Pembuatan dan Uji Karakteristik Material Beton Ringan (Concrete Foam) yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik

(1)

Pembuatan dan Uji Karakteristik Material Beton Ringan (Concrete Foam) yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Akibat Beban Statik

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Andreas Gorga Siregar 080401073

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013

(2)

2

PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT

SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK

Telah disetujui Seminar pada:

Periode 648, Hari/ Tanggal: Rabu/ 28 Agustus 2013

Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing

NIP. 1964 1024 19920 31001 Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME

Universitas Sumatera Utara

(3)

PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT

SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK

Telah disetujui Seminar pada:

Periode 648, Hari/ Tanggal: Rabu/ 28 Agustus 2013

Disetujui Oleh:

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Ir. Tugiman, MT

NIP. 1957 04121985031004 NIP. 194910121981031002 Ir. Mulfi Hazwi, M. Sc

(4)

4

PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE FOAM) YANG DIPERKUAT

SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK

ANDREAS GORGA SIREGAR NIM 080401073

Diketahui / Disahkan : DisetujuiOleh:

DepartemenTeknikMesin DosenPembimbing,

FakultasteknikUSU Ketua,

Dr. Ing. Ir. IkhwansyahIsranuri

NIP. 1964 1224 1992 111001 NIP. 1964 1024 19920 31001

Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME

(5)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA: 2107 /TS/2013 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL.: / /2013

MEDAN PARAF :

SPESIFIKASI : PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE MATRIX COMPOSITE) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK.

DIBERIKAN TANGGAL : 10 Desember 2012 SELESAI TANGGAL :

MEDAN, 20 Juni 2013 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

TUGAS SARJANA

N A M A : ANDREAS GORGA SIREGAR

N I M : 08 0401 073

MATA PELAJARAN : PERANCANGAN DIE

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

NIP.1964 1224 1992 111001 NIP.1964 1024 19920 31001 Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME

(6)

6 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN

KARTU BIMBINGAN NO : 2107 / TS / 2013 TUGAS SARJANA MAHASISWA

Sub. Program studi : Konversi energi / Teknik Produksi Bidang tugas : Perancangan Die

Judul tugas : PEMBUATAN DAN UJI KARAKTERISTIK MATERIAL BETON RINGAN (CONCRETE MATRIX COMPOSITE) YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK

Diberikan tanggal : 10 Desember 2012 Selesai tanggal :

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Bustami Nama MHS : Andreas Gorga S.

N.I.M : 080401073

NO. Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda tangan Dosen pemb.

1. 10 Desember 2012 Pengajuan tugas skripsi dan pemberian tugas 2. 14Desember 2012 Melakukan studi literatur

3. 17 Desember 2012 Pembuatan material concrete matrix composite 4. 18 Februari 2013 Pengujian material concrete matrix composite 5. 19 Februari 2013 Pengambilan data lapangan di lab. IFRC 6. 23 Februari 2013 Asistensi laporan data lapangan 7. 24 Februari 2013 Asistensi BAB I dan II

8. 26 Februari 2013 Asistensi perbaikan BAB II 9. 04 Maret 2013 Asistensi BAB III

10. 14 Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB III 11. 23 Maret 2013 Asistensi BAB IV

12. 28 Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB IV 13. 4 April 2013 Asistensi BAB V

14. 9 April 2013 Asistensi perbaikan BAB V 15. 02 Mei 2013 Melengkapi laporan skripsi 16. 20 Juni 2013 ACC seminar

Catatan :

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Setiap asistensi

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi

3. Kartu ini harus dikembalikan ke departemen, bila kegiatan Asistensi telah selesai

Diketahui,

Ketua Departemen Teknik Mesin,

F.T. U.S.U

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

NIP.1964 1224 1992 111001

(7)

ABSTRAK

Indonesia merupakan salah satu produsen kelapa sawit terbesar di dunia. Selama ini tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang merupakan hasil dari pengolahan kelapa sawit hanya digunakan sebagai pupuk. Pada penelitian ini dilakukan riset yang akan menambah nilai ekonomis dari tandan kosong kelapa sawit. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan proses pembuatan yang sesuai dengan kemampuan beton, mendapatkan komposisi material yang sesuai dengan kemampuan beton, serta mendapatkan tegangan dan regangan struktur beton ringan yang diperkuat serat TKKS akibat bebat statik. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji yang telah dihasilkan adalah pengujian tarik belah. Dari hasil penelitian ini didapat kesimpulan bahwa perbandingan antara tinggi cetakan dengan volume bahan campuran material beton ringan (Concrete Matrix Composite) adalah 1:0,75. Komposisi material dari beton ringan (Concrete Matrix Composite) yang terbaik adalah komposisi 7: semen 32,5%; pasir 32,5%;

air 15,1%; blowing agent 17,6%; serat TKKS 2,3%. Hasil dari pengujian tarik belah diperoleh nilai tegangan adalah 0,18 MPa dan regangannya adalah 0,0015415.

Kata kunci: beton ringan, concrete matrix composite, komposit, polymeric foam.

(8)

8

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Allah atas segala karunia-Nya yang senantiasa di berikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi sarjana Teknik di Departemen Teknik mesin fakultas teknik universitas sumatera utara.

Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah material teknik,yaitu

”

Studi Experimental dan Analisa Respon Material Beton Ringan

(Concrete Matrix Composite) yang Diperkuat Serat Tandan

Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik”.

Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih :

1. Kedua orang tua tercinta atas segala pengorbanan dan doanya yang tidak tergantikan.

2. Kepada abang dan kakak yang telah banyak memberikan dukungan baik dalam bentuk moril, materil dan doa

3. Bapak prof. Dr. Ir. Bustami syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Syahril Gultom, MT selaku ketua dan sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

(9)

5. Bapak Zulfikar, ST. MT dan semua tim riset IFRC yang telah membantu dan sebagai tempat diskusi.

6. Bapak/Ibu staf pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Tenik USU.

7. Sony Arapen Sembiring yang telah sabar menemani menyelesaikan skripsi ini.

8. Peter Manurung dan Kita untuk segalanya.

9. Teman – teman stambuk 2008 yang selalu ada menghibur dan berbagi dalam segalanya tanpa terkecuali.

Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pad khususnya.

Medan,

Andreas Gorga Siregar NIM : 080401073

(10)

10 DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PENGESAHAN

SPESIFIKASI TUGAS

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR NOTASI ... viii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan dan Batasan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.3.1 Tujuan Umum ... 4

1.3.2 Tujuan Khusus ... 4

1.4 Keluaran Skripsi ... 5

1.5 Sistematika Penulisan ... 5

1.6 Metodologi Penelitian ... 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 8

2.1 Pendahuluan ... 8

2.2 Beton ... 8

2.3 Polimer ... 14

2.4 Material Komposit ... 16

2.4.1 Klasifikasi Material Komposit ... 18

(11)

2.4.2 Material Concrete Matrix Composite ... 21

2.4.3 Teknik Pembuatan Material Komposit ... 25

2.5 Densitas ... 26

2.6 Teori Elastisitas ... 26

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 30

3.1 Tempat dan Waktu ... 30

3.1.1 Tempat ... 30

3.1.2 Waktu ... 30

3.2 Metode pembuatan spesimen ... 30

3.2.1 Persiapan alat dan bahan ... 30

3.2.1.1 Peralatan ... 31

3.2.1.2 Bahan ... 36

3.3 Proses Pembuatan Serat TKKS ... 39

3.4 Metode Pembuatan Concrete Matrix Composite ... ... 40

3.5 Prosedur Pengujian Tarik Belah ... 42

3.6 Kerangka Kegiatan ... 43

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 45

4.1 Pendahuluan ... 45

4.2 Pembuatan Material Concrete Matrix Composite ... ... 45

4.3 Komposisi Material ... 46

4.4 Pengujian Tarik Belah ... 47

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 51

5.1. Kesimpulan ... 51

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(12)

12 DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Fasa-fasa pembentuk komposit ... 16

Gambar 2.2 Klasifikasi struktur komposit. ... 19

Gambar 2.3 Serat TKKS yang telah dihaluskan ... 25

Gambar 2.4 Grafik tegangan terhadap regangan beton. ... 29

Gambar 3.1 Gunting . ... 32

Gambar 3.2 Ayakan ... 32

Gambar 3.3 Ember plastik ... 32

Gambar 3.4 Cetakan ... 33

Gambar 3.5 Timbangan ... 33

Gambar 3.6 Sendok Plastik ... 33

Gambar 3.7 Sekop ... 34

Gambar 3.8 Gelas ukur ... 34

Gambar 3.9 Gelas Plastik ... 34

Gambar 3.10 Oli ... 35

Gambar 3.11 Mesin Penghalus Serat ... 35

Gambar 3.12 Alat Pengering ... 36

Gambar 3.13 Sarung Tangan Karet ... 36

Gambar 3.14 Diagram alir pembuatan serat TKKS ... 37

Gambar 3.15 Spesimen silinder ... 40

Gambar 3.16 Diagram alir proses pembuatan concrete foam ... 41

Gambar 3.17 Diagram alir penelitian ... 44

Gambar 4.1 Benda Uji dengan cetakan I ... 46

Gambar 4.2 Grafik Tegangan terhadap regangan K1... ... 48

Gambar 4.3 Grafik Tegangan terhadap regangan K2 ... 48

Gambar 4.4 Grafik Tegangan terhadap regangan K3 ... 49

Gambar 4.5 Grafik perbandingan tegangan terhadap regangan seluruh komposisi ... 50

(13)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ... 24

Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit (lanjutan) ... 25

Tabel 3.1 Lokasi dan aktifitas penelitian ... 29

Tabel 3.2 Alat dan Bahan ... 30

Tabel 3.3 Spesifikasi mesin penghalus serat . ... 34

Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS ... 39

Tabel 4.1 Komposisi Material ... 45

Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi ... 46

Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik belah ... 49

(14)

14 DAFTAR NOTASI

Simbol Nama Keterangan Satuan

A - luas penampang m²

m - massa kg

g - grafitasi (9,81) m/s²

ρ rho massa jenis kg/m³

E - modulus elastisitas N/m²

σ sigma tegangan N/m²

F - gaya N

L - panjang m

ε ebsilon penguluran m

Δ delta perubahan -

L0 - panjang mula-mula m