PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH) LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM TESIS Oleh HERU WIBOWO 107026004/FISIKA PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH) LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program pascasarjana fakultas MIPA Oleh HERU WIBOWO 107026004/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH) LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MANGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM Nama Mahasiswa : HeruWibowo Nomor Induk Mahasiswa : 107026004 Program studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing (Prof.Dr.TimbangenSembiring, M.Sc) Ketua (Drs. TenangGinting, M.S) Anggota Ketua Program Studi, Dekan, (Dr. Nasrudin MN, M.Eng.Sc) (Dr. Sutarman, M.Sc)
PERNYATAAN ORISINALITAS PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH) LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM TESIS Dengan ini saya manyatakan bahwa saya mangakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juli 2012 HeruWibowo NIM 107026004
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Heru Wibowo Nim : 107026004 Program Studi : Magister Fisika JenisKaryaIlmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif(Non- Eksklusif Royalty Free Right) atas Tesissaya yang berjudul: PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH) LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini. berhak menyimpan, mangalih media, memformat, mengelola, dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juli 2012 HeruWibowo
Telah diuji pada Tanggal : 23 juli 2012 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc : 1. Dr. Anwar Darma, MS 2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 3. Dr. Krista Sebayang, MS 4. Drs. Tenang Ginting, MS
RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama : HeruWibowo Tempat/ tgllahir : Payageli, 19 Maret 1984 AlamatRumah : Jl. Sei mencirim No. 102 Kp lalang Telepon/HP : 08136208841 e-mail : hebow_ru19@ yahoo.co.id Agama : Islam Orang Tua Ayah : Widji Purwono Ibu : Suriati Pekerjaan : PNS Alamat Instansi : Jl. Besar desa Bengabing SerdangBedagai DATA PENDIDIKAN SD : SD Inpres no. 104188 Medan Krio Tamat : 1996 SMP : SMP Negeri 1 Sunggal Tamat : 1999 SMA : SMA Negeri 3 Binjai Tamat : 2002 Strata - 1 : FMIPA- UNIMED Tamat : 2006 Strata - 2 : Program Studi Magister Fisika Pascasarjana Tamat : 2012 USU Medan
KATA PENGHANTAR Pertama-tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat terselesaikan. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor, Prof. Dr. Syahril Pasaribu, DTH&M, M.Sc (CTM), Sp.A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Fakultas MIPA, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA. Ketua Program Studi Magister, Dr. Nasrudin MN, M.Eng.,Sc, sekertaris program Studi, Dr. Anwar Darma, M.S beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pasca Sarjana Fakultas FMIPA. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Prof.Dr.Timbangen Sembiring, M.Sc selaku pembimbing Utama yang penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan pengarahan, demikian juga kepada Drs. Tenang Ginting, M.S selaku Pembimbing lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hinggaselesainya penelitian ini. Kepada Ayahku Widji Purwono dan Ibuku Suriati yang terus akan menjadi motivasi dalam setiap langkah kehidupanku. Semoga pengorbanan dan dukungan kalian akan membawa keberkahan yang diridhoi Allah SWT. Heru Wibowo
PEMANFAATAN DEBU TERBANG (FLY ASH)LIMBAH BATUBARA DALAM PEMBUATAN BATA RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN MATRIKS BUBUK ALUMINIUM ABSTRAK Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan debu terbang (fly ash) untuk pembuatan beton telah dilakukan.penelitian ini memanfaatkan limbah batubara yang dikombinasikan dengan semen, pasir, kapur tohor, bubuk aluminium dan air untuk menghasilkan produk yang bernama bata ringan. Ada dua sampel yang digunakan dalam pembuatan bata ringan yaitu sampel A dengan komposisi semen, pasir, kapur tohor, fly ash, bubuk aluminiumdan sampel B dengan komposisi fly ash, semen, bubuk aluminium. Untuk penggunaan fly ash 28%, 26%, 24%, 22% pada sampel A dan 78%, 76%, 74%, 72% pada sampel B, persentase bubuk aluminium yang digunakan mulai dari 2%, 4%, 6%, dan 8% dari massa total campuran.sampel uji berbentuk balok dengan ukuran 3 cm x 3 cm x 10 cm dan berbentuk silinder dengan diameter 5 cm dan tinggi 5 cm. Nilai optimum yang dihasilkan pada sampel A dengan komposisi CaO 15%, semen Portland 20%, pasir kuarsa 35%, fly ash 22% bubuk aluminium 8% menghasilkan nilai Densitas 1,177gr/cm 3, Serapan air 20,23%, Kuat tekan 4,365 MPa, Kuat impak 9766,6 J/m 2 dan kekerasan 81 VHNsedangkan pada sampel B dengan komposisi semen 20%, fly ash 72% dan bubuk aluminium 8% menghasilkan nilai Densitas 0,919 gr/cm 3, Serapan air 17,19%, Kuat tekan 4,065 MPa, Kuat impak 7600J/m 2 dan Kekerasan 81 HVN. Kata kunci :Bata ringan, fly ash, bubuk aluminium, nilai optimum. ii
UTILIZATION FLY ASH COAL WASTE FOR THE MAKING LIGHT BATAKO WITH THE USES OF ALUMINIUM POWDER MATRIX ABSTRACT Many kinds of analysis about the utilizing of fly ash for the making of concrete have been conducted. The analysis is done here by utilizing coal waste combined with cement, sand, quicklime, aluminium powder and water to produce a produt called light batako. For the use of fly ash 28%, 26%, 24%, 22% in sample A and 78%, 76%, 74%, 72% in sample B, the percentage of aluminium powder used starts from 2%, 4%, 6%, 8% of total mass mixture. Test sample of the test is the cube with 3 cm x 3 cm x 10 cm dan the cylinder with the 5 cm of diameter. The optimum value resulted for sample A by the mixture ofcao 15%, Portland cement20%, sand 35%, fly ash22% and aluminium powder 8% results density 1,177 gr/cm 3,water absorbtion 20,23%,compressive strength 4,365 MPa, impact strength 9766.6 J/m 2, and hardness 81 HVN. Optimum value for sample B with the mixture of 72% fly ash, Portland cement 20%, aluminium powder 8%, resultsdensity 0,919 gr/cm 3, water absorbtion17,19%, compressive strength 4,065MPa, impact strength 7600 J/m 2, hardness 81 HVN. Key words : Light batako, fly ash, aluminium powder, optimum value iii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGHANTAR i ABSTRAK ii ABSTRACK iii DAFTAR ISI iv DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR LAMPIRAN viii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Perumusan Masalah 3 1.3. Tujuan Penelitian 3 1.4. Manfaat Penelitian 4 1.5. Batasan Masalah 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1. Limbah padat Abu terbang Batubara (fly ash) 5 2.2. Aluminium Powder 7 2.3. Kapur Tohor 8 2.4. Semen 9 2.4.1. Klasifikasi Semen Portland 10 2.4.2. Sifat Kimia Semen Portland Type I 11 2.4.3. Sifat Fisik Semen Portland Type I 11 2.5. Agregat 11 2.6. Air 11 2.7. Beton Ringan 12 iv
2.8. Pengujian Karakteristik 13 2.8.1. Kekuatan Tekan (Compressive Strength) 14 2.8.2. Kekuatan Impak (Impact Sterngth) 14 2.8.3. Densitas dan Penyerapan Air 15 2.8.4. Kekerasan 16 BAB III METODE PENELITIAN 17 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 17 3.2. Alat dan Bahan 17 3.2.1. Alat yang Dibutuhkan 17 3.2.2. Bahan yang digunakan 18 3.3. Variabel dan Parameter Penelitian 19 3.4. Alat Pengumpul Data Penelitian 19 3.5. Prosedur pembuatan Sampel Pengujian 20 3.5.1. Pengayakan Bahan 22 3.5.2. Pencampuran Bahan 22 3.5.3. Pencetakan Sampel 22 3.6. Karakterisasi Pengujian 23 3.6.1. Densitas (Density) dan Serapan Air (Water Absorbtion)23 3.6.2. Kuat Tekan (Compressive Strength) 24 3.6.3. Kuat Impak (Impact Strength) 25 3.6.4. Kekerasan (Hardness) 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 27 4.1. Pengukuran Densitas (Density) 27 4.2. Pengukuran Serapan Air (Water Absorbtion) 30 4.3. Pengukuran Kuat Tekan (Compressive Strength) 32 4.4. Pengukuran Kuat Impak (Impact Strength) 34 4.5. Pengukuran Kekerasan (hardness) 36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38 DAFTAR PUSTAKA 39 v
DAFTAR TABEL No Judul Halaman 2.1 Komposisi dan klasifikasi fly ash 6 3.1 Komposisi semen,fly ash,kapur tohor,pasir,bubuk aluminium 18 3.2 Komposisi semen,fly ash,bubuk aluminium 18 4.1 Hasil pengujian Densitas 27 4.2 Hasil Pengujian Serapan air 30 4.3 Hasil Pengujian Kuat tekan 32 4.4 Hasil Pengujian Kuat impak 34 4.5 Hasil pengujian kekerasan 36 vi
DAFTAR GAMBAR No Judul Halaman 2.1 Fly ash powder 5 2.2 Batang Uji kuat impak 14 3.1 Diagram alir pembuatan Bata ringan 20 4.1 Grafik hubungan antara densitas densitas dengan penambahan 28 bubuk aluminium dengan subtitusi 0-8% 4.2 Grafik hubungan antara serapan air dengan penambahan 31 bubuk aluminium dengan subtitusi 0-8% 4.3 Grafik hubungan antara kuat tekan dengan penambahan 33 bubuk aluminium dengan subtitusi 0-8% 4.4 Grafik hubungan antara kuat impak dengan penambahan 35 bubuk aluminium dengan subtitusi 0-8% 4.5 Grafik hubungan antara kekerasan dengan penambahan 37 bubuk aluminium dengan subtitusi 0-8% vii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Judul Halaman A Contoh Perhitungan L-1 B Gambar Alat Uji Kuat takan,impak dan kekerasan L-2 C Tabel Korelasi Kekerasan L-3 D Daftar Konversi ayakan dari mesh ke micron L-4 E Klasifikasi Mutu Batako L-5