SUBSTITUSI AGREGAT HALUS PADA BETON DENGAN LIMBAH PRODUKSI PABRIK PENGECORAN LOGAM TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: SARFIN HALIM 10 0404 134 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
ABSTRAK Bahan buangan atau limbah sering dimanfaatkan menjadi suatu bahan yang dapat difungsikan untuk keperluan tertentu seperti bidang rekayasa bahan bangunan, limbah sudah sering diteliti untuk kemudian dimanfaatkan. Salah satu bahan buangan yang belum begitu banyak diteliti sebagai bahan bangunan beton yaitu limbah pabrik pengecoran logam. Limbah pabrik pengecoran logam ini berasal dari pasir yang dimanfaatkan sebagai cetakan untuk menahan panas cairan logam yang mencapai 1300 0 C. Pasir tersebut diberikan phenolic resin dan zat kimia lainnya yang dapat membuat pasir mengeras sehingga dapat dimanfaatkan sebagai cetakan. Setelah diteliti ternyata limbah tersebut mengandung beberapa senyawa yang mungkin dapat meningkatkan kekuatan beton yaitu : silikat (SiO 2 ), ferrit (Fe 2 O 3 ), kapur (CaO), dan magnesia (MgO). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh substitusi agregat halus dengan limbah pabrik pengecoran logam terhadap kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Komposisi penggantian agregat halus dengan limbah pabrik pengecoran logam sebanyak 0%, 10%, 20%, 30%. Sampel yang digunakan adalah berbentuk silinder (Φ = 15 ; h = 30) dengan mutu beton yang direncanakan 50 MPa. Jumlah sampel sebanyak 96 sampel, terdiri dari 4 variasi dan masing-masing variasi sebanyak 24 sampel. Sampel diuji pada umur 3 hari, 7 hari, 14 hari dan 28 hari. Sampel akan dirawat dengan cara perendaman di air sebelum diuji. Dari hasil penelitian diperoleh terjadi peningkatan kuat tekan beton pada variasi substitusi 10%, 20 dan 30% masing-masing sebesar 12,78%; 20,44%; 25,55% terhadap beton yang tidak menggunakan limbah pada umur 28 hari. Sedangkan pada pengujian kuat tarik belah terjadi peningkatan pada variasi substitusi 10%, 20% dan 30% masing-masing sebesar 5,84%; 9,83%; 12,3% terhadap beton yang tidak menggunakan limbah pada umur 28 hari. Kata kunci : beton, limbah pabrik pengecoran logam, kuat tekan beton, kuat tarik belah i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan berkat-nya hingga selesainya tugas akhir ini dengan judul Substitusi Agregat Halus Pada Beton Dengan Limbah Produksi Pabrik Pengecoran Logam. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang Studi Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik (USU). Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis menerima saran kritik Bapak dan Ibu dosen serta rekan mahasiswa demi penyempurnaan tugas akhir ini. Penulis juga menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai dosen pembimbing 1 dan sekretaris departemen Teknik Sipil. Ibu Rahmi Karolina, ST.MT, sebagai dosen pembimbing 2, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluang waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku ketua departemen Teknik Sipil. ii
3. Teristimewa kepada kedua Orang Tua penulis, Graciela, Sahat Halim, Yeni Halim, dan Aini Halim yang telah mendukung, menyemangati serta mendoakan penulis di setiap kegiatan akademis penulis. 4. Effendi, selaku abang senior stambuk 2007 yang memberikan kontribusi besar kepada penulis dalam hal memberikan semangat dan arahan hingga selesainya tugas akhir ini. 5. 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 6. Para pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU atas ketersediannya untuk mengurus administrasi Tugas akhir ini. 7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Rahmadsyah Rangkuti, Muhammad Fauzi, Bagus Hariawan, Zulfikar dan Rizky Nanda. 8. Teman-teman jurusan Teknik Sipil, terutama teman-teman seangkatan 2010, stambuk 2007, 2008 dan 2009 serta adik-adik 2013 terima kasih atas bantuan dan informasi mengenai kegiatan sipil selama ini. 9. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya. 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. iii
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Februari 2015 Sarfin Halim 10 0404 134 iv
DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... i ii v viii x xi xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Pemecahan Masalah... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Batasan Masalah... 4 1.6 Metodologi Penelitian... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum... 9 2.2 Beton Segar (Fresh Concrete)... 11 2.2.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)... 11 2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)... 14 2.2.3 Pemisahaan Air (Bleeding)... 15 2.3 Beton Keras (Hardened Concrete)... 16 v
2.3.1 Kekuatan Tekan Beton (f c)... 16 2.3.2 Kuat Tarik Beton... 23 2.4 Bahan Penyusun Beton... 23 2.4.1 Semen... 24 2.4.1.1 Semen Portland... 25 2.4.1.2 Jenis Semen Portland... 26 2.4.1.3 Bahan Penyusun Semen Portland... 27 2.4.2 Agregat... 28 2.4.2.1 Agregat Halus... 28 2.4.2.2 Agregat Kasar... 30 2.4.3 Air... 32 2.4.4 Bahan Tambahan... 33 2.4.4.1 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan... 35 2.4.4.2 Perhatian Penting dalam Penggunaan Bahan Tambahan... 37 2.4.4.3 Jenis Bahan Tambah Kimia... 38 2.4.4.4 Jenis Bahan Tambah Mineral... 41 2.4.4.5 Jenis Bahan Tambah Lainnya... 44 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum... 52 3.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton... 54 3.2.1 Semen Portland... 54 3.2.2 Agregat Halus... 54 3.2.3 Agregat Kasar... 57 vi
3.2.4 Limbah Pabrik Pengecoran Logam... 61 3.2.5 Air... 64 3.2.6 Superplasticizer... 64 3.2.7 Silicafume... 64 3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)... 65 3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton... 65 3.5 Pembuatan Benda Uji... 66 3.6 Penggunaan Limbah Pabrik Pengecoran Logam... 67 3.7 Pengujian Sampel... 68 3.7.1 Uji Kuat Tekan Beton... 68 3.7.2 Uji Kuat Tarik Beton... 69 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump... 71 4.2 Kuat Tekan Silinder Beton... 73 4.3 Kuat Tarik Belah Silinder Beton... 77 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 81 5.2 Saran... 82 DAFTAR PUSTAKA... 83 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Limbah pabrik pengecoran logam... 3 Gambar 1.2 Benda uji silinder... 5 Gambar 2.1 Kerucut abrams... 13 Gambar 2.2 Slump sebenarnya... 13 Gambar 2.3 Slump geser... 14 Gambar 2.4 Slump runtuh... 14 Gambar 2.5 Model benda uji silinder... 18 Gambar 2.6 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya... 19 Gambar 2.7 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton... 20 Gambar 2.8 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe portland semen... 21 Gambar 2.9 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama... 21 Gambar 2.10 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton... 22 Gambar 2.11 Abu serabut kelapa... 47 Gambar 2.12 Limbah pabrik pengecoran logam... 49 Gambar 2.13 Pasir silica... 50 Gambar 2.14 Bahan tambah lainnya... 50 Gambar 2.15 Cetakan kayu... 50 Gambar 2.16 Cetakan pasir setelah dilepas dari cetakan kayu dan di-coating... 50 viii
Gambar 2.17 Cetakan pasir yang baru dituang cairan logam... 50 Gambar 2.18 Cetakan pasir yang didinginkan... 50 Gambar 2.19 Diagram alir limbah pabrik pengecoran logam... 51 Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton dengan pasir biasa dan beton dengan substitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap agregat halus... 53 Gambar 3.2 Uji tekan beton... 68 Gambar 3.3 Uji split cylinder... 70 Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi limbah pabrik pengecoran logam... 72 Gambar 4.2 Grafik kuat tekan beton dengan substitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap umur beton... 75 Gambar 4.3 Grafik kuat tekan beton dengan substitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap persentase substitusi limbah pabrik pengecoran logam... 76 Gambar 4.4 Grafik kuat tarik belah beton dengan substitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap umur beton... 79 Gambar 4.5 Grafik kuat tarik belah beton dengan substitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap persentase substitusi limbah pabrik pengecoran logam... 80 ix
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Variasi Subtitusi Limbah Pabrik Pengecoran Logam... 6 Tabel 2.1 Beberapa jenis beton menurut kuat tekannya... 18 Tabel 2.2 Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur... 20 Tabel 2.3 Komposisi senyawa utama semen portland... 27 Tabel 2.4 Komposisi senyawa pembentuk semen portland... 27 Tabel 2.5 Batasan gradasi untuk agregat halus... 29 Tabel 2.6 Susunan besar butiran agregat kasar... 31 Tabel 2.7 Kandungan senyawa pada abu serabut kelapa dan semen... 47 Tabel 2.8 Kandungan limbah pabrik pengecoran logam... 49 Tabel 3.1 Proporsi material penyusun beton... 67 Tabel 4.1 Nilai slump untuk berbagai variasi subtitusi... 71 Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan variasi subtitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap agregat halus... 74 Tabel 4.3 Hasil pengujian kuat tarik belah beton dengan variasi subtitusi limbah pabrik pengecoran logam terhadap agregat halus... 78 x
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 ) S : deviasi standar (kg/cm 2 ) σ b : kekuatan masing masing benda uji (MPa) σ bm : kekuatan beton rata rata (MPa) N Fct P L D F : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan : tegangan rekah beton (kg/cm) : beban maksimum (kg) : panjang sampel (cm) : diameter (cm) : beban yang diberikan (kg) xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Lampiran III Concrete Mix Design Pemeriksaan Bahan Pemeriksaan Limbah Pabrik Pengecoran Logam Lampiran IV Data Pengujian Kuat Tekan Lampiran V Data Pengujian Kuat Tarik Belah Lampiran VI Dokumentasi xii