PENGARUH ABU SEKAM PADI DAN ABU BOILER KELAPA
SAWIT SEBAGAI CAMPURAN TERHADAP KEKUATAN
BETON
DISERTASI
Oleh :
PENGARUH ABU SEKAM PADI DAN ABU BOILER KELAPA
SAWIT SEBAGAI CAMPURAN TERHADAP KEKUATAN
BETON
DISERTASI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh :
KARYA SINULINGGA
088103011/KIM
KONSENTRASI FISIKA-KIMIA
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA & ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN AKHIR DISERTASI
Judul : PENGARUH ABU SEKAM PADI DAN ABU
BOILER KELAPA SAWIT SEBAGAI
CAMPURAN TERHADAP KEKUATAN BETON
Nama : KARYA SINULINGGA
NIM : 088103011
Program : Doktor (S3) Program Studi : Ilmu Kimia Konsentrasi : Fisika – Kimia
Menyetujui Promotor
Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc., M.Phil
Co. Promotor Co. Promotor
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Prof. Dr. Zakaria Mohd. Amin
PROMOTOR
Prof. Dr. Harry Agusnar, M. Sc., M. Phil Guru Besar Bidang Kimia Lingkungan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Co_ Promotor
Prof. Basuki Wirjosentono,Ms,PhD Guru Besar Bidang Kimia Polimer
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Co_ Promotor
Prof. Dr. Zakaria Mohd. Amin
TIM PENGUJI
Ketua : Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil
Anggota : Prof. Basuki Wirjosentono,Ms,PhD
Prof. Dr. Zakaria Mohd. Amin
Prof. Dr. Jamaran Kaban, MSc
Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc
Prof. D. Yanazar Manjang
PERNYATAAN ORISINALITAS
Disertasi ini adalah karya penulis sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah penulis nyatakan dengan benar
Nama : Karya Sinulingga
Nomor Pokok : 088103011
RIWAYAT HIDUP
e. Pekerjaan : Sebagai Dosen di Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA Universitas Negeri Medan
f. Nama Istri : Ukurta br. Ginting
g. Nama anak : Winda br Sinulingga, SE Adi Pranata Sinulingga
2. Riwayat Pendidikan
a. Tahun 1972 tamat dari SD Negeri Bintang Meriah Tanah Karo
b. Tahun 1976 tamat dari SMP Swasta Masehi Advent Siabang abang Tanah Karo
c. Tahun 1979 tamat dari SMA Negeri 1 Kabanjahe Tanah Karo
d. Tahun 1984 tamat dari IKIP Negari Medan
e. Tahun 2004 tamat dari Program Magister Bidang Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, berkat
karunia-Nya sehingga dapat selesainya penelitian dan penulisan desertasi ini
dengan baik.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang
sedalam-dalamnya atas bantuan dan dorongan dari berbagai pihak yang telah
membantu sehingga selesainya desertasi ini.
Selanjutnya dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima
kasih yang tiada terhingga kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil, selaku dosen/promotor
yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan dan
bimbingan penelitian dan penulisan dalam disertasi ini.
2. Bapak Prof. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD, selaku Co_ Promotor
serta ketua Program S3 kimia yang telah banyak memberikan saran,
bimbingan dan dorongan selama mengikuti perkuliahan, penelitian
sehingga selesainya disertasi ini.
3. Bapak Prof. Dr. Zakaria Mohd. Amin, selaku Co_ Promotor yang telah
membimbing, mendorong, dan memberikan saran-saran kepada penulis
selama penelitian sehingga terselesaikannya disertasi ini.
4. Bapak Prof. Dr. Jamaran Kaban, MSc, Dr. Hamonangan Nainggolan,
M.Sc, serta Prof. D. Yanazar Manjang selaku dosen penguji/pembanding
yang telah banyak memberikan masukan dan saran-saran kepada penulis
dalam penyusunan disertasi ini.
5. Kepala Laboratorium Departemen Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan
yang telah membantu penulis dalam pembuatan sampel penelitian.
6. Kepala Laboratorium Fisika Unimed yang telah memberikan fasilitas dan
kemudahan untuk menganalisa sebagian sampel penelitian.
7. Kepala Laboratorium Batan yang telah membantu dalam menganalisa
8. Dr. Nurdin Bukit, Msi yang telah banyak mendorong dan memfasilitasi
serta memberikan semangat, motifasi, pengertian serta kesabaran dalam
penulisan disertasi ini.
9. Kepada seluruh teman dan rekan sejawat yang terus memberi dorongan
dan perhatian sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Semoga
kiranya seluruh kebaikan dan ketulusan yang telah diberikan ini menjadi
berkat dari Tuhan Yang Maha Esa
Medan, Mei 2014
Penulis,
PENGARUH ABU SEKAM PADI DAN ABU BOILER KELAPA SAWIT SEBAGAI CAMPURAN TERHADAP KEKUATAN BETON
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi ideal penambahan abu sekam padi dalam beton dan penambahan abu kelapa sawit dalam beton, untuk meningkatkan mutu beton melalui penambahan abu sekam padi dan melalui penambahan abu kelapa sawit, untuk mengetahui sifat fisikal seperti kekuatan tekan dan kekuatan tekan beton yang diberi campuran abu sekam padi dan diberi campuran abu kelapa sawit, dan untuk mengetahui penyerapan air dalam campuran beton abu sekam padi dan abu kelapa sawit. Metode penelitian dilakukan dengan menambahkan pencampuran abu sekam padi dan abu kelapa sawit pada komposisi (5%, 10%, 15%, dan 20%) dan dilakukan perendaman dalam jangka waktu (7 hari, 14 hari, 21 hari, 28 hari, dan 60 hari) pada pembuatan sampel dan pengujian sampel (kekuatan tekan, modulus elastisitas, daya serap air, berat jenis, dan analisis regresi variable terhadap kekuatan beton) serta dari komposisi terbaik dilakukan analisis XRD. Dari hasil penelitian diperoleh dari hasil XRD SiO2 pada abu kelapa sawit 0,831 Wt%, pada abu sekam padi 0,842
Wt%, pada beton 0,918 Wt%, sedangkan pada beton dengan campuran abu sekam padi 5% SiO2 0,903 Wt%, pada campuran abu kelapa sawit 5% 0,885 Wt%, dan
pada campuran abu sekam padi 2,5% dan abu kelapa sawit 2,5% sebesar 0,695 Wt%. Hal ini menunjukan bahwa dengan adanya pencampuran pada beton mengakibatkan kandungan SiO2 pada beton berkurang. Dengan penambahan
campuran terhadap beton menghasilkan kekuatan tekan meningkat, modulus elastisitas meningkat, daya serap air menjadi menurun, dan sedangkan untuk berat jenis meningkat. Dengan penambahan campuran terhadap beton berdasarkan lama perendaman menghasilkan kekuatan tekan meningkat, modulus elastisitas meningkat, daya serap air menjadi menurun, dan sedangkan untuk berat jenis meningkat. Dari data yang menunjukan kuat tekan, modulus elastisitas, daya serap air, dan berat jenis dapat disimpulkan komposisi yang lebih baik pada beton dengan campuran abu sekam padi 5% dan variabel kuat tekan, modulus elastisitas, daya serap air, dan berat jenis disimpulkan sesuai sebagai prediktor dari kekuatan beton. Berdasarkan analisis SEM EDX terlihat bahwa permukaan morfologi campuran abu sekam padi lebih kasar dibandingkan campuran yang lainnya dan dengan morfologi beton tanpa campuran. Hal ini menunjukkan bahwa campuran beton dengan abu sekam padi memiliki kekuatan tekan lebih baik.
EFFECT OF RICE HUSK ASH AND BOILER ASH AS A MIXTURE OF PALM OIL STRENGTH CONCRETE
ABSTRACT
This study aimed to obtain the ideal composition of the addition of rice husk ash in concrete and the addition of palm oil boiler ash in concrete, to improve the quality of concrete through the addition of rice husk ash and boiler ash through the addition of palm oil, to determine the physical properties such as compressive strength and compressive strength of concrete were given a mixture of rice husk ash and boiler ash were mixed palm oil, and to determine the absorption of water in the concrete mix rice husk ash and boiler ash palm. Methods of research done by adding mixing rice husk ash, and palm oil in the boiler ash composition (5%,10%,15%,and 20%), and carried out within a period of immersion (7 days, 14 days, 21 days , 28 days, and the 60 days) in the sample preparation and testing of samples (compressive strength, modulus of elasticity, water absorption , weight density, and variable regression analysis of the strength of concrete ) as well as of the best compositions performed XRD analysis. From the research results obtained by the addition of a mixture (Rice Husk Ash , Abu Boiler Oil Palm , and both) in concrete is an ideal addition to the composition of a mixture of 5%. This suggests that the presence of the concrete mixing SiO2 content resulted in
reduced concrete and by the addition of a significant content of SiO 2 content of
SiO2
KEY WORDS : Conrete, Compressive Strength, Modulus of Elasticity, Water Absorption, Weight density
DAFTAR ISI
1.2. Permasalahan Dasar 5
1.3. Rumusan Masalah 6
1.4. Tujuan Penelitian 6
1.5. Manfaat penelitian 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 8
2.1. Beton 8
2.2. Komposisi Beton 12
2.3. Abu Sekam Padi 23
2.4. Abu Boiler Kelapa Sawit 25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 27
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 27
3.2. Penyediaan Bahan Baku 27
3.3. Alat yang Digunakan 27
3.4 Menghitung Kebutuhan Bahan Dasar Beton 28
3.5 Diagram Alir Penelitian 29
3.6 Komposisi Campuran Beton 30
3.7 Analisis Data 30
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 36
4.1. Hasil Penelitian 36
4.2.2.2. Uji Modulus Elastisitas 69
4.2.3. Hasil Analisis Fisis 72
4.2.3.1. Uji Daya Serap Air 72
4.2.3.2. Uji Berat Jenis 75
4.2.4.1 Hasil Analisis SEM Beton 78
4.2.4.2 Hasil Analisis SEM Abu Sekam Padi 79
4.2.4.3 Hasil Analisis SEM Abu Boiler Kelapa Sawit 80 4.2.4.4 Hasil Analisis SEM Beton dan Sekam Padi 81 4.2.4.5 Hasil Analisis SEM Beton dan Kelapa Sawit 82 4.2.4.6 Hasil Analisis SEM Beton Dengan Campuran Sekam Padi
dan Kelapa Sawit 84
4.2.5 Hasil Analisis XRF 85
4.2.5.1 Hasil Analisis XRF Abu Sekam Padi 85
4.2.5.2 Hasil Analisis XRF Abu Boiler Kelapa Sawit 85 4.2.5.3 Hasil Analisis XRF Beton dengan campuran Abu
Sekam Padi 5% 86
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 87
5.1 Kesimpulan 87
5.2 Saran 88
DAFTAR PUSTAKA 89
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1. Perbandingan Kuat Tekan Antara Silinder Dan Kubus 10
2.2. Jenis-Jenis Semen Portland Berdasarkan Komposisi Kimianya (%) 14 2.3. Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991) 18
4.3. Hasil Analisa Daya Serap Air Beton 50
4.4. Hasil Analisa Berat Jenis Beon 57
4.5. Descriptive Statistics Uji Kuat Tekan 66
4.6 Correlations Uji Kuat Tekan 67
4.7. Model Summaryb
4.10. Descriptive Uji Modulus Elastisitas 69
Uji Kuat Tekan 68
4.11. Correlations Uji Modulus Elastisitas 69
4.12. Model Summaryb
4.13 Anova
Uji Modulus Elastisitas 70
b
4.14.Coefficients
Uji Modulus Elastisitas 71
a
4.15.Descriptive Statistics Uji Daya Serap Air 72
Uji Modulus Elastisitas 71
4.16. Correlations Uji Daya Serap Air 72
4.20. Descriptive Statistics Uji Berat Jenis 75
4.21.Correlations Uji Berat Jenis 75
4.22. Model Summaryb
4.23. Anova
Uji Berat Jenis 76
b
4.24 Coefficients
Uji Berat Jenis 76
a
4.25 Senyawa Unsur Kimia Abu Sekam Padi 85
Uji Berat Jenis 77
4.26 Senyawa Unsur Kimia Abu Boiler Kelapa Sawit 85
4.27 Senyawa Unsur Kimia Beton dengan Campuran 86
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar 4.1 Grafik Hubungn Kekuatan Tekan terhadap Lama
Perendaman dengan bahan Beton 37 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap Lama
Perendaman pada campuran Abu Sekam padi 37 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap Lama
Perendaman pada campuran Abu kelapa sawit 38 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap Lama
Perendaman pada campuran Abu Sekam padi dan
Abu kelapa sawit 38
Gambar 4.5.Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap
Komposisi Campuran pada Perendaman 7 hari 39 Gambar 4.6.Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap
Komposisi Campuran pada Perendaman 14 hari 39 Gambar 4.7. Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap
Komposisi Campuran pada Perendaman 21 hari 40 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap
Komposisi Campuran pada Perendaman 28 hari 40 Gambar 4.9. Grafik Hubungan Kekuatan Tekan terhadap
Komposisi Campuran pada Perendaman 60 hari 41
Gambar 4.10 Grafik Kuat Tekan Berdasarkan Penambahan
Dalam 5% Komposisi 41
Gambar 4.11 Grafik Kuat Tekan Berdasarkan Penambahan
Dalam 10% Komposisi 42
Gambar 4.12 Grafik Kuat Tekan Berdasarkan Penambahan
Dalam 15% Komposisi 42
Gambar 4.13 Grafik Kuat Tekan Berdasarkan Penambahan
Dalam 20% Komposisi 43
Gambar 4.15 Grafik Hubungan Modulus Elastis Beton Dengan
Campuran Sekam Padi Berdasarkan Usia 44
Gambar 4.16 Grafik Hubungan Modulus Elastis Beton Dengan
Campuran Kelapa Sawit Berdasarkan Usia 45
Gambar 4.17 Grafik Hubungan Modulus Elastis Beton Dengan
Campuran Sekam Padi Dan Kelapa Sawit Berdasarkan 44
Gambar 4.18 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 7 Hari 46
Gambar 4.19 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 14 Hari 46
Gambar 4.20 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 21 Hari 47
Gambar 4.21 Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 28 Hari 47
Gambar 4.22 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 60 Hari 48
Gambar 4.23 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 5% Komposisi 48
Gambar 4.24 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 10% Komposisi 49
Gambar 4.25 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 15% Komposisi 49
Gambar 4.26 Grafik Modulus Elastis Berdasarkan Penambahan
Dalam 20% Komposisi 50
Gambar 4.27 Grafik Daya Serap Air Beton Berdasarkan Usia 51
Gambar 4.28 Grafik Hubungan Daya Serap Air Beton Dengan
Gambar 4.31 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan
Dalam 7 Hari 53
Gambar 4.32 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan
Dalam 14 Hari 53
Gambar 4.33 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan
Dalam 21 Hari 54
Gambar 4.34 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan
Dalam 28 Hari 54
Gambar 4.35 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan
Dalam 60 Hari 55
Gambar 4.36 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan Dalam
5% Komposisi 55
Gambar 4.37 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan Dalam
10% Komposisi 56
Gambar 4.38 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan Dalam
15% Komposisi 56
Gambar 4.39 Grafik Daya Serap Berdasarkan Penambahan Dalam
20% Komposisi 57
Gambar 4.40 Grafik Berat Jenis Beton Berdasarkan Usia 58
Gambar 4.41 Grafik Berat Jenis Beton Dengan Campuran Sekam
Padi Berdasarkan Usia 58
Gambar 4.42 Grafik Hubungan Berat Jenis Beton Dengan
Campuran Kelapa Sawit Berdasarkan Usia 59
Gambar 4.43 Grafik Hubungan Berat Jenis Beton Dengan
Campuran Sekam Padi Dan Kelapa Sawit
Berdasarkan Usia 59
Gambar 4.44 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Usia Dalam 7 Hari 60
Gambar 4.45 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Usia Dalam 14 Hari 60
Gambar 4.46 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Usia Dalam 21 Hari 61
Gambar 4.47 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Usia Dalam 28 Hari 61
Gambar 4.49 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Penambahan Dalam 62
5% Komposisi
Gambar 4.50 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Penambahan Dalam
10% Komposisi 63
Gambar 4.51 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Penambahan Dalam
15% Komposisi 63
Gambar 4.52 Grafik Berat Jenis Berdasarkan Penambahan Dalam 20%
Komposisi 64
Gambar 4.53 Grafik XRD Abu Kelapa Sawit 64
Gambar 4.54 Grafik XRD Sekam Padi 65
Gambar 4.55 Grafik XRD Beton 65
Gambar 4.56 XRD Sekam Padi 5% 65
Gambar 4.57 XRD Abu kelapa Sawit 5% 66
Gambar 4.58 XRD Sekam Padi + Kelapa Sawit 5% 66
Gambar 4.59 Morfologi Beton 78
Gambar 4.60 Spektrum Beton 78
Gambar 4.61 Morfologi Abu Sekam Padi 79
Gambar 4.62 Spektrum Abu Sekam Padi 80
Gambar 4.63 Morfologi Abu Boiler Kelapa Sawit 80 Gambar 4.64 Spektrum Abu Boiler Kelapa Sawit 81 Gambar 4.65 Morfologi Beton dan Abu Sekam Padi 81 Gambar 4.66 Spektrum Beton dan Abu Sekam Padi 82 Gambar 4.67 Morfologi Beton dan Abu Boiler Kelapa Sawit 82 Gmabar 4.68 Spektrum Beton dan Abu Boiler Kelapa Sawit 83 Gambar 4.69 Morfologi Beton dengan Campuran Abu Sekam Padi
dan Abu Boiler Kelapa Sawit 83 Gambar 4.70 Spektrum Beton dengan Campuran Abu Sekam padi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Dokumentasi
Lampiran 2 : Hasil Analisis XRD Lampiran 3 : Hasil Analisis SEM Lampiran 4 : Hasil Analisis XRF
