PEMENFATAN LIMBAH SEKAM PADA DAN CANGKANG TELUR DALAM PEMBUATAN BETON RINGAN YANG BERBAHAN BAKU APUNG.

(1)

PEMANFAATAN LIMBAH SEKAM PADI DAN CANGKANG TELUR DALAM PEMBUATAN BETON RINGAN YANG

BERBAHAN BAKU BATU APUNG

Oleh :

Ingreat Richni Ginting NIM 409210016 Program Studi Kimia

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala berkat dan karunia-Nya yang memberikan kesehatan dan hikmat

kepada penulis sehingga mulai dari pembuatan proposal penelitian,

penelitian dan penyusunan skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai

dengan waktu yang direncanakan. Judul yang ditentukan dalam penelitian

yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2013 sampai Juli 2013 ialah “Pemanfaatan Limbah Sekam Padi dan Cangkang Telur dalam pembuatan Beton Ringan yang berbahan baku Batu Apung”.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada

berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari

pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi,

antara lain Bapak Prof. Dr. Suharta, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi

dan Bapak Germanicus Sinaga, M.Si, selaku dosen pembimbing akademik,

Bapak Drs. Jasmidi, M.Si, Bapak Dr. Mahmud, M.Sc dan Ibu Junifa Layla

Sihombing, S.Si., M.Sc selaku dosen penguji yang telah memberikan

banyak masukan demi kelancaran penulisan skripsi ini. Penghargaan juga

diberikan kepada Bapak Drs. Toyama Sitompul selaku Kepala Laboratorium

Teknik Sipil Universitas Negeri Medan yang telah memberikan kesempatan

dan saran-saran untuk melakukan penelitian di Laboratorium Teknik Sipil,

Kakak Fanny Purba dan Abang Herri selaku teknisi Laboratorium Teknik

Sipil Universitas Negeri Medan yang telah banyak memberikan bimbingan

dan saran selama penelitian berlangsung, Ibu Lelly Asmara selaku Kepala

Laboratorium IKM Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan dan Abang

Harry selaku teknisi Laboratorium IKM Balai Riset dan Standarisasi

Industri Medan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua

dosen, pegawai serta laboran yang terlibat dalam penyelesaian penelitian

(3)

v

Secara khusus kepada orang tua penulis, Alm. Bapak Drs. Riahman

Ginting dan Almh. Ibu Sutini dan Kepada Keluarga besar di Medan,

Pematang Siantar dan Batam atas segala doa, bimbingan, kasih sayang dan

dukungan moril maupun material kepada penulis. Adik-adik penulis

Muhammad Gianta Fahmi Ginting, Akbar Ali Ngena Ginting dan Meilyaz

Chairanishah br Ginting atas dukungan dan motivasinya.

Teristimewa buat teman teman saya selama masa perkuliahan

Suman Susilo Turnip, Dessy Simorangkir, Agam Sitompul, Vici Situmeang,

Defrianto Sitinjak, Ardiansyah, Miska Tarigan, Rudyanto Sinaga, Ferdi

Prabudi, Silvester Valentin, Deswara Reza, Intania Alistha, Meliana Cadila,

T. Abdurahman Johan, Fitria Wulandari dan seluruh mahasiswa/i kelas Non

Kependidikan Kimia 2009 yang tidak dapat disebutkan satu persatu kalian

telah memberi banyak arti dalam masa perkuliahan penulis. Terkhusus buat

teman satu bimbingan skripsi saya, Nurfalah Hasibuan yang telah saling

membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.

Penulis menyadari skripsi ini masih banyak kekurangan baik dalam

segi tata bahasa maupun isi, untuk itu penuliskan mengharapkan kritik dan

saran yang membangun demi kesempurnakan skripsi ini

(great_richni92@yahoo.com). Semoga skripsi ini bermanfaat untuk

pengembangan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.

Medan, 19 Juli 2013

Penulis,

Ingreat Richni Ginting

(4)

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Komposisi bahan pembentuk beton 7

Tabel 2.2. Pembagian Beton berdasarkan kelas dan mutu 8

Tabel 2.3. Komposisi Adukan Beton Rencana dengan Agregat 9

Tabel 2.4. Batas kekuatan konstruksi beton ringan 13

Tabel 2.5. Tipe dan sifat berbagai jenis beton ringan 14

Tabel 2.6. Jenis–jenis agregat beton 16

Tabel 2.7. Unsur-unsur dalam batu apung dari Danau toba 21

Tabel 2.8. Komposisi utama semen portland 24

Tabel 2.9. Jenis-jenis semen Portland berdasarkan komposisi kimianya 24

Tabel 2.10. Komposisi Kimia Abu Sekam Padi 30

Tabel 2.11. Batas maksimum kandungan unsur kimia dalam air adukan semen 39

Tabel 3.1. Alat–alat yang digunakan 44

Tabel 3.2. Bahan penelitian 45

Tabel 3.3. Komposisi Adukan Beton Rencana dengan Agregat 51

Tabel 3.4. Komposisi campuran pada Setiap Sampel beton 52

Tabel 3.5. Analisa Data 59

Tabel 4.1. Data pengukuran kadar abu pada cangkang telur 61

Tabel 4.2. Data pengukuran kadar CaO pada abu cangkang telur 62

Tabel 4.3. Data pengukuran kadar SiO2 pada abu sekam padi 62

Tabel 4.4. Data pengukuran lumpur pada pasir 62

Tabel 4.5. Data perhitungan daya serap air pada beton ringan normal 63

Tabel 4.6. Data perhitungan daya serap air beton ringan dengan campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu sekam padi 63

Tabel 4.9. Data perhitungan daya serap air beton ringan tanpa campuran abu cangkang telur dan batu apung dengan variasi abu sekam padi 68

Tabel 4.10. Data perhitungan massa jenis pada beton ringan normal 69

Tabel 4.11. Data perhitungan massa jenis beton ringan dengan campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu sekam padi 70

(5)

xii

Tabel 4.13. Data perhitungan massa jenis beton ringan dengan campuran 3% abu cangkang telur dengan variasi abu

sekam padi 73 Tabel 4.14. Data perhitungan massa jenis beton ringan tanpa

campuran abu cangkang telur dan batu apung dengan

variasi abu sekam padi 74 Tabel 4.15. Data perhitungan kuat tekan pada beton ringan normal 76 Tabel 4.16. Data perhitungan kuat tekan beton ringan dengan

campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu

sekam padi 76

Tabel 4.17. Data perhitungan kuat tekan beton ringan dengan campuran 2% abu cangkang telur dengan variasi abu

sekam padi 78 Tabel 4.18. Data perhitungan kuat tekan beton ringan dengan

campuran 3% abu cangkang telur dengan variasi abu

sekam padi 79

Tabel 4.19. Data perhitungan kuat tekan beton ringan tanpa campuran abu cangkang telur dan batu apung dengan

(6)

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Hubungan antara kepadatan dan konduktivitas panas

beton ringan 11

Gambar 2.2 Hubungan antara kepadatan dan kekuatan beton ringan pada umur 28 hari 11

Gambar 2.3 Batu Apung 19

Gambar 2.4 Foto SEM batu apung dari Danau Toba 20

Gambar 2.5 Pembakaran Sekam padi 28

Gambar 2.6 Foto SEM Abu Sekam Padi pada pengabuan 9000C 29

Gambar 2.7 Pola difraksi sinar X Abu cangkang telur 35

Gambar 3.1 Prinsip penimbangan massa benda dalam air 56

Gambar 3.2 Diagram alir penelitian 60

Gambar 4.1 Grafik daya serap air beton ringan dengan campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu sekam padi 64

Gambar 4.4 Grafik daya serap air beton ringan tanpa campuran abu cangkang telur dan batu apung dengan variasi abu sekam padi 68

Gambar 4.5 Grafik massa jenis beton ringan dengan campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu sekam padi 70

Gambar 4.8 Grafik massa jenis beton ringan tanpa campuran abu cangkang telur dan batu apung dengan variasi abu sekam padi 75

Gambar 4.9 Grafik kuat tekan beton ringan dengan campuran 1% abu cangkang telur dengan variasi abu sekam padi 77

Gambar 4.12 Grafik kuat tekan beton ringan tanpa campuran abu cangkang telur dan apung dan badengan variasi abu sekam padi 81

Gambar 4.13 Grafik daya serap air beton ringan terhadap variasi abu cangkang telur dan abu sekam padi 84

(7)

x

Gambar 4.15 Grafik kuat tekan beton ringan terhadap variasi abu

cangkang telur dan abu sekam padi 88 Gambar 4.16 Grafik Hubungan daya serap air, massa jenis dan kuat

tekan beton ringan terhadap variasi komposisi campuran 92 Gambar 4.17 Grafik Hubungan daya serap air, massa jenis dan kuat

tekan beton ringan tanpa abu cangkang telur dan batu

(8)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan kadar abu pada cangkang telur 101

Lampiran 2. Perhitungan kadar CaO pada abu cangkang telur 102

Lampiran 3. Perhitungan kadar SiO2 pada abu sekam padi 103

Lampiran 4. Perhitungan kadar lumpur pada pasir 104

Lampiran 5. Faktor bentuk benda uji 105

Lampiran 6. Perhitungan massa matriks dan agregat dari masing-masing sampel 106

Lampiran 7. Perhitungan daya serap air 109

Lampiran 8. Perhitungan massa jenis 112

Lampiran 9. Perhitungan kuat tekan 115

(9)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam Millenium yang ketiga ini manusia tidak pernah jauh dari

bangunan yang terbuat dari Beton. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi (IPTEK) yang semakin maju dan canggih, membuat teknologi beton

mempunyai potensi yang lebih luas dalam bidang kontruksi. Hal ini menyebabkan

beton banyak digunakan untuk konstruksi bangunan gedung, rumah, jalan raya,

jalan kereta api, lapangan terbang, pelabuhan, bangunan air, terowongan,

bangunan lepas pantai, kapal, dan lain-lain termasuk untuk membuat

patung-patung karya seni. Beton merupakan bahan yang dominan karena memiliki

durability atau tingkat keawetan yang tinggi dibanding bahan material lain (Nugraha, 2007).

Beton merupakan salah satu bahan kontruksi yang banyak dipergunakan

dalam struktur bangunan modern. Beton sangat banyak digunakan untuk kontruksi

di samping kayu dan baja. Hampir 60% material yang digunakan dalam

konstruksi adalah beton (concrete) yang dipadukan dengan baja (composite) atau

jenis lainnya.

Beton pada umumnya terdiri dari campuran semen Portland sebagai

matriks dan agregat yang terdiri dari agregat halus dan agregat kasar. Seperti

diketahui bahwa produksi semen Portland sedang disorot karena emisi karbon

dioksida yang tinggi. Semen Portland konvensional diproduksi dengan

menghaluskan kalsium silika yang bersifat hidrolisis dan dicampur dengan bahan

gipsum. Proses pembakaran (kalsinasi) pada tungku (kiln) akan menghasilkan

karbon dioksida (CO2) sebagai hasil sampingan pembakaran yang dapat

menimbulkan green house effect (efek rumah kaca) dan peningkatan suhu bumi.

Selain itu banyaknya jumlah penggunaan beton dalam konstruksi mengakibatkan

peningkatan kebutuhan material beton, sehingga memicu penambangan batuan

(10)

2

menyebabkan turunnya jumlah sumber alam yang tersedia untuk keperluan

pembetonan dan merusak lingkungan.

Oleh karena itu terdapat beberapa alternatif yang dapat digunakan untuk

mengatasi masalah tersebut salah satunya dengan memanfaatkan limbah. Limbah

yang bisa dimanfaatkan diantaranya limbah industri, konstruksi, pertanian

maupun rumah tangga yang dibiarkan begitu saja. Limbah tersebut digunakan

sebagai bahan campuran beton ternyata mampu meningkatkan daya kuat tekan

(Simanjuntak, 2000). Limbah tersebut diantaranya serat ijuk, sabut kelapa, serat

nilon, abu sekam padi, ampas tebu, sisa kayu, limbah gergajian, abu cangkang

sawit, abu terbang (fly ash), mikrosilika (silica fume), cangkang kemiri, cangkang

telur dan lain-lain (Mulyono, 2004).

Limbah Pertanian dapat terbentuk karena bahan buangan yang tidak

terpakai dan bahan sisa dari hasil pengolahan. Proses penghancuran limbah secara

alami berlangsung lambat, sehingga tumpukan limbah dapat mengganggu

lingkungan sekitarnya dan berdampak terhadap kesehatan manusia. Padahal

melalui pendekatan teknologi, limbah-limbah tersebut dapat diolah lebih lanjut

menjadi hasil samping yang berguna disamping produk utamanya. Salah satu

bentuk limbah pertanian yang dapat digunakan untuk pembuatan beton adalah

sekam yang merupakan buangan pengolahan padi.

Limbah sekam padi banyak sekali terdapat didaerah pedesaan, dengan

potensi yang melimpah. Indonesia sebagai negara agraris mempunyai sekitar

60.000 mesin penggiling padi yang tersebar di seluruh daerah dengan kisaran

produksi sekam padi 15 juta ton per tahun. Untuk kapasitas besar, beberapa mesin

penggiling padi mampu memproduksi 10-20 ton sekam padi per hari. Tidak

seperti sumber bahan bakar fosil, ketersedian energi sekam padi tidak hanya

jumlahnya berlimpah tetapi juga merupakan energi terbaharukan. Pada

penggunaan sekam padi, biaya-biaya relatif lebih kecil karena lokasinya sudah

terkonsentrasi pada pabrik-pabrik penggilingan padi.

Sebelumnya telah dilakukan penelitian dalam pembuatan beton yang

mengunakan abu sekam padi sebagai bahan campuran beton dengan komposisi

(11)

3

MPa, 11,53 MPa, 6,90 MPa, 6,17 MPa dan 3,98 MPa. Sedangkan penyerapan air

berturut-turut 10,06% ; 8,46% ; 7,64% ; 10,38% ; 14,26% dan 11,36% dan besar

porositasnya berturut-turut sebesar 22,99% ; 19,42% ; 26,41% ; 36,01% dan

26,91%. Pembuatan beton tanpa bahan campuran yang mempunyai kekuatan

tekan sebesar 7,83 MPa, penyerapan airnya 10,06% dan porositasnya sebesar

25,64% (Lakum, 2008).

Pembakaran sekam padi memiliki unsur yang bermanfaat untuk

peningkatan kekuatan beton, mempunyai sifat pozzolan dan mengandung silika

yang sangat menonjol, bila unsur ini dicampur dengan semen akan menghasilkan

kekuatan yang lebih tinggi. Karena sifat sekam padi inilah, maka timbullah

rencana penelitian mengenai pembuatan beton dengan penambahan silika dari

sekam padi. Diharapkan dengan penambahan silika amorf dari sekam padi, tidak

hanya dapat sebagai bahan campuran semen, tetapi juga berguna untuk

meningkatkan kekuatan beton. Dalam penelitian Lakum, batas penggunaan sekam

padi adalah 1%-10% dan mengalami peningkatan kuat tekan pada persentase

sekam padi 7,5% hingga 10% jika dibandingkan tanpa menggunakan sekam padi.

Selain Limbah Pertanian, ada juga limbah rumah tangga dan limbah

industri yang bisa digunakan dalam pembuatan beton ini, salah satunya adalah

Cangkang telur. Menurut data Direktorat Jenderal Peternakan (2009), produksi

telur di Indonesia sebesar 1.013.543 ton dan produksi cangkang telur tersebut

akan terus melimpah selama telur diproduksi dibidang peternakan serta digunakan

di restoran, pabrik roti, dan mie sebagai bahan baku pembuatan makanan.

Menurut Stadelman dan Cotteril (1973), komposisi dari cangkang telur adalah

98,2% kalsium, 0,9% magnesium dan 0,9% fosfor. Kulit telur kering mengandung

95% kalsium karbonat dengan berat 5,5 gram (Butcher dan Milles, 1990). Serbuk

cangkang telur mengandung senyawa kimia berupa zat kapur (CaO) sehingga

berpotensi untuk digunakan sebagai campuran untuk mengurangi komposisi

semen portland.

Karakteristik beton yang beredar di pasar, memiliki densitas sebesar 2,0–

2,5 g/cm3, dan kuat tekan 3–50 MPa. Beton ini tergolong cukup berat, untuk satu

(12)

4

itu untuk mengangkat ataupun instalasinya memerlukan tenaga lebih dari satu

orang atau alat berat sebagai media pembantu. Untuk itu diperlukan beton yang

lebih ringan namun dapat digunakan sama halnya dengan beton umumnya.

Pembangunan suatu konstruksi diperlukan beton dengan kemampuan menahan

beban yang cukup tinggi dan ketahanan terhadap waktu yang memadai.

Beton ringan dapat dibuat dengan berkreasi dalam pemilihan agregat

yang biasa digunakan pada beton normal dengan agregat yang memiliki berat

jenis yang lebih rendah salah satunya batu apung (pumice). Pemanfaatan batu

apung pada beton ringan diteliti oleh Zulkifar Syaram dari USU (2010) diperoleh

kuat tekan sebesar 11,70 MPa, massa jenis sebesar 1780 kg/m3 dan daya serap air

9,30% pada variasi batu apung sebesar 10%. Tripriyo, dkk (2010) juga pernah

meneliti mengenai pembuatan beton agregat ringan batu apung dengan

penambahan fly ash diperoleh kuat tekan sebesar 35,69 MPa, dan massa jenis

1850 kg/m3 dengan campuran batu apung 16% dan fly ash 4%.

Dengan pemanfaatan limbah pembakaran sekam padi, cangkang telur dan

batu apung sebagai bahan substitusi dari semen dalam membuat beton diharapkan

mampu menghasilkan suatu beton dengan kekuatan yang baik, ramah lingkungan,

dan dapat dilihat penggunaannya pada bangunan yang tepat dari jenis beton. Oleh

karena itu peneliti mengambil judul “Pemanfaatan Limbah Sekam Padi dan Cangkang Telur dalam pembuatan Beton Ringan yang berbahan baku Batu Apung” sebagai penelitian.

1.2 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini, antara lain :

1. Beton ringan yang dihasilkan dengan mutu K-175 yang biasa

digunakan untuk perumahan.

2. Cangkang Telur yang digunakan adalah cangkang telur dari ayam

petelur.

(13)

5

1.3 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini, antara lain :

1. Berapa persentase abu sekam padi untuk menghasilkan beton ringan

yang baik?

2. Berapa persentase abu cangkang telur untuk menghasilkan beton

ringan yang baik?

3. Bagaimana kualitas daya tekan dari beton ringan yang dihasilkan?

4. Bagaimana kualitas daya serap air dari beton ringan yang dihasilkan?

5. Bagaimana kualitas massa jenis dari beton ringan yang dihasilkan?

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini, antara lain :

1. Mengetahui persentase optimal abu sekam padi untuk

menghasilkan beton ringan yang baik.

2. Mengetahui persentase optimal abu cangkang telur untuk

menghasilkan beton ringan yang baik.

3. Mengetahui kualitas daya tekan dari beton ringan yang dihasilkan.

4. Mengetahui kualitas daya serap air dari beton ringan yang

dihasilkan.

5. Mengetahui kualitas massa jenis dari beton ringan yang dihasilkan.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini, antara lain:

1. Memberikan informasi bahwa limbah abu sekam padi dan abu

cangkang telur dapat dijadikan sebagai bahan campuran dalam

pembuatan beton ringan.

2. Memberikan informasi karakteristik beton ringan yang dihasilkan

dari pemanfaatan limbah sekam padi dan cangkang telur.

3. Penelitian ini akan menjadikan masukan bagi masyarakat agar

memanfaatkan beton ringan sebagai alternatif konstruksi bangunan

(14)

95

BAB V PENUTUP

5.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan diatas, dapat disimpulkan

beberapa hal antara lain :

1. Persentase abu sekam padi untuk menghasilkan beton ringan

yang baik adalah 10%.

2. Persentase abu cangkang telur untuk menghasilkan beton ringan

yang baik adalah 1%.

3. Daya serap air optimum dari beton ringan yang dihasilkan

4,56%.

4. Massa jenis optimum beton ringan yang dihasilkan adalah

1,71x103 Kg/m3.

5. Kuat tekan optimum dari beton ringan yang dihasilkan adalah

17,5 MPa

6. Menurut SNI 03-3449-2002, beton ringan yang dihasilkan

dalam penelitian sudah termasuk beton ringan dengan kualitas

baik yang dapat digunakan sebagai struktural pasangan batu.

5.2Saran

Disarankan untuk peneliti selanjutnya agar :

1. Untuk melengkapi penelitian beton ringan yang dibuat sampai

tahap komersial, perlu kajian lebih lanjut meliputi : kuat tarik,

kuat patah, daya tahan api, daya redam suara dan teknoekonomi.

2. Perlu diteliti lebih lanjut variasi ukuran partikel abu sekam padi