Dhani, Jay, Alfi, Yowa, Gorby, Juangga, Delfi, Iskandar, Herry, Ari, Alfri, Aulia, Diva, Faiz, Sadikin, Alef, Ghufran, Tomo, Iqbal, Dicky, Didi, Aprijal, Adean, Vivi, Putri, Tessa, Vina, Dina, Dita, serta seluruh teman-teman angkatan 2007, adik-adik angkatan 2009, Prima, Reza, Hafiz dan adik-adik angkatan 2010 serta yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juli 2012 Penulis, Mhd Falah Hudan 07 0404 016 iv
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR GRAFIK... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I... 1 1.1 Umum... 1 1.2 Perumusan Masalah... 4 1.3 Maksud dan Tujuan... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 5 1.5 Pembatasan Masalah... 5 1.6 Lokasi Penelitian... 6 1.7 Sistematika Penulisan... 8 BAB II... 10 2.1 Umum... 10 2.2 Bahan Penyusun Beton... 11 2.2.1 Semen Portland... 11 2.2.2 Agregat... 14 2.2.3 Air... 19 2.3 Beton Segar (Fresh Concrete)... 21 2.3.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)... 21 2.3.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)... 23 2.3.3 Pemisahan Air (Bleeding)... 24 2.4 Beton Keras... 24 2.4.1 Kekuatan Tekan Beton (f c)... 24 2.4.2 Kuat Lentur... 28 2.4.3 Modulus Elastisitas... 29 2.5 Bahan Tambahan... 29 2.5.1 Umum... 29 2.5.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan... 31 2.5.3 Perhatian Penting dalam Penggunaan Bahan Tambahan... 32 2.5.4 Jenis Admixture... 34 BAB III... 40 3.1 Umum... 40 3.2 Bahan-bahan penyusun beton... 42 3.2.1 Semen Portland... 42 3.2.2 Agregat Halus... 44 v
3.2.3 Agregat Kasar... 49 3.2.4 Air... 54 3.2.5 Abu Boiler... 55 3.3 Penelitian Penggunaan Abu Boiler Yang Sudah Ada... 57 3.4 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)... 59 3.5 Penyediaan Bahan Penyusun Beton... 60 3.6 Pembuatan Benda Uji... 60 3.7 Penggunaan Abu Boiler... 61 3.8 Pengujian Sampel... 62 3.8.1 Pengujian kuat tekan beton... 62 3.8.2 Pengujian Elastisitas Beton... 63 3.8.3 Kuat Lentur... 66 BAB IV... 67 4.1 Nilai Slump... 67 4.2 Kuat Tekan Silinder Beton... 68 4.3 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan... 72 4.4 Modulus Elastisitas... 73 4.5 Kuat Lentur... 78 BAB V... 80 5.1 Kesimpulan... 80 5.2 Saran... 81 DAFTAR PUSTAKA... 82 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Slump Test ( Kerucut Abrams )... 23 Gambar 2.2 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan... 25 Gambar 2.3 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton... 26 Gambar 2.4 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe... 27 Gambar 2.5 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton... 27 Gambar 2.6 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton... 28 Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Beton Normal dan Beton Abu Boiler... 41 Gambar 3.2 Abu Boiler... 57 Gambar 3.3 Uji Tekan Beton... 63 Gambar 3.4 Gambar pengujian elastisitas... 64 Gambar 3.5 Pengujian modulus elastisitas beton... 65 Gambar 3.6 Gambar pengujian kuat lentur balok... 66 Gambar 4. 1 Pola retak cone and shear pada pengujian kuat tekan silinder beton... dalam penelitian.... 72 Gambar 4. 2 Gambar silinder beton / benda uji yang dicapping... 73 Gambar 4. 4 Gambar perletakan pada pengujian kuat lentur balok... 78 vii
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Grafik Nilai Slump Terhadap Persentase subsitusi Abu... 68 Grafik 4.2 Grafik Hubungan Kuat Tekan Beton Terhadap Subsitusi Abu Boiler... terhadap Berat Semen... 68 Grafik 4.3 Grafik Persentase Peningkatan/Penurunan Kuat Tekan Beton Terhadap... Subsitusi Abu Boiler terhadap Berat Semen... 71 Grafik 4.4 Grafik Persentase peningkatan/penurunan Kuat Tekan Beton Terhadap... Subsitusi Abu Boiler terhadap Berat Semen... 74 Grafik 4.5 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Beton Umur 7 Hari... 75 Grafik 4.6 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Beton Umur 14 Hari... 75 Grafik 4.7 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Beton Umur 28 Hari... 75 Grafik 4.8 Grafik Pengujian Kuat Lentur Balok... 78 viii
DAFTAR TABEL Tabel 1. 1 Komposisi abu sawit hasil pembakaran serat dan... 3 Tabel 1. 2 Variasi Pengujian Benda Uji... 7 Tabel 2. 1 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus... 16 Tabel 2. 2 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)... 18 Tabel 2. 3 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur... 26 Tabel 2.4 Susunan Kimia dan Sifat Fisik Abu Terbang... 38 Tabel 2.5 Komposisi Kimia berbagai Jenis Abu Terbang dan Semen Portland... 38 Tabel 2.6 Komposisi Kimia Abu Boiler... 38 Tabel 3.1 Susunan Besar Butiran Agregat Halus (ASTM, 1991)... 45 Tabel 3.2 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)... 50 Tabel 3. 3 Perbandingan Kadar Kimiawi Semen dengan Abu Boiler... 56 Tabel 4. 1 Nilai Slump berbagai jenis beton... 67 Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... 69 Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton... 77 Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Modulus Patahan Beton... 79 ix