PEMBUATAN PAVING BLOCK
DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN PENGISI DENGAN
PEREKAT ALTERNATIF LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
TESIS
Oleh S A M I J O. 087026029 / FIS.
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
PEMBUATAN PAVING BLOCK
DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN PENGISI DENGAN
PEREKAT ALTERNATIF LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister Fisika pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh SAMIJO 087026029/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PEMBUATAN PAVING BLOCK DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN
PENGISI DENGAN PEREKAT ALTERNATIF
LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
Nama Mahasiswa : SAMIJO. NIM : 087026029.
Program Studi : Magister FISIKA.
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Prof.Basuki Wirjosentono,Ms,Ph.D. Prof.Dr.Eddy Marlianto,M.Sc. Ketua Anggota
Ketua Program Studi, D e k a n,
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN PAVING BLOCK
DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN PENGISI DENGAN
PEREKAT ALTERNATIF LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
T E S I S
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 22 Juni 2010
S A M I J O.
087026029
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :Nama : S A M I J O. N I M : 087026029. Program Studi : Magister Fisika. Jenis Karya Ilmiah : Tesis.
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujuai untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PEMBUATAN PAVING BLOCK
DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN PENGISI DENGAN
PEREKAT ALTERNATIF LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini. Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 22 Juni 2010.
Telah diuji pada Tanggal : 22 Juni 2010.
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof.Basuki Wirjosentono,Ms,Ph.D. Anggota : 1. Prof.Dr.Eddy Marlianto,M.Sc.
2. Prof. Drs. Muhammad Syukur,M.S. 3. Dr. Nasruddin MN,M.Eng.Sc. 4. Drs. Syahrul Humaidy, M.Sc.
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Drs.S A M I J O.
Tempat / tgl. Lahir : Gunung Bayu / 07 Mei 1960. Pekerjaan : Guru Swasta.
Agama : Islam. Orangtua
Ayah : Wonorejo (Alm). Ibu : Sarikem (Alm).
Alamat : Jl. Klambir Lima Gg.Sidorukun Lr.II. No.HP. : 085262430720 dan 081264730323. Email : masjo13@yahoo.co.id
DATA PENDIDIKAN
SD : SD No. 3 R. Maligas di Afd. IV Gunung Bayu Tamat : 1973. SMP : SMP Mardi Wiyata Utama di Gunung Bayu. Tamat : 1976. SMA : SMA Negri Perdagangan di Kab.Simalungun Tamat : 1980. S-1 Fisika : FMIPA-Fisika USU Medan Tamat : 1991. S-2 Fisika : Program Studi Magister Fisika Sekolah Tamat : 2010. Pascasarjana USU Medan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan rahmat dan hidayah-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan .
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kepala Bappeda Propinsi Sumatera Utara beserta stafnya yang telah memberikan beasiswa kepada penulis.
2. Kepala Dinas Pendidikan Kota Medan yang telah memberikan izin untuk mengikuti perkuliahan Program Pasca Sarjana di Universitas Sumatera Utara. 3. Prof. Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM) Sp.A(K) sebagai Rektor
Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. 4. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc sebagai Dekan sekaligus Kordinator Program
Studi Magister FMIPA Universitas Sumatera Utara dan sekaligus sebagai Anggota Komisi Pembimbing.
5. Drs. Nasir Saleh, M. Eng. Sc sebagai Sekretaris Program Studi Magister FMIPA Universitas Sumatera Utara.
6. Prof. Basuki Wirjosentono , MS. PhD sebagai Ketua Komisi Pembimbing. 7. Seluruh Staf Pengajar pada Sekolah Pascasarjana Program Studi Magister FMIPA Universitas Sumatera Utara, yang telah mencurahkan ilmunya selama masa perkuliahan.
8. Seluruh Staf Administrasi Sekolah Pascasarjana yang dengan penuh kesabaran memberikan layanan terbaik di Sekolah Pascasarjana Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.
Ucapan terimakasih yang sedalam-dalamnya penulis sampaikan kepada orangtua, Ayahanda Wonorejo (Alm), Ibunda Sarikem (Alm), Ayah mertua Jami’an (Alm), Ibu mertua Siti Ramlah (Alm), Abangda M.Tunjung (Alm), Kakanda Ngalinem, Besan Bapak Mulyono dan Ibu Yanti, Istri tercinta Susi Susanti dan ananda Retno Eka Sari serta suaminya Dana, Hendro Prayogi, Tri Rizki Ramadhani, dan Afrahul Fadillah. Ucapan terimakasih yang tulus penulis sampaikan kepada rekan-rekan Mahasiswa Sekolah Pascasarjana Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2008-2009 yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis selama dalam pendidikan dan penulisan tesis ini. Semoga kebanggaan ini menjadi kebanggaan semua orang-orang yang saya cintai. Semoga kita tetap diberi taufik dan hidayahNya dalam memanfaatkan segala ilmu yang sudah penulis terima, Amin.
S A M I J O. i
PEMBUATAN PAVING BLOCK
DENGAN MENGGUNAKAN LIMBAH ABU BOILER
PKS GUNUNG BAYU SEBAGAI BAHAN PENGISI DENGAN
PEREKAT ALTERNATIF LIMBAH FLY ASH PLTU SIBOLGA
ABSTRAK
Pembuatan Paving Block dalam penelitian ini ada dua tahapan , tahapan pertama campurannya dari material semen, fly ash, pasir, dan air. Vareabel pada pembuatan paving block ini adalah komposisi fly ash : semen : 0% : 100%; 10% : 90%; 20% : 80%; 30% : 70%; 40% : 60%; 50% : 50%. Dari karakteristiknya diambil dua nilai optimumnya yaitu; semen : fly ash = 80% : 20% dan 70% : 30%. Tahapan kedua campurannya dari material semen, fly ash, pasir, abu boiler, dan air. Vareabel pada pembuatan paving block ini adalah komposisi abu boiler terhadap berat pasir yaitu : 2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%.dengan komponen semen : fly ash = 80% : 20% dan 70% :30%. Tahapan kedua inilah pembuatan paving block yang diteliti dan didapat karakteristik optimumnya pada komposisi semen 80%, fly ash 20%, abu boiler 7,5% dari berat pasir diperoleh hasil pengukuran : densitas = 2,11 gr/cm3; serapan air = 5,32%; kuat tekan = 8,35 MPa; kuat patah = 3,0 MPa; kekerasan = 116 HB.
Serta dari hasil pengujian abu boiler sebagai subsitusi pasir diperoleh komposisi optimum untuk campuran semen 70%, fly ash 30%, abu boiler 5% dari berat pasir diperoleh hasil pengukuran : densitas = 2,05 gr/cm ; serapan air = 7,94%; kuat tekan = 8,78 MPa; kuat patah = 3,25 MPa; kekerasan = 118 HB. Type Paving Block bertype M-D digunakan untuk taman, menurut SNI – 3 – 0691 – 1996 type M-D untuk taman dengan kuat tekan 8,5 MPa – 10 MPa. Hasil pengamatan dengan menggunakan mikroskop optik terlihat jelas butiran abu boiler berwarna kebiruan dan butiran fly ash berwarna kecoklatan dan kedua butiran tersebut terlihat semakin membesar setelah sampel direndam dengan air, yang berarti bila sampel direndam dengan air kekuatannya makin berkurang.
3
Kata kunci : Paving block, fly ash, abu boiler, semen, pasir, pengadukan manual.
THE MAKING OF PAVING BLOCK USING FROM BOILER ASH
WASTE PKS GUNUNG BAYU FOR THE MATERIAL WITH THE
ALTERNATIVE GLUE OF PLTU SIBOLGA FLY ASH WASTE AS
ABSTRACT
There are two steps of paving block making in this research, first is the mixture of materials cements, fly ash, sand, and water. The variable of this paving block making is the composition of fly ash: 0% : 100% ; 10% : 90%; 20% : 80%; 30% : 70%; 40% : 60%; 50% : 50%. From the characteristics, we get can get two optimum value they are; cement : fly ash = 80% : 20% and 70% : 30%. The next step of the mixture is materials cements, fly ash, sand, boiler ash, and water. The variable of the paving block making is composition of boiler ash toward weight of sand: 2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%. With cements components : fly ash = 80% : 20% and 70% : 30%. This second step shows the paving block making research and the optimum characteristics to the cements composition 80%, fly ash 20%, boiler ash 7,5% from the weight gained from the measurement : density = 2,11 gr/cm3 ; water absorption = 5,32%; compressive strength = 8,35 MPa; flexural strength = 3,0 MPa; hardness = 116 HB. After the test of the boiler ash has been done it is known that the optimum composition for the mixture of cement 70%, fly ash 30%, boiler ash 5% from the weight of sand we can get the measurement : density =2,05 gr/cm3 ; water absorption=7,94%; compressive strength = 8,78 MPa; flexural strength = 3,25 MPa ; hardness = 118 HB. The type of typed paving block M-D is used for the park, according to SNI – 3 – 0691 – 1996 type M-D for parks hold the compressive strength 8,5 MPa – 10 MPa. The result of the research with the optical Microsoft, it is clear that the pieces of boiler ash has the bluish color, and the pieces of fly ash has the color of brownish and both of the pieces look bigger. After the sample is soaked with water, this means if the sample is soaked with water the strength on it will be less strong.
Key words: paving block, fly ash, boiler ash, cement, sand, stirring manually.
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK ii ABSTRACT iii DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR xDAFTAR LAMPIRAN xii
BAB. 1 PENDAHULUAN 1. 1.1. Latar Belakang 1. 1.2. Perumusan Masalah 4. 1.3. Tujuan Penelitian 4. 1.4. Manfaat Penelitian 5. 1.5. Batasan Masalah 5.
BAB. II TINJAUAN PUSTAKA 6.
2.1. Limbah Padat Abu Terbang Batubara (fly ash) 6.
2.2. Limbah Padat PKS Berupa Abu Boiler 8.
2.3. Pasir 10.
2.4. Semen 10.
2.5. Paving Block 11.
2.6. Pengujian Fisik 14.
2.6.1. Kuat Takan ( Compressive Strength) 14.
2.6.2. Kuat Patah ( Flexural Stength) 15.
2.6.3. Densitas Dan Serapan Air 16
BAB. III. METODOLOGI PENELITIAN 17.
3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian 17.
3.2. Alat Dan Bahan 17.
3.3. Prosedur Peneletian 21.
3.4. Vareabel Dan Parameter Penelitian 24.
3.5. Alat Pengumpulan Data Penelitian 24.
3.6. Pengolahan Bahan 25.
3.6.1. Pengayakan Bahan 25.
3.6.2. Pencampuran Bahan 26.
3.6.3. Pembentukan Sampel 26.
3.6.4. Pengujian Sampel 28.
BAB. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 31.
4.1. Densitas ( Density ) 32.
4.2. Penyerapan Air ( Water Absorption ) 36.
4.3. Kuat Tekan ( Compressive Strength ) 40.
4.4. Kuat Patah ( Flexural Strength ) 44.
4.5. Kekerasan 48.
4.6. Pengamatan Mikrostruktur Sampel Dengan menggunakan Mikroskop Optik 52.
BAB. V. KESIMPULAN DAN SARAN 54.
5.1. Kesimpulan 54.
5.2. Saran 56.
DAFTAR PUSTAKA. 57.
Lampiran. 59
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
3.1. Sampel Jenis A, Komposisi semen,fly ash, pair dan air 19.
3.2. Sampel Jenis B, Komposisi semen (80%), fly ash (20%) 20.
3.3. Sampel Jenis C, Komposisi semen (70%), fly ash (30%) 20.
A.1. Sampel A, Pengukuran dan Perhitungan Densitas 60.
A.2. Sampel B, Pengukuran dan Perhitungan Densitas 60
A.3. Sampel C, Pengukuran dan Perhitungan Densitas 61
B.1. Sampel A, Pengukuran dan Perhitungan Serapan Air 62.
B.2. Sampel B, Pengukuran dan Perhitungan Serapan Air 63
B.3. Sampel C, Pengukuran dan Perhitungan Serapan Air 63
.. C.1. Sampel A, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Tekan. 64.
C.2. Sampel B, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Tekan 65
C.3. Sampel C, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Tekan. 65
D.1. Sampel A, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Patah 66.
D.2. Sampel B, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Patah. 67
D.3. Sampel C, Pengukuran dan Perhitungan Kuat Patah 67
E.1. Sampel A, Pengukuran dan Perhitungan Kekerasan 68.
E.2. Sampel B, Pengukuran dan Perhitungan Kekerasan. .69
E.3. Sampel C, Pengukuran dan Perhitungan Kekerasan. 69
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
2.6.1. Kuat Tekan 14.
2.6.2. Kuat Patah 15.
3.3.A. Skema Penelitian Sampel A 21.
3.3.B.. Skema Penelitian Sampel B 22.
3.3.C. Skema Penelitian Sampel C 23
4.1a. Grafik Densitas Sampel A 32.
4.1b. Grafik Densitas Sampel B 33.
4.1c. Grafik Densitas Sampel C. 34.
4.1d. Grafik Densitas Sampel B dan C 35.
4.2a. Grafik Serapan Air Sampel A 36.
4.2b. Grafik Serapan Air Sampel B . 37.
4.2c. Grafik Serapan Air Sampel C 38.
4.2d. Grafik Serapan Air Sampel B dan C 39.
4.3a. Grafik Kuat Tekan Sampel A 40.
4.3b. Grafik Kuat Tekan Sampel B 41.
4.3c. Grafik Kuat Tekan Sampel C 42.
4.3d. Grafik Kuat Tekan Sampel B dan C 43.
4.4a. Grafik Kuat Patah Sampel A 44.
4.4b. Grafik Kuat Patah Sampel B 45.
4.4c. Grafik Kuat Patah Sampel C 46.
4.4d. Grafik Kuat Patah Sampel B dan C 47.
4.5a. Grafik Kekerasan Sampel A 48.
4.5b. Grafik Kekerasan Sampel B 49.
4.5d. Grafik Kekerasan Sampel B dan C 51.
4.6a. Foto Mikrostruktur sampel kering, pembesaran 100x 53
4.6b. Foto Mikrostruktur sampel kering, pembesaran 200x. 53
4.6c. Foto Mikrostruktur sampel basah, pembesaran 100x 53
4.6d. Foto Mikrostruktur sampel basah, pembesaran 200x. 53
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Lampiran
A Tabel Pengukuran Dan Perhitungan 59. B Gambar Bahan, Sampel, dan Alat Uji. 71. C Konversi, SNI, Ketentuan. 76.
