PENGGUNAAN SERAT ALAMI LIMBAH AMPAS TEBU
(BAGGASE) PTPN II SEI SEMAYANG DAN PEREKAT
ABU TERBANG BATU BARA PLTU SIBOLGA
(FLY ASH) SUBSTITUSI SEMEN PADA
PEMBUATAN GENTENG
TESIS
Oleh
SRI HANURAWATI NS DAULAY
087026036/ FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Proposal Tesis :
PENGGUNAAN SERAT ALAMI LIMBAH
AMPAS TEBU PTPN II SEI SEMAYANG DAN
PEREKAT ABU TERBANG BATU BARA PLTU
SIBOLGA (FYL ASH) SUBSTITUSI SEMEN PADA
PEMBUATAN GENTENG
Nama Mahasiswa : SRI HANURAWATI NS DAULAY.
NIM : 087026036.
Program Studi : FISIKA.
Menyetujui Komisi Pembimbing
Ketua Anggota
Prof. Basuki Wirjosentono, Ms. Ph.D Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
DEKAN. Ketua Program Study
PENGGUNAAN SERAT ALAMI LIMBAH AMPAS TEBU (BAGGASE) PTPN II SEI SEMAYANG DAN PEREKAT ABU TERBANG BATU BARA PLTU SIBOLGA (FLY ASH) SUBSITUSI SEMAN PADA PEMBUATAN GENTENG
ABSTRAK
Penambahan serat pada adukan beton terbukti mampu meningkatkan kuat tekan.Untuk keperluan non struktur secara terbatas material serat dapat digunakan dari bahan – bahan alami.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat baggase pada adukan semen,pasir dan air dan kekerasan diaplikasikan sebagai bahan susunan adukan genteng.Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini masing – masing berupa 5 uji tekan,5 uji patah, 5 uji kekerasan.Perbandingan (volume) adukan adalah 80% : 20% dan 70% ; 30% (semen : fyl ash).sedang serat baggase yang di gunakan panjangnya 1,5 cm.Penambahan serat baggase masing – masing jenis adukan 2% - 10% dari berat pasir.Kode yang digunakan pada benda uji adalah,BI-O untuk tanpa baggase,BI -1 untuk adukan dengan serat baggase 2%,BI-2 untuk adukan serat baggase 4%,BI-3 serat baggase yang dibunakan 6%,BI-4 serat baggase 8%,BI-5 serat baggase yang digunakan 10%.
Dari hasil penelitian di simpulkan bahwa penambahan serat baggase sebanyak 2%-10% pada campuran semebn,fyl ash,pasir dan air,mampu meningkatkan kuat tekan,dan kuat tekan tertinggi dicapai pada 6% sebesar 2.30 MPa,kuat patah tertinggi pada 6% sebesar 3.10MPa,dan kekerasan pada 6% sebesar 2.30 BHN = 166VHN.dan daya serap air yang dicapai pada 6% 15.84% dari perbandingan 80% : 20% (semen : fly ash).
USE OF NATURAL FIBER BAGGASE PTPN II SEI SEMAYANG AND ADHESIVE COAL FIRED PAWER PLANT (PLTU) FYL ASH SIBOLGA SUBSITUTIONS IN THE MANUFACTURE OF CEMENT ROOT TILES
ABTRACT.
Incerasing tensile strengthof concrete can be obtained by adding fiber to the fresh concrete mix.In limited applications of non structural element.The natural fiber (mineral or organic)can be used.
This research is conducted to know the influence of baggase fiber addition in cement,sand, and water mix to in crease the tensile,compressive strength,fracture strength hardness and water absorption.
This result will be application in building materialin dustries especially for tiles production,five beam for every mix are used to test the compressive strength ,five beam to test the fracture strength, and five beam to test the hardness.
Volumefraction of mix are 80% : 20% and 70% ; 30% (cement : fyl ash),whereas 1,5 cm length of baggase fibers are used with percentage 2% - m10% of sand weight.The sample codes are BI-0 for cement ,fyl ash,sand and water mix only,BI-1 for cement,sand,fyl ash mix and 2% baggase fibers,BI-2 for cement,fyl ash,sand and 4% baggse fiber,BI-3 for cement fyl ash,sand mix and 6% baggase fiber,BI-4 for cement,fylash,sand,mix and 8% baggase fiber,BI-5 for cement ,fyl ash,sand, mix and baggase fiber 10%.
The result of this research shows that the addition 2% - 10% baggase fiber ,cement,fyl ash,sand, water mixcan in crease compressive strength maximum 6% of 2.30 MPa,fracture strength and hardness of 3.10 MPa,and 2.30 BHN = 166VHN.And water absorption 6% of 15.84%.The comparison 80% ;20% (cement : fyl ash)
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : SRI HANURAWATI NS DLY. Tempat / tgl. Lahir : SIBOLGA / 27 Agustus 1967. Pekerjaan : Guru SMA Neg 3 Medan. Agama : Islam.
Orangtua
Ayah : H.Marahibun Dly. Ibu : Hj.Siti Aisyah Nst.
Alamat : Jl. Sukaria /Taut no 72 Medan No.HP. : 085276464322/ 0616628107 Email : hanurawatisri@yahoo.co.id
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Inpres Medan Dua Tamat 1980 SMP : SMP Neg XI medan. Tamat : 1983. SMA : SMA Negri 8 Medan Tamat : 1986
S-1 Fisika : Tadris Fisika IAIN Medan Tamat : 1991. S-2 Fisika : Program Studi Magister Fisika Sekolah Tamat : 2010. Pascasarjana USU Medan
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas
segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah
Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan
bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada
Program Studi Magister Imu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas
Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu,
DTM&H, M.Sc (CTM),Sp.A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis
untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy
Marlianto,M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada
Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto,M.Sc
Sekretaris Program Studi Fisika, Drs. Nasir Saleh, M. Eng. Sc beserta seluruh Staf
Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA
Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-setingginya
penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Eddy Marlianto,M.Sc selaku Pembimbing Utama
yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan
arahan, demikian juga kepada Prof. Basuki Wirjosentono,MS. Ph.D selaku
Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing
penulis hingga selesainya penelitian ini.
Kepada Ayah H. Marahibun Daulay (Almh) dan Bunda Hj Siti Aisyah Nst
serta suami tersayang Kamaluddin Nst dan anak-anakku tercinta Sophi Indriani
Nst,Nur’Aina Zuhri Nst,Mhd Ilham Bukhori Nst ,dan kepada seluruh kakak dan adik
penulis yang penulis sayangi. Terima kasih atas segala pengorbanan kalian baik
kepada rekan-rekan Mahasiswa Sekolah Pasca Sarjana Program Studi Magister Ilmu
Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2008-2009 dan rekan – rekan guru
tempat penulis mengajar yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada
penulis selama dalam pendidikan dan penulisan tesis ini budi baik ini tidak dapat
dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT.
DAFTAR ISI
2.3.1. Sifat Fisis dan Kimia Abu Terbang (Fly Ash) 10
2.7.1.3 Daya Serap
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 23
3.2. Jenis Penelitian 23
3.3. Lokasi Penelitian 23
3.4. Waktu Penelitian 23
3.5. Tahapan Penelitia 24
3.6. Bahan dan Alat Penelitian 24
3.7. Tahapan Penelitian 25
4.1. Memanfaatkan Limbah Fly Ash dalam Pembuatan Genteng 37
4.1. Pengolahan Bahan 37
4.1.1. Hasil Pengukuran Density 37
4.1.2.. Hasil Pengukuran Serapan Air (Water Absorbtion) 39
4.1.3. Hasil Pengujian Kuat Tekan 43
4.1.4. Hasil Pengujian Kuat Patah (Bending Strength) 46
4.1.5. Hasil Pengujian Kekerasan (Hardness) 48
4.1.6. Hasil Foto Mikroskopik 51
4.3. Besar Pengaruh Abu Terbang Batubara (fly ash) dan Limbah Serat
Baggase terhadap Karakteristik Genteng 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 55
5.1. Kesimpulan 55
5.2. Saran 56
DAFTAR PUSTAKA 57
DAFTAR GAMBAR
No. Hal
2.1. Proses Penggilingan Tebu 12
3.1. Bagan Tahapan Pelaksanaan Penelitian 24
3.2. Bagan Prosedur Penelitian A. B. 29
3.3. Bagan Prosedur Penelitian C 29
4.1. Grafik Hubungan Prosentase Semen dengan Densitas untuk Penggunaan
Fly Ash 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, dari volum semen 38
4.1.1. Grafik Hubungan % Serat Baggase dan Fly Ash 20% 39
4.1.2. Grafik Hubungan % Serat Baggase dan Fly Ash 30% 40
4.2. Grafik Hubungan Prosentase Serat Baggase dengan Densiti Fly Ash 20%
4.3. Grafik Hubungan Prosentase Serat Baggase dengan Densiti Fly Ash 30%
4.4. Grafik Hubungan Prosentase Semen dengan Serapan Air 41
4.5. Grafik Hubungan Prosentase Baggase dengan Serapan Air untuk
Fly Ash 20% 41
4.6. Grafik Hubungan Prosentase Baggase dengan Serapan Air untuk
Fly Ash 30% 42
4.7. Grafik Hubungan Prosentase Semen dan Fly Ash untuk kuat Tekan 44
4.8. Grafik Hubungan % Serat Baggase untuk Fly Ash 20% 45
4.9. Grafik Hubungan % Serat Baggase untuk Fly Ash 30% 46
4.10. Grafik Hubungan % Serat Baggase dan Fly Ash 20% 47
DAFTAR TABEL
No. Hal
2.1. Standar Kuat Tekan dan Kuat Patah Genteng 9
2.2. Komposisi Kimia Abu Terbang Batubara 10
2.3. Susunan Tebu 13
2.4. Susunan Ampas Tebu 14
2.5. Komponen Penyusun Sabut Ampas Tebu 15
2.6. Komposisi Unsur Kimia Ampas Tebu 15
2.7. Senyawa Kimia Dalam Ampas Tebu 16
3.1. Komposisi Semen 80% Fly Ash 20% Serat Baggase dan Air 28
3.2. Komposisi Semen Fly Ash, Pasir, Air 28
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal
A. Data Pengukuran Densitas 54
B. Data Pengukuran Serapan Air 56
C. Data Pengukuran Kuat Tekan 58
D. Data Pengukuran Kuat Patah 60
E. Data Perhitungan Kekerasan 62
F. Foto-foto Alat Pengujian 63
G. Foto-foto Sampel Saat Pembebanan dan Uji 64
H. Foto-foto Bahan Sampel 65
I. Daftar Perhitungan Konversi Banyak Bahan (ITOF) dan Hawa (IUCHT)
Serta Air yang Dibutuhkan untuk Pembuatan Adukan/Perekat (Spesie) 69
J. Daftar Mesh to Micro Conversion Chart 71
K. Korelasi Nilai Kekerasan Brinell, Rockwell, Vickers 72
L. Daftar Standar Nasional Indonesia Bidang Bangunan Gedung 73
M. Metode Pengujian Kekuatan Tekan Mortar Semen Porland untuk
PENGGUNAAN SERAT ALAMI LIMBAH AMPAS TEBU (BAGGASE) PTPN II SEI SEMAYANG DAN PEREKAT ABU TERBANG BATU BARA PLTU SIBOLGA (FLY ASH) SUBSITUSI SEMAN PADA PEMBUATAN GENTENG
ABSTRAK
Penambahan serat pada adukan beton terbukti mampu meningkatkan kuat tekan.Untuk keperluan non struktur secara terbatas material serat dapat digunakan dari bahan – bahan alami.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat baggase pada adukan semen,pasir dan air dan kekerasan diaplikasikan sebagai bahan susunan adukan genteng.Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini masing – masing berupa 5 uji tekan,5 uji patah, 5 uji kekerasan.Perbandingan (volume) adukan adalah 80% : 20% dan 70% ; 30% (semen : fyl ash).sedang serat baggase yang di gunakan panjangnya 1,5 cm.Penambahan serat baggase masing – masing jenis adukan 2% - 10% dari berat pasir.Kode yang digunakan pada benda uji adalah,BI-O untuk tanpa baggase,BI -1 untuk adukan dengan serat baggase 2%,BI-2 untuk adukan serat baggase 4%,BI-3 serat baggase yang dibunakan 6%,BI-4 serat baggase 8%,BI-5 serat baggase yang digunakan 10%.
Dari hasil penelitian di simpulkan bahwa penambahan serat baggase sebanyak 2%-10% pada campuran semebn,fyl ash,pasir dan air,mampu meningkatkan kuat tekan,dan kuat tekan tertinggi dicapai pada 6% sebesar 2.30 MPa,kuat patah tertinggi pada 6% sebesar 3.10MPa,dan kekerasan pada 6% sebesar 2.30 BHN = 166VHN.dan daya serap air yang dicapai pada 6% 15.84% dari perbandingan 80% : 20% (semen : fly ash).
USE OF NATURAL FIBER BAGGASE PTPN II SEI SEMAYANG AND ADHESIVE COAL FIRED PAWER PLANT (PLTU) FYL ASH SIBOLGA SUBSITUTIONS IN THE MANUFACTURE OF CEMENT ROOT TILES
ABTRACT.
Incerasing tensile strengthof concrete can be obtained by adding fiber to the fresh concrete mix.In limited applications of non structural element.The natural fiber (mineral or organic)can be used.
This research is conducted to know the influence of baggase fiber addition in cement,sand, and water mix to in crease the tensile,compressive strength,fracture strength hardness and water absorption.
This result will be application in building materialin dustries especially for tiles production,five beam for every mix are used to test the compressive strength ,five beam to test the fracture strength, and five beam to test the hardness.
Volumefraction of mix are 80% : 20% and 70% ; 30% (cement : fyl ash),whereas 1,5 cm length of baggase fibers are used with percentage 2% - m10% of sand weight.The sample codes are BI-0 for cement ,fyl ash,sand and water mix only,BI-1 for cement,sand,fyl ash mix and 2% baggase fibers,BI-2 for cement,fyl ash,sand and 4% baggse fiber,BI-3 for cement fyl ash,sand mix and 6% baggase fiber,BI-4 for cement,fylash,sand,mix and 8% baggase fiber,BI-5 for cement ,fyl ash,sand, mix and baggase fiber 10%.
The result of this research shows that the addition 2% - 10% baggase fiber ,cement,fyl ash,sand, water mixcan in crease compressive strength maximum 6% of 2.30 MPa,fracture strength and hardness of 3.10 MPa,and 2.30 BHN = 166VHN.And water absorption 6% of 15.84%.The comparison 80% ;20% (cement : fyl ash)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan tempat tinggal (rumah) pada dewasa ini semakin meningkat
seiring dengan laju pertumbuhan penduduk yang semakin pesat. Peningkatan
kebutuhan akan perumahan secara otomatis kebutuhan akan bahan bangunan
semakin meningkat pula. Peningkatan akan kebutuhan bahan bangunan harus
disikapi dengan pemanfaatan dan penemuan bahan bangunan yang mampu
memberikan alternatif kemudahan pengerjaan serta hemat biaya.
Berbagai penelitian telah dilakukan dengan harapan akan ditemukannya
alternatif teknik kontruksi yang efisien serta penyediaan bahan bangunan dalam
jumlah besar dan ekonomis. Alternatif yang sedang menjadi perhatian dewasa ini
adalah pemanfaatan limbah-limbah industri. Limbah industri untuk bahan campuran
genteng ternyata mampu meningkatkan kuat tekan .
Pada penelitian ini penulis mencoba meneliti penggunaan limbah industri
ampas tebu dan abu terbang batu bara (Fly ash) sebagai alternatif bahan pembuatan
genteng. Genteng merupakan bahan bangunan sebagai alternatif pengganti seng yang
dibuat dari campuran, semen, pasir dan air dengan komposisi tertentu dan berfungsi
sebagai atap. Komposisi bahan ini sangat menentukan terhadap kualitas
Di negara – negara maju pemakaian fyl ash sebagai bahan tambahan
dalam pembuatan beton sudah dikenal luas.Campuran didesain dipilih campuran
75 % pemakaian fly ash untuk membuat beton yang seramah mungkin pada
ash diperkirakan kekuatan 5000 psi pada 28 hari ternyata perkiraan meleset
menjadi 7000 psi pada 28 hari. (www.fly ash. com ).
Secara kimia abu terbang batu bara (fly ash) merupakan mineral alumino
sillika yang mengandung unsur Ca,K,dan Na,disamping juga mengandungsejumlah
unsure C dan N tersusun dari partikel terkecil yang mempunyai karakteristik
berkapasitas pengikat dari sedang sampai tinggi serta mempunyai sifat-sifat
pembentuk semen.
Pemakaian fly ash sebagai bahan subsitusi didasarkan atas sifat yang dapat
mengikat jika dicampur dengan air dan pasir .Dewasa ini hasil produksi limbah abu
terbang batu bara yang dihasilkan dari Pembagkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
berkisar 700.000 – 1000.000 ton/tahun.
Melihat begitu banyak limbah fly ash yang dihasilkan maka masalah yang
akan timbul adalah masalah pengrusakan lingkungan. Berdasarkan permasalahan
inilah maka diupanyakan pemanfaatan limbah agar tidak mencemari lingkungan
danbila perlu limbah tersebut menjadi sesuatu yang bernilai ekonomis.
Sebagian besar kandungan yang terdapat dalam fly ash adalah silika
yang mempunyai sifat pengikat bila dicampur dengan air. Sifat silika yang
dapat mengganggu keamanan lingkungan bila tidak ditangani secara memadai (
Hidayat 1993 ).
Selain mempergunakan limbah fyl ash dalam pembuatan genteng juga
dipergunakan limbah serat baggase dari hasil penggilingan ke lima ampasd tebu.
Dengan menambahkanserat kedalam adukan beton dapat meningkatkan dan
memberikan keuntungan beberapa sifat beton baik sifat fisis mau pun sifat kimia
Dalam hal ini bahan tambahan dalam mortar yang di pergunakan adalah serat tebu
dan fly ash mengandung senyawa sillika (SiO2) sebagai bahan pengisi dan subsitusi
agregat dan semen.
Abu terbang batu bara memiliki sifat sebagai pengikat jika dicampur dengan
air. Di samping itu juga pengikat pasir. Pasir sillika mempunyai sifat hidrophilie
yaitu memiliki sebuah material untuk menarik dan mengikat pada permukaannya.
Ikatan diantara abu terbang batu bara dan pasir/ serat ampas tebu mengakibatkan
berkurangnya celah atau pori-pori diantara butiran pasir/ serat ampas tebu
Pemanfaatan serat baggase dalam pembuatan genteng ditinjau dari kandungan
silika yang cukup banyak 70 % dari bahan.Serat baggase juga mempunyai sifat
sebagai bahan pengisi/agregat yang abi dalam pembuatan genteng.Telah banyak
dilakukan uji coba pemakaian serat baggase dalam pencampuran semen yang
antara lain dengan perbandingan 1 semen : 2 serat baggase,ternyata memberi
hasil yang lebih kuat terhadap kondisi agresif serta dengan biaya yang
ekonomis Juga pada pembuatan panel gypsum dengan serat baggase dipakai
sebagai bahan tambahan mampu menghasilkan panel gypsum yang memiliki
kuat lentur yang baik. Ikatan yang dibentuk antara butiran pasir dan abu terbang
batu bara (fly ash) merupakan ikatan fisis bahan anorganik. Ikatan ini juga
menurunkan kelembapan sehingga akan mengeras dan ikatannya akan lebih sukar
terurai. Penambahan unsur pengikat diharapkan akan menaikkan kekuatan tekan.
1.2 Identifikasi Masalah.
Genteng beton sebagai penutup atap saat ini kebutuhannya meningkat.Namun
kurang mampu menahan terik,lentus,bersifat getas,dan tidak cukup menahan
berat.Usaha peningkatan kualitas genteng beton sampai sekarang masih terus
dilakukan.Baik peningkatan kuat lentur ,kuat tekan,bahkan sampai upanya membuat
genteng itu ringan.Penambahan serat dalam adukan mortar beton dapat
meningkatkan kuat tarik,kuat lentur dan beton yang dihasilkan akan lebih
ringan(Dwiyono,2000).Penambahan serat dalam adukan memberikan perbaikan
beberapa sifat beton.Panjang serat yang ditambahkan dalam adukan genteng beton
harus memenuhi ketentuanaspek rasio yaitu perbandinganantara panjang dan
diameter serat.Aspek rasio yang ideal 50 – 100mm(Sudarmoko 1987 dalam Dwiyono
2000).Serat yang terlalu pendek akan mudah tercabut dan terlalu panjang akan
menggumpal,dan jumlah yang terlalu sedikit tidak berpengaruh dan terlalu banyak
akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan genteng beton.
1.3.Perumusan Masalah
Limbah padat fly ash akan memberikan nilai tambahan jika dapat digunakan
sebagai bahan dasar pembuatan genteng yang menjadi rumusan masalah dalam
penelitian ini.
a. Apakah limbah padat abu terbang batu bara (fly ash) dapat dipakai sebagai
perekat semen dan ampas tebu sebagai pengisi genteng.
b. Bagamana prosedur pembuatan genteng dengan menggunakan limbah padat
abu terbang batu bara (fly ash) dengan limbah ampas tebu sebagai pengisi
genteng.
c. Bagaimana peranan limbah serat alami ampas tebu dan abu terbang batu
1.4.Tujuan Penelitian.
- Memanfaatkan hasil limbah abu terbang batu bara (fly ash) untuk
pembuatan genteng.
- Manfaat limbah abu terbang batu bara (fly ash) dan limbah padat pabrik gula
ampas tebu dalam pembuatan genteng.
- Mengetahui nilai serapan air pada genteng dengan bahan tambahan fly
ash dan serat baggase pada variasi komposisi yang direncanakan..
- Mengetahui seberapa besar pengaruh abu terbang batu bara (fly ash) dan
limbah alami ampas tebu terhadap karakteristik genteng.
- Pengurangan kerusakan lingkungan.
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstribusi yang
bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan masyarakat di antaranya
adalah:
1) Bahan masukan kepada masyarakat sekitar pabrik PLTU dan pabrik gula
Sei Semayang.
2) Dapat diketahui pengaruh dari penggunaan bahan ikat tambahan abu
terbang dalam pembuatan genteng.
3) Secara akademis dapat memberikan wawasan pengembangan ilmu
6
4) Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai informasi bagi industri bahan
bangunan atau dunia usaha genteng yang memakai bahan susunan semen,
pasir, tanah liat.
1.6. Batasan Masalah
Data yang diharapkan dari penelitian ini yaitu tentang uji kuat tekan, uji kuat
patah, uji densitas, serapan air pada genteng dengan bahan pengikat abu batu bara
(fly ash) dan bahan tambahan ampas tebu.
Limbah pada PLTU Sibolga yang digunakan adalah abu terbang batu bara (fly
ash) yang berwarna abu – abu kebiruan dan semua butiran lolos ayakan 100 mehs.
Serat baggase yang dipergunakan dalam penelitian ini berkondisi jenuh kering
muka atau SSD (Saturated Surface Dry) dan dipotong –potong dengan panjang.
kira –kira 1 – 2 cm dan persentase 2%,4%,6%,8%,10% terhadap berat pasir yg
digunakan.
Perbandingan volum karakteristiknya diambil dua nilai optimum yaitu semen :
pasir adalah 80% : 20% dan 70% : 30%.
Variabel pada genteng beton adalah komposisi serat baggase,2%. 4%, 6%, 8 %.
Dan 10 %
Uji terhadap genteng beton adalah uji kuat tekan, uji kuat patah, uji densitas,
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Limbah
2.1.1 Pengertian Limbah
Limbah atau sampah yaitu limbah atau kotoran yang dihasilkan karena
pembuengan sampah atau zat kimia dari pabrik-pabrik.Limbah atau sampah juga
merupakan suatu bahan yang tidak berarti dan tidak berarga,tetapi malah bisa
mengakibatkan pencemaran lingkungan.Limbah ini dapat menyebabkan
penyakit,cacat janin,kematian,bahkan pemutusan mata rantai kehidupan suatu
organisme.
Limbah B3 dari industri terbuang dilingkungan akhirnya akan berdampak pada
kesehatan manusia.Dampak ini dapat langsung dari sumber ke manusia,misalnya
meminum air yang terkontaminasi atau melalui mata rantai makanan,seperti
memakan ikan yang telah menggandakan {biologocal magnification) pencemaran
karena memakan makanan yang tercemar.
Contoh,kasus penyakit Minamata ;
Di pinggir teluk Minamata , Jepang bermukim rakyat nelayan.Beberapa
industri membuang limbahnya ke teluk Minamata.Para ahli kimia pabrik mengatakan
bahwa limbah pabrik yang mengandung methylmercury {MeHg) tidak berbahaya
karena kenyataannya fitoplanton,zooplakton,dan ikan tetap hidup diteluk
itu.Rupanya kebiasaan penduduk nelayan Minamata yang suka makan ikan,telah
menyebabkan terakumulasinya kadar methylmercury yang berlipat ganda di dalam
sekitar 10 tahun,tanpa disadari kadar mercury didalam tubuh nelayan telah berlipat
ganda ribuan kali dibanding dengan kadar mercury di dalam air limbah dan
fitiplakton.Karena methylmercury termasuk B3 ,maka menimbulkan dampak
kesehatan yaitu keturunan dari nelayan yang telah mengkomsumsi ikan dari teluk
Minamata mengalami cacat jasmani dan mental.Cacat ini disebut sebagai penyakit
Minamata.Jadi penyakit sejenis penyakit Minamata tersebut terjadi dimana saja
melalui proses akumulasi dan penggandaan biologik
2.1.2 Jenis Limbah
1. Limbah Rumah Tangga
Limbah rumah tangga {lebih umum disebut samaph) adalah limbah yang
dihasilkan oleh kegiatan rumah tangga.Limbah ini berupa sisa
makanan,kantong plastik bekas,kaleng susu,botol minuman ,dan lain-lain.
Limbah rumah tangga berdaya racun tinggi dapat berupa sisa obat
kedaularsa, sisa cat dan lainnya
2. Limbah Pabrik
Limbah ini bisa dikatagorikan sebagai limbah yang umumnya dibuang
disungai-sungai disekitar tempat tinggal masyarakat dantidak jarang
warga masyarakat mempergunakan songai untuk kegiatan
sehari-hari,misalnya MCK {mandi,cuci,kakus) Misalnya,pabrik pengolahan
pakan ternak,pabrik tempe dan lainnya.
3. Limbah Industri
Limbah ini mengandung zat yang berbahaya diantara asam anorganik dan
menimbulkan pencemaran yang dapat membahayakan makluk hidup
penggunaair tersebut misalnya,ikan dan manusia.Limbah ini di hasilkan
oleh industri obat,minyak bumi kertas dan lain-lain.
Di dalam Peraturan Pemerintah R.I.Nomor 18 Tahun 1999 tentang Pengolahan
LimbahBahan Berbahaya dan Beracun,yang dimaksud dengan B3 dapat diartikan;
Semua bahan senyawa baik padat,cair atau pun gas yang mempunyai potensi
merusak terhadap kesehatan manusia serta lingkungan akibat sifat-sifat yang dimiliki
zat tersebut.
Limbah B3didentifikasikankan sebagai bahan kimia karena sifat
{toxicity,flammability, reactivity, dan corrosivity) serta konsentrasinya dapat
mencemarkan lingkungan yang mengakibatkan membahayakan kesehatanmanusia
{majarimagazine.com).
Bahan berbahaya dan beracun yang lebih akrab dengan singkatan
B3,keberadaannya di Indonesia makin hari makin mengkhawatirkan.Lebih dari 75%
bahan berbahaya dan beracun {B3) merupakan sumbangan dari sektor industri
melalui limbahnya,sedangkan sisanya berasal dari sektor lain termasuk rumah
tangga yang menyumbang 5-10% dari limbah B3 yang ada.Peningkatan jumlah
limbahbahan berbahaya dan beracun di Indonesia antara kurun waktu 1990 – 1998
saja mencapai 100% { tahun 1990 sekitar 4.322.862 ton dan pada tahun 1998
mencapai 8.722.696 ton).
Jumlah ini akan naik drastis seiring dengan perkembangan industrialisasi yang
cukup pesat di negara berkembang seperti Indonesia {Limbah B3w,http;//
2.2. Pengertian Genteng
Menurut SNI 0447 – 81 (Dwiyono 2000) genteng beton atau genteng semen adalah
unsure bangunan yang digunakan untuk menutup atap yang terbuat dari beton dan
dibentuk sedemikian rupaserta berukuran tertentuGenteng dibuat dengan cara
mencampurkan semen,pasir dan air ,kemudian diaduk dengan homogeny dan
selanjutnya dicetak.Selain semen,pasir dan air sebagai bahan susunan genteng dapat
juga ditambahkan bahan lain .Seperti penggunaan fyl ash sebagai bahan perekat dan
serat baggas sebagai agregat dengan komposisi bahan yang ditentukan dengan
seimbang terhadap bahan utama. Penambahan fyl ash dan serat bagas pada
pembuatan genteng bertujuan untuk memperbaiki sifat fisis dan sifat kimia dari
beton.
Menurut PUBI -1982 genteng beton ialah unsure bahan bangunan yang dibuat
daricampuran semen pordlan,agregat halus,air dan bahanpembantu lainnya,yang
dibuat sedemikian rupasehingga dapat digunakan untuk atap.
Standar kuat tekan dan kuat patah genteng dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Standar kuat tekan dan kuat patah genteng
Tingkat Mutu Kuat Tekan *
*) Kuat tekan dan kuat patah rata-rata dari minimum 6 buah genteng yang diuji. Sumber Departemen Pekerjaan Umum 1978
Abu terbang batu bara umumnya dibuang di landfill atau ditumpuk begitu saja di dalam area industri. Penumpukan abu terbang batu bara ini menimbulkan masalah
bagi lingkungan. Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang batubara
sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak
buruknya terhadap lingkungan. Saat ini umumnya abu terbang batubara digunakan
dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat genteng. Selain itu,
sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam:
1) Penyusun beton untuk jalan dan bendungan.
2) Penimbun lahan bekas pertambangan.
3) Recovery magnetik, cenosphere, dan karbon.
4) Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori.
5) Bahan penggosok (polisher)
6) Filler aspal, plastik, dan kertas.
7) Pengganti dan bahan baku semen
8) Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization)
9) Konversi menjadi zeolit dan adsorben
Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit dan adsorben merupakan contoh
pemanfaatan efektif dari abu terbang batubara. Keuntungan adsorben berbahan baku
abu terbang batubara adalah biayanya murah. Selain itu, adsorben ini dapat
digunakan baik untuk pengolahan limbah gas maupun limbah cair. Adsorben ini
dapat digunakan dalam penyisihan logam berat dan senyawa organik pada
pengolahan limbah. Abu terbang batubara dapat dipakai secara langsung sebagai
adsorben. Zeolit yang disintesis dari abu terbang batubara dapat digunakan untuk
keperluan pertanian. Zeolit banyak dikonsumsi dalam pemurnian air, pengolahan
tanah, dll. Zeolit dibuat dengan cara mengkonversi aluminosilikat yang terdapat pada
abu terbang batubara menjadi kristal zeolit melalui reaksi hidrotermal.
2.3.1. Sifat Fisika dan Kimia Abu Terbang (Fly Ash)
Komponen utama dari abu terbang batubara yang berasal dari pembangkit
listrik adalah silika (SiO2), aluminia (Al2O3), dan besi oksida (Fe2O3), sisanya adalah
karbon, kalsium, magnesium, dan belerang. Rumus empiris abu terbang batubara
adalah : Si1.oAlo.45Cao.51Na0.047Fe0.039Mg0.020K0.013Ti0.011.
Tabel 2. Komposisi Kimia Abu Terbang Batubara
Komponen Bituminous Sub bituminous Lignite
SiO2 20-60% 40-60% 15-45%
Al2O3 5-35% 20-30% 10-25%
Fe2O3 10-40% 4-10% 4-15%
CaO 1-12% 5-30% 15-40%
MgO 0-5% 1-6% 3-10%
SO3 0-4% 0-2% 0-10%
Na2O 0-4% 0-2% 0-6%
K2O 0-3% 0-4% 0-4%
LOI 0-15% 0-3% 0-5%
Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang
dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran batubara lignit
oksida lebih banyak daripada bituminus. Namun, memiliki kandungan silika,
alumina, dan karbon yang lebih sedikit daripada bituminos. Kandungan karbon
dalam abu terbang diukur dengan menggunakan Loss On Ignition Method (LOI) Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk
bola padat atau berongga. Ukuran partikel abu terbang hasil pembakaran batubara
bituminous lebih kecil dari 0,075mm (Yoga P.dkk,2007). Kerapatan abu terbang
berkisar antara 2100 sampai 3000 kg/m3 dan luas area spesifiknya (diukur
berdasarkan metode permeabilitas udara Blaine) antara 170 sampai 1000 m2/kg (Yoga P.dkk,2007)
2.3.3 Sifaf Fisika Abu Terbang Batu Bara (fly ash)
Abu terbang memiliki karakteristik yang hampir mirip dengan semen.
Sifat fisika dari abu b terbang batu bara menurut ACI Manual of Concrete
Practive 1993 yaitu : specific gravity 2,2 - 2,8 dan ukuran butiran 1 μm - 1
mm (lolos ayakan 200 mesh -75 μm ). Sedangkan insur abu terbang yang berb
eda terhadap semen adalah komposisi CaO. Pada semen koversional kadar
CaO sekitar 50% atau lebih , sedangkan pada abu terbang hanya sekitar 1 -
2%.Daya rekat semen sangat dipengaruhi oleh kadar CaO, hal ini menyebabkan
semen dapat cepat mengeras jika dicampur air ( pengaruh angka hidrolitas ).
Tahun 1989 abu terbang yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di
seluruh dunia mencapai 440 milliar ton. Sementara tingkat pemamfaatan
Masih tergolong rendah. Dan abu terbang ini sendiri kalau tidak dimamfaatkan
akan menyebabkan pengrusakan pada lingkungan. Karenanya itu pemamfaatan
abu terbang batu bara dapat mendatangkan efek ganda pada tindak
dampak negative yang pengrusakan lingkungan dan sekaligus mengurangi
penggunaan semen portlad dalam pembuatan beton khususnya dalam hal ini
pembuatan genteng
2.4. Ampas tebu
2.4.1. Pengertian Ampas tebu
Ampas tebu yang dipergunakan adalah ampas tebu yang telah mengalami
proses ;penggilingan kelima kali. Ampas tebu sendiri merupakan hasil limbah
buangan yang berlimbah dari proses pembuatan gula (+30% dari kapasitas giling).
Secara garis besar, proses produksi dari tebu menjadi ampas tebu dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar Proses Penggilingan Tebu
Ampas tebu yang berlimpah tersebut telah dimanfaatkan sebagai bahan bakar
pada ketel uap (pesawat untuk memproduksi uap pada suatu jumlah tertentu pada
setiap jamnya dengan suatu tekanan dan suhu tertentu pula besarnya) dimana energi
yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga uap.
Seiring dengan perkembangan jaman dan kemajuan teknologi, ampas tebu yang
dahulunya hanya digunakan sebagai abu gosok, sudah mulai dimanfaatkan dalam
industri bahan bangunan seperti:
1. Di Mesir telah diadakan penelitian bahwa ampas tebu dapat dimanfaatkan
sebagai komponen penyusunan dalam pembuatan keramik ..
2. Telah dicobakan pemanfaatan ampas tebu sebagai campuran semen dengan
perbandingan 1 semen : 12 ampas tebu, dan ternyata memberi hasil yang
lebih kuat, ringan dan tahan terhadap kondisi agresif, dan tentu saja
membutuhkan biaya yang lebih ekonomis. Telah dicoba dalam pembuatan
panil gypsum, dimana ampas tebu dipakai sebagai bahan tambah mampu
menghasilkan panil gypsum yang memiliki kuat lentur yang baik .
2.4.3. Komponen Penyusun Serat Ampas Tebu
Tanaman tebu yang sering kita lihat tidak hanya berisi air yang digunakan
sebagai bahan pembuat gula tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni:
sacharose, zat sabut/fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya
Sabut yang terkandung dalam ampas tebu, tersusun dari beberapa komponen
penyusun yakni: cellulosa, pentosan, lignin dan beberapa komponen lain , seperti
dalam tabel berikut:
Tabel 3. Komponen Penyusun Sabut Ampas Tebu
No. Nama Bahan Jumlah (%)
1. Cellulose 45
2. Pentosan 32
3. Lignin 18
Sumber : Materials Handbook Thirteenth Edition, 1991
Sementara itu berdasarkan hasil penelitian dari beberapa orang ahli, diperoleh
komposisi unsur kimia dari ampas tebu sebagai berikut:
Tabel 4. Komposisi Unsur Kimia Ampas Tebu
N.Deer Tromp Kelly M.R Daries Gregory
Karbon 46,5 44 48,2 47,5 47,9 48,1
Hidrogen 6,5 6 6 6,1 6,7 6,1
Oksigen 46 48 43,1 44,4 45,5 43,3
Ash
(debu)
1 2 2,7 2 2,5
100 100 100 100 100 100
Sumber Hand OokofCaneSugar Engineering
Setelah diadakan penelitian, senyawa kimia yang terkandung dalam ampas
tebu adalah sebagai berikut:
Tabel 5. Senyawa Kimia Dalam Ampas tebu
Senyawa Jumlah (%)
SiO2 70,97
Al2O3 0,33
Fe2O3 0,36
K2O 4,82
Na2O 0,43
MgO 0,82
C7H10O3
C5H8O4
Sumber : Hasil analisa No 4246/LT AKI/XI/99 Oleh Team Afiliansi dan Konsultasi Industri ITS Surabaya
Dari data di atas, jelas sekali terlihat bahwa senyawa kimia yang dominan
adalah SiO2 (Silika) sebesar 70,97%. Komposisi tersebut menguntungkan ampas tebu
bila bahan ini akan digunakan sebagai bahan pengisi pada campuran aspal, serpti
yang diselidiki oleh OECD (Organization for Economic and Cooperation
Development). OECD menggunakan Fly Ash, dimana kandungan silika + 60%
(catatan: Silika yang terkandung dalam fly ash yang diproduksi bukit asam + 59,4%).
Penyelidikan tersebut membuktikan bahwa penggunaan fly ash sebagai bahan
pengisi yang notabene memiliki kandungan silika yang tinggi, bila dicampur secara
hotmix (campuran panas) dalam campuran Aspal Beton (Asphalt Concrete) akan
menghasilkan campuran dengan nilai stabilitas Marshall lebih dari 1500 Ibs (OECD,
1977)
2.5. Pasir
Pasir merupakan agregat halus yang terdiri dari butiran sebesar 0,14-5 mm, di
dapat dari batuan alam (natural sand) atau dapat juga dengan memecahnya (artificial
sand), tergantung dari kondisi pembentukan tempat terjadinya. Pasir alam dapat
dibedakan atas: pasir galian, pasir sungai, dan pasir laut.
Pasir merupakan bahan pengisi yang digunakan dengan semen untuk membuat
kekerasan pada produk bahan bangunan campuran semen
(www.b4tbgo.id//id/index.php).
2.6. Air
Air merupakan bahan dasar yang sangat penting dalam pembuatan beton
(genteng ). Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen serta menjadikan
bahan pelumas antara butiran - butiran agregat agar dapat mudah dikerjakan
dan dipadatkan. Tetapi perlu dicatat bahwa tambahan air untuk pelumas ini
tidak boleh terlalu banyak karena
2.7. Semen.
Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara
menghaluskan klinker, terutama terdiri dari silikat - silikat kalsium yang
bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan (SK – SNIS – 04- 1989 –
F ). Semen portland merupakan bahan ikat untuk merekatkan butiran – butiran
agregat untuk terjadi suatu massa padat
2.8. Karakteristik Benda Uji.
2.8.1 Sifat Fisis
A. Porositas (Daya Serap)
Besar kecilnya penyerapan air oleh mortar dipengaruhi pori atau rongga yang
terdapat pada mortar. Semakin banyak pori yang terkandung dalam mortar maka
semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanan akan berkurang. Rongga (pori)
yang terdapat pada mortar terjadi karena kurang tepatnya kualitas dan komposisi
rongga, karena terdapat air yang tidak bereksi dan kemudian menguap dan
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin
tinggi densitas (massa jenis) suatu benda maka semakin besar pula massa setiap
volum.
Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumnya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volum
yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih
rendah.
Densitas (massa jenis) berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki
massa jenis yang berbeda. Dan satu zat yang sama berapapun massanya dan
berapapun volumnya akan memiliki densitas yang sama pula. Oleh sebab itu
dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan ciri khas (sidik jari) suatu zat.
Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan matematis
V = Volum (cm3)
2.8.2. Pengujian Fisik
1. Kekuatan Tekan (Compressive Strength)
Pemerikasaan kuat tekan mortar dilakukan untuk mengetahui secara pasti
akan kekuatan tekan mortar dari mortar yang sebenarnya apakah sesuai dengan kuat
tekan yang direncanakan atau tidak.
Standar yang digunakan pada pengujian ini adalah ASTM C 270-04 dan
ASTM C 780. Alat yang digunakan pada tes uji tekan mortar adalah Hydraulic Compressive Strength Machine tipe MAC-200.
Pembebanan diberikan sampai benda uji runtuh, yaitu pada saat beban
maksimum bekerja. Beban maksimum dicatat sebagai Pmax.
Besarnya kekuatan tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya
beban maksimum yang dapat ditahan bahan dengan luas penampang bahan yang
mengalami gaya tersebut.
Secara matematis besarnya kekuatan tekan suatu bahan :
A Pmaks = C
: Tekan
Kekuatan σ ...(2.2)
Pmaks adalah beban tekan maksimum ( N ) yang menyebabkan beban hancur
A = luas penampang ( m2 )
2. Kekuatan Patah
Kekuatan patah sering disebut Modulus of Rapture ( MOR ) yang
menyatakan ukuran ketahanan bahan terhadap tekanan mekanis dan tekanan panas
Persamaan kekuatan patah ( Banding Strength ) suatu bahan dinyatakan sebagai
Untuk pengukuran densitas dan penyerapan air digunakan metoda
22
2.9. Pemikiran Dasar.
Genteng beton merupakan bahan bangunan yang terbuat dari campuran
semen ,agregat,air dan dengan atau tanpa bahan tambah genteng dibuat
sedemikian rupa sehingga dapat digunakan sebagai bahan penutup atap.
Salah satu kelemahan genteng beton mempunyai sifat getas,dan kurang mampu
menahan tegangan tarik.(Dwiyono – 2000)Genteng beton merupakan bentuk aplikasi
sebagai bahan bangunan non structural secara otomatis memiliki kelemahan yang
sama.Upaya dalam memperbaiki sifat beton salah satunya dengan penambahan
bahan kedalam adukan mortar.Dalam hal ini peneliti menambahkan fly ash dan serat
tebu.
Penambahan serat tebu sebagai bahan pengisi dan fly ash sebagai subsitusi
semen bertujuan agar menghasilkan genteng yang ringan dan baenilai
ekonomis.Serat baggase yang dipergunakan jangan terlalu pendsek dan jangan terlalu
panjang karena akan menghasilkan genteng beton yang tidak standart.Serat baggase
yang terlalu pendek tidak akan mengikat bahan pengikat dan terlalu panjang juga
kurang efektif karena akan terjadi penggumpalan serat dan penyebaran serat tidak
merata (Sudarmoko. 1993)
Pemikiran ini sangat beralasankarena secara mekanik penambahan bahan
limbah akan mengisi ruang kosong (rongga) diantara butiran – butiran semen dan
secara kimiawi akan membirikan sifat hidrolik bebas.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metodologi Penelitian
Bahan dasar yang terdiri dari semen pasir dan air dan penambahan limbah
fkly ash dan diayak dengan menggunakan ayakan ukuran 750 mesh. Pada saat yang
bersamaan, dilakukan juga penghalusan bahan aditif (serat ampas tebu) dengan
menggunakan saringan dengan ukuran 100 mesh
Materi bahan dasar dan bahan aditif yang lolos saringan 100 mesh (sudah
halus), kemudian dicampurkan dalam tiga alternatif komposisi perbandingan berat
yaitu 80:20; 70:30 . Selanjutnya, kedua materi bahan campuran tersebut dicetak
dengan demensi tertentu menjadi benda uji genteng beton dengan pengujian
density,daya serap air, kuat tekan dan kuat patah
3.2 Jenis Penelitian
Metode penelitian ini menggunakan penelitian experimen murni (true
experimen research).
3.3 Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilaksanakan di laboratorium Balai Penelitian Industri
Tanjung Morawa.
3.4 Waktu Penelitian
Seluruh rangkaian proses penelitian mulai dari persiapan dan pengambilan
bahan baku tahapan dan proses penelitian dilaksanakan di laboratorium balai
atau publikasi penelitian dilakukan dalam kurun waktu 6 bulan.Seluruh proses
dan tahapan penelitian dilakukan secara sistimatis dan konperhensif sesuai
dengan jadwal penelitian
3.5 Tahapan Pelaksanaan Penelitian
Penelitian yang dilakukan termasuk dalam penelitian eksperimen yang
berada pada skala laboratorium dengan tahapan - tahapan yang sesuai dengan
literatur seperti ditunjukkan pada skema gambar berikut :
.
3.6 Bahan dan Alat Penelitian
A. Bahan.
a. Air.
Air yang digunakan untuk pembuatan genteng beton berasal dari sumur bor ,
Yang berada dilokasi pembuatan genteng yaitu di laboratorium balai
i penelitian industri Tanjung Morawa.
Air diperlukan untuk mereaksikan dengan semen serta menjadi bahan pelumas
Mulai Persiapan Persiapan Bahan Alat dan Lokasi
Pembuatan Sample
Tahap Pelaksanaan, Penentuan Komposisi Sample dan Pencetakan
Uji Density, Daya Serap, Kuat Tekan, Kuat Patah dan Kekerasan
pelumas antara butiran – butiran agregat agar dapat mudah dikerjakan dan di
paat datkan.Tambahan air tidak boleh terlalu banyak karena kekuatan akan ren
dah, dan air untuk campuran mortar disesuaikan dengan syarat SK – SNIS - 04
- 1989 – F anatar lain :
- Air harus bersih
- Air tidak boleh mengandung garam lebih dari 2 gr /liter.
b.Semen.
Semen yang dipakai adalah semen portlan merek Semen Padang jenis I dengan
kemasan 50 kg. Semen portlan merupakan butiran – butiran agregat agar terja
di suatu massa yang padat.dan sesuai dengan SK- SNIS-04-1989-F.
c.Pasir.
Pasir yang pakai pasir Binjai dengan kondisi kering jenuh muka (SSD) lolos
ayakan 5 mm.Pasir merupakan agregat halus yang berasal dari sungai dan me
nurut SK –SNIS-04-1989-F pasir yang baik untuk bahan yaitu ;
-Agregat halus terdiri dari butiran tajam dan keras.
-Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 %.
d.Fly Ash.
Fly ash yang digunakan beras dari limbah PLTU Sibolga yang berwarna abu-
abu kebiruan yang merupakan sisa pembakaran .Fly ash merupakan
ponzolan buatan (Hidayat 1989).Karena sifat yang pozolanic fly ash dapat
dimanfaatkan untuk campuran genteng beton dan menghasilkan mutu yang lebih
baik dapat meningkatkan ketahanan /keawetan terhadap ion sulfat dan dapat
e.Serat Baggase.
Saerat baggase yang digunakan berasal dari PTPN Sei Semayang yang hasil
penggilingan kelima dalam keadaan kering jenuh muka (SSD) berwarna putih
kekuningan berupa lembaran helai benang yang dipotong dengan panjang
lebih kurang 1 – 2 cm dan berdiameter o,5 mm dengan persentase 2%,4%,6%,
8%,10%.
Benda Uji.
Pada penelitian ini dibuat dua macam benda uji genteng beton dengan jumlah,
setiap jenis benda uji 5 buah berbentuk balok dan 5 buah berbentuk kubus.
C. Alat Penelitian
1. Ayakan dengan diemeter 4,8 mm digunakan menganyak pasir
2 Timbangan digunakan untuk menimbang semua bahan yang diperlukan
3 Gelas ukur untuk mengukur banyaknya air yang diperlukan
4 Oven untuk mengeringkan bahan
5 Ember tempat mengaduk mortar
6 Picnometer digunakan untuk mencari berat jenis bahan
7 Mangkok pengaduk pasta mortar
8 Cetakan kubus dengan ukuran 5 x 5 x 5 cm dan cetakan balok ukuran,
8 x 5 x 3 cm.
9. Mesin uji tekan dan kuat patah dalam penelitian ini digunakan merk Univer
sal Tenting Machine (UTM)
Tabel 3.1. Komposisi semen 80% Fyl ash 20 % Pasir,Serat Baggase dan Air
Limbah bekas yang disajikan mulai dari 2%,4%,6%,8%,10% dari berat pasir yang
digunakan
Sampel jenis A:
Tabel 3.2. Komposisi semen, fly ash, pasir dan air
Sampel Semen Fly ash Pasir Air
Fly ash yang digunakan mulai dari 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, dari berat semen
yang dipakai.
Sampel Jenis C :
Tabel 3.3. Komposisi semen,70% fly ash 30%, pasir, serat baggase dan air
Pengikat/perekat Agregat
Fly ash yang digunakan adalah 10% dan 20% dari berat semen serta limbah ampas
3.7.2. Prosedur Penelitian
Skema penelitian
Sampel A
Pasir
Semen diayak Fly ash diayak Air
Penimbangan
Mortar (campuran, pasir fly ash, semen, air)
Pencetakan
Pengerasan
Pengujian
(tekan, pukul, patah, densitas, serapan air)
Sampel B
Pasir Baggase
semen Fly ash Air
Mortar
( Campuran: Pasir, Semen, Fly ash,Baggase Air)
Pencetakan
Sampel C:
Serat Baggase
Pasir Semen Fly ash Air
Panas
Mortar
( Campuran: Limbah ampas tebu, Pasir, Semen, Fly ash, Air)
Pencetakan
Pengeringan
Pengujian Air
Gambar 3.3 B C Skema Penelitian Sampel B dan C
3.7.3. Pencetakan Sampel
1. Jenis cetakan
Cetakan terdiri dari cetakan berbentuk balok dan kubus,dengan ukuran 15
x 3 x 3 cm untuk balok dan pengujia sampel secara density,serapan air dan
kuat patah sedangkan cetakan berbentuk kubus ukuran 5 x 5 x 5 cm sampel
yang dihasilkan untuk pengujian density, kuat patah serta kekerasan.Campuran
dapat dilihat di tabel 3.1(sampel. I, II, III, IV, V, VI, ) dan pada tabel 3.2 (I ,
II, III,IV, V, VI, VII, VIII ,IX, X ) Adukan dapat digunakanuntuk mencetak
2. Pencetakan Sampel
a. Sampel Berbentuk Balok
Timbang hasil adukan (mortar ) sebanyak 210 gram lalu masukkan
kedalam balok kemudian di dapatkan dengan menggunakan alat pemadat
Setelah dipadatkan dikeluarkan dari cetakan kemudian dikeringkan cetakan
secara alami tanpa dijemur panas matahari selama 28 hari
Selanjutnya dilakukan perngujian pada sampel
b. Sampel berbentuk kubus
Timbang hasil adukan ( mortar ) sebanyak 230 gram lalu masukkan
kedalam cetakan berbentuk kubus, kemudian padatkan dengan alat pemadat
Setelah padat keluarkan dari cetakan dikeringkan secara alami tanpa dijemur
cahaya matahari selama 28 hari
Pada proses pengeringan baik pada sampel balok maupun kubus yang
pertama kali mengering adalah bagian permukaan baru bagian dalam sampel
berdifusi, air dari bagian dalam disalurkan kepermukaan lalu menguap ,karena
difusi sangat berhubungan dengan suhu ( Peter A. Thornton dan Vito J.
Colangelo1985 ) Pengeringan dilakukan ditempat yang terperatur rendah (20 – 5
C) Selanjutnya siap dilakukan pengujian pada sampel
3.8 Karakteristik ( Pengujian )
3.8.1.Densitas (Density ) dan Serapan Air ( Water Absorbtion)
Pengujian genteng dilakukan setelah perawatan selama 28 hari sesuai dengan
peraturan yang tertera dalam SNI- 0447- 81 (Dwiyono 2000). Pengujian densitas
telah dibuat dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes dan mengacu
pada standar ASTM C – 00 – 2005
Prosedur pengujian densitas :
1. Sampel balok dan kubus yang telah dikeringkan selama 28 hari ,
masing – masing ditimbang dengan menggunakan neraca ,dicatat sebagai
massa kering (Wk )
2. Setelah massa kering dicatat kemudian sampel balok dan kubus tersebut
direndam didalam air selama 24 jam
3. Setelah direndam selama 24 jam , kemudian sampel balok dan kubus
dikeluarkan dari dalam air selanjutnya ditiriskan hingga air tidak lagi
menetes dari sampel.
4. Setelah itu sampel balok dan kubus masing – masing ditimbang dengan
menggunakan neraca di catat sebagai massa basah (Wb )
5. Kemudian masing – masing sampel balok dan kubus ditimbang dengan
cara menggantungkan sampel dalam air dan tidak menyentuh alas
wadah air, dicatat sebagai massa dalam air ( Wda )
Dengan diperoleh nilai – nilai besaran massa kering,(Wk), massa basah
(Wb),massa dalam air (Wda) ,maka nilai density dan serapan air dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.3 dan persamaan 2.4
3.8.2. Kuat Tekan (Compressive strength)
Pengujian ini dilakukan untuk menentukan kuat tekan (compressive
strength). Beton dengan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 5 x 5 x 5 cm
Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas yang
menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu
yang dihasilkan oleh mesin tekan.Alat yang digunakan untuk menguji kuat
tekan adalah TORSEE′S UNIVERSAL TESTING MACHINE ( UTM )
berkapasitas 5000 kg dan pengujian dilakukan dengan mengacu pada standar
ASTM C – 270-2004 dan ASTM C – 780 serta SNI 03 – 6825 – 2002.
Prosedur pengujian melalui tahapan sebagai berikut :
1. Sampel kubus berukuran 5 x 5 x 5 cm dihitung luas permukaannya ( A
= sisi x sisi )
2. Sebelum pengujian alat ukur terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum
petunjuk berada tepat di angka nol.
3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah – tengah pada
posisi pemberian gaya.
4. Arahkan switch on – of ke arah on , sehingga pembebanan akan begerak
secara otomatis dengan kecepatan konstan.
5. Ketika sampel telah pecah , arahkan switch pada posisi off , sehingga
motor penggerak akan berhenti. Kemudian catat besar gaya yang
ditampilkan pada panel display
6. Hitung nilai kuat tekan dengan persamaan 2.1
3.8.3. Kuat Patah
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat patah beton dari sampel uij
Yang berbentuk balok dengan ukuran 12 x 3 x 3 cm .Alat yang digunakan
berkapasitas 5000 kg.Pengujian dilakukan dengan mengacu pada ASTM C 133 –
97 dan ASTM C 348 – 2002
Prosedur pengujian melalui tahapan sebagai berikut :
1. Atur jarak titik tumpu sebesar 10 cm sebagai dudukan sampel .
2. Alat ukur terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada
angka nol.
3. Tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi pemberian
gayadan arahkan tombol on – off ke posisi on sehingga pembebanan
akan bergerak secara otomatis.
4. Ketika sampel uji patah arahkan tombol ke posisi off agar motor
penggerakerhenti.Kemudian catat besar angka yang ditampilkan pada
panel display .
5. Hitung nilai kuat patah dengan menggunakan persamaan 2.2
3.8.4 Kekerasan
Kekerasan suatu bahan adalah ketahanan (daya tahan ) suatu bahan
terhadap daya benam dari bahan lain yang lebih keras dan dibenamkan
kepadanya.Pengujian kekerasan dilakukan untuk kekerasan bahan dan data yang
didapat sangat penting di dalam proses perlakuan panas,juga mempunyai
kolerasi dengan nilai tegangan – regangan pada uij tekan.Uji kekerasan dapat
dilakukan dengan beberapa metode antara lain :Brinell,Rockwell, dan Vickers,
ketiga metode tersebut memiliki perbedaan pada jenis material dan bentuk
indentor atau penetratot ( benda yang dibenamkan ke benda uji) dan juga ketiga
34
kekerasan Brinell, Rockwell, dan Vickers terlampir ). Pada penilaian ini
pengujian sampel genteng menggunakan metode Brinell menggunakan alat
EQUOTIP HARD NESS TESTER yang memiliki nomor seri SN 716 –
0915.Vers. 16. jenis portable
Cara pengujian :
1. Siapkan sampel genteng dengan syarat permukaannya harus rata .
2. Hindarkan permukaan sampel terhadap pengaruh panas dan dingin.
3. Letakan tapak indentor pada permukaan sampel dan tekan secara tegak
lurus.
4. Baca nilai kekerasan pada monitor alat.
3.8.5. Foto Mikroskopik
Foto mikroskopik yang dilakukan pada sampel genteng bertujuan untuk
mengamati struktur dari material yang digunakan dan untuk mengamati ada
atau tidak ikatan antar partikel secara kohesif. Pengamatan pada mikroskop
dilakukan dari sampel genteng yang mengalami uji patah, karena diharapkan
dapat diamati adanya ikatan tersebut.
Pemgamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik dengan ukuran
100 kali untuk sampel genteng yang menggunakan fly ash 30 % dari volume
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Memanfaatkan Limbah Abu Terbang Batubara (fly ash) Dalam
Pembuatan Genteng.
Fly ash adalah material yang berasal dari sisa pembakaran. Batubara yang
tidak terpakai dan kebanyakan dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga uap
(PLTU) yang dapat mencapai satu (1 juta) ton per tahun (Paul dan
Antoni,2007).
Material ini mempunyai kadar semen yang tertinggi dan mempunyai sifat
pozzolanik.Sebagian besar terdiri dari SiO2, Al2O3, Fe2O3, dan CaO. Kandungan
inilah yang dijadikan dasar oleh peneliti untuk menggunakan abu terbang
batubara dalam pembuatan genteng.
Setelah genteng dicetak dan berumur 28 hari, dilakukan pengujian yang
meliputi : density , daya serap, kuat tekan, kekerasan , dan analisa mikrostruktur.
4.1.1 Hasil Pengukuran Density .
Nilai density sangat ditentukan oleh jumlah persentase dari material yang
digunakan.Hasil pengukuran density dari sampel genteng yang memiliki
komposisi semen, pasir, air, fly ash seperti pada grafik 4.a. dengan komposisi
penggunaan fly ash 0%, 10%,20%,30%,40%,50% dari volume semen
menunjukkan perbedaan yang kecil.nilai densitas dari sampel genteng berkisar
antara 1,67 g/cm3 – 1,76 g/ cm3.. Dalam hal ini peneliti mengambil nilai densitas
yang akan dipariasikan dengan limbah serat ampas tebu (baggase) adalah untuk prosentase 70 % dan 80 % semen dengan komposisi campuran seperti tabel
1.91
Grafik Density VS Konsentrasi Serat Ampas Tebu
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Prosentase Baggase dengan Densitas Untuk Penggunaan
Fly Ash 20 % dari Volume Semen dan komposisi Baggase 2%,4%,6%,8%,10% dari Volume
Pasir.
Dari gambar 4.2 terlihat bahwa densitas sampel genteng yang
menggunakan fyl ash 20 % dari volume semen dan baggase yang diisikan sebanyak 2%,4%,6%,8% dan 10% dari volume pasir cendrung menurun jika
dibandingkan dengan densitas sampel genteng sebelum diisi dengan serat ampas
tebu ( baggase ),yaitu sekitar 1,69 g/cm3 – 1,72 g/cm3.. Hal ini disebabkan karena
dalam sampel genteng,sedangkan rongga – rongga udara tergantung pada
kwalitas pemadatan.Semakin banyak rongga – rongga berarti semakin banyak
dan akhirnya sangat mempengaruhi kuat tekan dari genteng. Pengukuran
serapan air pada sampel genteng mnggunakan prinsip Archimedes.
Hasil pengukuran serapan air pada sampel genteng yang menggunakan fly ash
semakin meningkatnya kepadatan dari sampel genteng akibat penambahan
prosentase penggunaan fly ash sehingga nilai densitas berkisar antara 1,71 g/cm3 – 1,74 g/cm3..
Maka dapat disimpulkan bahwa penyebab naiknya densitas dari sampel
genteng dengan berbagai vasiasi campuran dapat diakibatkan karena pengaruh
4.1.3. Hasil Pengukuran Serapan Air ( Water Absorbtion )
Serapan air sangat dipengaruhi oleh rongga - rongga udara yang terdapat
dalam sampel genteng,sedangkan rongga – rongga udara tergantung pada
kwalitas pemadatan. Semakin banyak rongga – rongga berarti semakin banyak
mengamndung udara yang berarti serapan air yang dialami sampel genteng
dan akhirnya sangat mempengaruhi kuat tekan dari genteng. Pengukuran
serapan air pada sampel genteng mnggunakan prinsip Archimedes.
Hasil pengukuran serapan air pada sampel genteng yang menggunakan fly ash
0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00
Ser
volume semen dengan komposisi campuran seperti pada tabel 3.2 ditunjukkan
15.10
Grafik Serapan Air VS Konsentrasi Serat Ampas Tebu
16.22 16.23
genteng dapat dinyatakan bahwa penyebab naiknya serapan air disebabkan
karena adanya perbedaan bentuk partikel besarnya rata – rata mau pun luas
permukaan dari limbah ampas tebu dibandingkan dengan fly ash dan semen,
sehingga mengakibatkan timbulnya rongga – rongga yang lebih banyak pada
sampel genteng tersebut.
4.1.4. Hasil Pengujian Kuat Tekan ( Compressive Strength ).
Pengujian kuat tekan dilakukan untuk menentukan kuat tekan sampel
genteng dengan sampel uij berbentuk kubus setelah berumur 28 hari .Hasil
pengujia kuat tekan untuk penggunaan fly ash dengan komposisi campuran 0
10.57
dijadikan dasar oleh peneliti untuk mengkombonasikan campuran semen, pasir,
air, dan fly ash, dengan baggase untuk melihat apakah komposisi tersebut
dapat menghasilkan genteng yang baik . Nilai kuat tekan gambar 4.7 berkisar
4,82 MPa - 5,06 MPa.
Hasil pengujian kuat tekan sampel genteng yang menggunakan fly ash 80 %
1.93
Gambar 4.8 Grafik Hubungan prosentase Serat Baggase dengan Kuat Tekan Untuk Penggunaan Fly Ash 20 % dari Volum Semen dan Komposisi Serat Baggase 2 %, 4 %, 6 % 8 % dan 10 % Dari Volum Pasir
Grafik gambar 4.8 menunjukkan adanya peningkatan kuat tekan dari
sampel genteng yang menggunakan fly ash 80 % dari volum semen engan
komposisi serat baggase 2%,4%,6%,8%,10%, dari volum pasir ,terutama
prosentase serat baggase 20 % sampai 10% % .Hal ini disebabkan rongga-
rongga antara pasir,semen, fly ash, diisi oleh lembaran – lembaran serat baggase.
Nilai kuat tekan dari gambar 4.8, berkisar antara 1.93 MPa – 3.94 MPa . Pada
pengujian kuat tekan sampel genteng yang menggunakan fly ash 30 % dari
volume semen dan serat baggase seperti tabel 3,2 menghasilkan grafik yang
4.30
Grafik Kuat Tekan VS Konsentrasi Serat Baggse
Gambar 4.9. Grafik Hubungan Prosentase Serat Baggase dengan Kuat Tekan Untuk Penggunaan fly ash 30 % dari Volum Semen dan Komposisi Serat Baggse 2 %, 4 %, 6 % 8%, dan 10 % dari volum pasir
Dengan penambahan fly ash pada sampel genteng untuk gambar 4.9
ternyata semakin meningkat kuat tekan terutama pada prosentase
2%,4%,6%,8%, dan 10% .Nilai kuat tekan berkisar 4.12 MPa – 5.20 MPa. Dari
hasil pengujian kuat tekan pada sampel genteng dapat disimpulkan bahwa
peningkatan kuat tekan terjadi akibat adanya penggunaan limbah fly ash dan
limbah serat baggase. Pertambahan kuat tekan mortar semen portland adalah
berbanding lurus dengan pertambahan rasio gel/ruang,tidak tergantung pada
umur, faktor semen, air mau[un densitas semen.Rasio gel/ruang adalah angka
padatan produksi hidrasi dibagi ruang yang tersedia.Dengan kata lain rasio ini
adalah representasi dari porositas kapiler dari pasta (P. Nugraha dan Antoni,
2007 : 184 ).Porositas dari mortar sangat menentukan kekuatan produk .Sebelum
hidrasi mulai, ruang yang tersedia terisi air, volume semen yang terhidrasi dan
pori kapiler yang masih tersisa. Penggunaan fly ash sebagai pengganti
sebagian semen dan penggunaan serat baggase sebagai filter akan menunda
lebih lanjut perkembangan hidrasi mortar,khususnya untuk elemen yang
ash dan serat baggase yang akan mengisi ruang antar partikel yang
menyebabkan pasta menjadi padat dan kaku.Pembentukan lebih lanjut akan
mengisi pori –pori kapiler sehingga porositas pasta menurun dan kuat tekan
bertambah.Kekuatan motar disebabkan oleh gaya kohesi antar partikel gel yang
mengkristal dengan ikatan kimia.Dengan demikian kekuatan mortar akan
dipengaruhi oleh banyaknya ikatan per volume, kekuatan ikatan dan kekuatan
partikel gel itu sendiri.
Grafik Kuat Patah VS Konsentrasi Semen
80 %. Nilai kuat patah dari gambar 4.10. berkisar antara 1,50 MPa – 1,65 MPa.
Grafik Kuat Patah VS Konsentrasi Serat Baggse
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Prosentase Semen dengan Kuat Patah untuk Penggunaan Fly Ash 20 % dari Volum Semen dan Komposisi Serat Baggase Baggse 2 %, 4 %, 6 % 8%, dan 10% dari Volum Pasir.
Dari gambar 4.k tampak bahwa setelah penambahan serat baggase pada
campuran semen, pasir, air, dan fly ash kuat patah sampel mengalami
peningkatan jika dibandingkan dengan sampel pada gambar 4.11. Nilai kuat
patah berkisar 1.90 MPa – 3.20 MPa
Hasil pengujian kuat patah pada sampel genteng yang menggunakan fly ash
30 % dari volum semen dan komposisi serat baggase 2%,4%,6%,8%,10% dari
2.13 2.24
Grafik Kuat Patah VS Konsentrasi Serat Baggse
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Prosentase Serat Baggase dengan Kuat Patah Untuk Penggunaan Fly Ash 30 % dari Volum Semen dan Komposisi Serat Baggase 2 %, 4 %, 6 % 8%, dan 10% dari Volum Pasir.
Hasil pengujian kuat patah sampel genteng dari gambr 4.12. tampak
bahwa setelah komposisi campuran mendapatkan penambahan fly ash menjadi
30 % dari volume semen,kuat tekan kembali menurun ,nilia kuat patah berkisar
antara 2.13 MPa – 2.70 MPa .Hal ini terjadi karena kandungan kapur pada fly
ash terutama untuk fly ash kelas C yang memiliki kandungan kapur
tinggi.Oleh karena itu penambahan prosentase dari fly ash harus diperhatikan
karena dapat menyebabkan penurunan kekuatan genteng.
4.1.5. Hasil Pengujian Kekerasan ( Hardness )
Dari hasil pengujian kekerasan pada sampel genteng berbentuk kubus di
peroleh data dalam bentuk grafik seperti gambar 4.13 ,gambar 4.14 gambar
288
Gambar 4.13 Grafik Hubungan prosentase Semen dengan Kekerasan Untuk penggunaan Fly Ash 0 %, 10 %, 20 %,30 %, 40 %,50 % Dari Volume Semen.
Grafik Kekerasan VS Konsentrasi Serat Baggase
