KAJIAN AWAL PEMANFAATAN ABU AMPAS TEBU SEBAGAI
BAHAN SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON BERBASIS
SEMEN PORTLAND TIPE I
Tugas Akhir Sarjana
Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan Program Strata-1 Program Studi Teknik Material
Oleh: Jan Tagor
13703024
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2 0 0 8
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir
KAJIAN AWAL PEMANFAATAN ABU AMPAS TEBU SEBAGAI
BAHAN SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON BERBASIS
SEMEN PORTLAND TIPE I
Diajukan untuk memenuhi persyaratan akademik dalam menempuh ujian sarjana strata satu Program Studi Teknik Material ITB
Oleh :
Jan Tagor 13703024
Mengetahui dan Menyetujui
Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra NIP. 131284857
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144
TUGAS SARJANA
Diberikan kepada : Jan Tagor
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra Jangka Waktu Penyelesaian : 7 (tujuh) bulan
Judul : Kajian Awal Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Bahan Substitusi Parsial Semen Pada Beton Berbasis Semen Portland Tipe I
Tujuan Penelitian : Mempelajari pengaruh penggunaan abu ampas tebu sebagai bahan substitusi parsial semen terhadap kekuatan tekan beton.
Bandung, Februari 2008 Pembimbing
Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra NIP. 131284857
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas penyertaan dan pertolongan-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Setelah melalui perjalanan panjang dan berbagai rintangan, akhirnya tugas akhir dengan judul, ” Kajian Awal Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Bahan Substitusi Parsial Semen Pada Beton Berbasis Semen Portland Tipe I ”, selesai penulis lakukan. Dalam tugas akhir ini penulis membahas tentang pemanfaatan abu ampas tebu yang merupakan limbah pada industri gula sebagai bahan substitusi semen dalam campuran beton.
Dalam proses penyusunan dan penulisan tugas akhir ini penulis mendapat banyak bantuan, dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Keluarga tercinta, Bapak, Mama, Kakak dan Abang yang telah memberikan dorongan dan doa.
2. Bapak Dr.Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra, dosen pembimbing Tugas Akhir Sarjana. 3. Bapak Dr.Ir Bambang Widyanto, selaku Ketua Program Studi Teknik Material yang
telah memberikan izin pelaksanaan tugas akhir ini.
4. Bapak Dr.Ir Husaini Ardy, selaku dosen wali penulis atas semua bantuannya selama penulis melakukan studi di Program Studi Teknik Material ITB.
5. Seluruh Dosen Staf Pengajar Program Studi Teknik Material yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingannya selama penulis menuntut ilmu di ITB.
6. Seluruh Staf TU Teknik Material dan Lab Logam : Teh Wiwi, Teh Iis, Teh Wulan, dan Pak Idrus.
7. Seluruh Staf Teknisi Lab logam dan Material : Pak Achmadi, Pak Jai, Pak Tatang, dan Pak Maskun.
8. Seluruh Staf Laboratorium Struktur dan Bahan Program Studi Teknik Sipil : Pak Tukirno, Pak Agus, Pak Ruswanto, Pak Darsono, dan staf lainnya yang telah membantu penulis.
9. Teman–teman di Teknik Material khususnya angkatan 2003, terima kasih atas persahabatan dan segala bantuan yang teman-teman berikan.
10.GCLK, terima kasih banyak untuk semuanya.
11.Teman-teman PSM-ITB 2003, Lido (GBUa..!), Novri, Andre, Lona, Uli, Siska, Petra, Rudi, Nael, Rael, Dono, Nila, Cimol, Sari, Dame, Vitta, Ronny, Khrisna, Kokoh, Budi, Billy, terima kasih untuk persahabatan, pengalaman dan susah senang kita bersama.
12.Teman-teman keluarga besar PSM-ITB dari seluruh angkatan, khususnya 2004 dan 2005. Hanya satu kata yang dapat kuucap : Terima kasih !!
13.Music, the most magical thing in this world...
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik atau saran demi kemajuan bersama sangat penulis harapkan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Bandung, Februari 2008
Penulis
ABSTRAK
Abu ampas tebu adalah abu yang diperoleh dari hasil pembakaran ampas tebu. Pada pabrik penghasil gula pasir, ampas tebu digunakan sebagai bahan bakar untuk boiler yang digunakan dalam proses pengolahan tebu. Sisa pembakaran ampas tebu ini berupa abu yang disinyalir memiliki kadar silika yang cukup tinggi sehingga dapat digunakan sebagai alternatif bahan substitusi semen dalam campuran beton. Abu ampas tebu yang digunakan di dalam penelitian ini disaring terlebih dahulu sebelum dipakai sebagai bahan campuran beton. Abu ampas tebu yang digunakan adalah yang lolos saringan 600 mm (0,6 μm). Selain proses penyaringan, abu ampas tebu tidak diproses lebih lanjut sebelum dimasukkan ke dalam campuran beton.
Dalam penelitian ini, efek penggunaan abu ampas tebu sebagai bahan substitusi semen terhadap kekuatan tekan beton akan diteliti. Persentase abu ampas tebu sebagai bahan substitusi semen yang direncanakan adalah 0 %, 5 %, 10 % serta 15 %. Perawatan (curing) beton dilakukan dengan media air selama waktu curing yang telah direncanakan. Kuat tekan beton yang menggunakan abu ampas tebu dibandingkan dengan kuat tekan beton normal (tanpa penambahan abu ampas tebu). Tiap komposisi beton yang dihasilkan diuji kekuatan tekannya pada umur 3 hari, 7 hari, 14 hari dan 28 hari.
Hasil pengujian kekuatan tekan beton menunjukkan bahwa penggunaan abu ampas tebu tidak memberi kontribusi yang positif terhadap kekuatan tekan beton. Dari seluruh sampel uji, beton normal memiliki nilai kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton dengan penambahan abu ampas tebu. Hal ini antara lain disebabkan oleh ukuran partikel serta tingkat kristalinitas abu ampas tebu yang digunakan.
ABSTRACT
Sugarcane bagasse ash can be defined as residue from the burning process of sugar cane bagasse. At the sugar mill, sugarcane bagasse is utilized as fuel for boilers used to process sugarcane. The burning process residue is mainly ash that contains considerably high silica content, therefore, it can be used as an alternative to substitute cement in concrete mixture. Sugarcane bagasse ash used in this research was previously sieved before utilized as concrete mixture constituent. Sugarcane bagasse ash that is used was one that passed a 600 mm (0,6 μm) sieve. Besides sieving, the ash was not furthermore processed before used at the concrete mixture.
In this research, the effect of using sugarcane bagasse ash as a substitution of cement to the compressive strength of concrete is evaluated. The substitution percentages are 0 %, 5%, 10% and 15%. Curing process was conducted in water as curing media for planned curing period. Compressive strength of concrete containing sugarcane bagasse ash was compared to that of normal concrete (without sugarcane bagasse ash addition). Each concrete composition was tested for its compressive strength at 3, 7, 14 and 28 days.
Compressive test result shows that utilization of sugarcane bagasse ash does not give positive contribution to the compressive strength of concrete. Of all samples, normal concrete have higher compressive strength compared to sugarcane bagasse ash concrete. This is caused by the sugarcane bagasse ash particle size and degree of crystallinity.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ………...iii
ABSTRACT ………..iv
DAFTAR ISI………..v
DAFTAR GAMBAR ...viii
DAFTAR TABEL……….ix DAFTAR GRAFIK. ………..x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan Penelitian ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Metodologi Penelitian... 3 1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TEORI DASAR ... 4
2.1 Beton ... 4
2.1.1 Semen... 4
2.1.2 Agregat... 9
2.1.3 Air ... 10
2.1.4 Admixtures... 11
2.2 Abu Ampas Tebu ... 12
2.3 Karakterisasi dan Pengujian... 14
2.3.1 Analisis Kimia Basah... 14
2.3.2 X-Ray Diffraction ( XRD ) ... 14
2.3.3 Scanning Electron Microscopy ( SEM ) ... 16
BAB III METODE PENELITIAN ... 17
3.1 Alat dan Bahan... 17
3.2 Diagram Alir Penelitian ... 18
3.3 Perancangan Percobaan ... 19
3.3.1 Proses Pengujian Keadaan Fisik Bahan-Bahan Beton... 19
3.3.1.1 Pemeriksaan Zat Organik Dalam Agregat Halus... 19
3.3.1.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Halus ... 20
3.3.1.3 Analisis Saringan ... 21
3.3.1.4 Pemeriksaan Berat Volume Agregat... 22
3.3.1.5 Pemeriksaan Kadar Air Agregat Kasar dan Halus ... ...23
3.3.1.6 Analisis Specific Gravity dan Absorbsi Agregat Halus ... ...23
3.3.2 Perencanaan Komposisi Bahan Campuran ( Mix Design ) Beton ... 24
3.4 Persiapan Benda Uji... 25
3.5 Pengujian Kuat Tekan Beton ... 26
3.6 X-Ray Diffraction ( XRD ) ... 27
3.7 Scanning Electron Microscopy ( SEM ) ... 27
BAB IV DATA DAN ANALISIS... .... ...28
4.1 Karakterisasi Abu Ampas Tebu ... …….………….28
4.1.1 Analisis Kimia Basah... 28
4.1.2 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 28
4.2 Pengujian Berat Volume Agregat... .... ...29
4.2.1 Agregat Halus ... 29 4.2.2 Agregat Kasar ... 30 4.3 Analisis Saringan ... 30 4.3.1 Agregat Halus ... 31 4.3.2 Agregat Kasar ... 32 vi
4.4 Pemeriksaan Kandungan Organik Agregat Halus ... 32
4.5 Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus ... 33
4.6 Pengujian Kadar Air Agregat... 33
4.6.1 Agregat Halus ... 33
4.6.2 Agregat Kasar ... 33
4.7 Pengujian Specific Gravity dan Absorbsi Agregat ... ….34
4.7.1 Agregat Halus ... 34
4.7.2 Agregat Kasar ... 34
4.8 Perencanaan Komposisi Bahan Campuran ( Mix Design ) Beton ... 35
4.9 Hasil Kuat Tekan Beton... 35
4.10 Analisis Pengamatan Secara Visual ( Visual Observation ) ... 42
4.11 Analisis Scanning Electron Microscopy ( SEM ) ... 44
4.12 Analisis X-Ray Diffraction ( XRD ) ... 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 50
5.1 Kesimpulan ... ...50
5.2 Saran ... ...50
DAFTAR PUSTAKA... ... xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses produksi semen……… 5
Gambar 2.2 Skema pengolahan tebu... 12
Gambar 2.3 Difraksi sinar-X oleh bidang – bidang atom... 15
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ...……… 19
Gambar 3.2 (a) Pembuatan larutan NaOH 3% (b) Verifikasi warna larutan agregat halus... 20
Gambar 3.3 Pengujian kadar lumpur agregat halus...………. 21
Gambar 3.4 Saringan agregat………..….….. 22
Gambar 3.5 Pengujian Berat Volume Agregat (a) Oven drying (b) Pemadatan… 22 Gambar 3.6 (a) Dehidrasi agregat dengan oven (b) agregat kasar kering oven (c) agregat halus kering oven ………...……... 23
Gambar 3.7 (a) Piknometer (b) Penimbangan piknometer dalam air... 24
Gambar 3.8 (a) Penimbangan bahan (b) Pencampuran (c) Pengecoran... 25
Gambar 3.9 (a) Pembukaan cetakan (b) Curing (c) Pengampelasan benda uji... 26
Gambar 3.10 Pengujian kuat tekan beton………... 26
Gambar 4.1 Hasil SEM abu ampas tebu... 28
Gambar 4.2 Ukuran partikel beberapa bahan sementisius[4]... 40
Gambar 4.3 Partikel tidak terbakar dalam beton... 41
Gambar 4.4 Pengamatan secara visual terhadap sampel uji tekan... 43
Gambar 4.5 Hasil SEM beton normal... 44
Gambar 4.6 Hasil SEM beton dengan 5 % abu ampas tebu... 45
Gambar 4.7 Hasil SEM beton dengan 10 % abu ampas tebu... 45
Gambar 4.8 Hasil SEM beton dengan 15 % abu ampas tebu... 46
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kandungan oksida pada semen portland………... 6
Tabel 2.2 Komposisi senyawa semen portland……….... 6
Tabel 2.3 Karakteristik senyawa penyusun semen...……….……….. 7
Tabel 2.4 Komposisi kimiawi beberapa bahan tambah ……….... 13
Tabel 4.1 Hasil analisis kimia basah... 28
Tabel 4.2 Spesifikasi wadah pengujian berat volume agregat... 29
Tabel 4.3 Hasil pengujian berat volume agregat halus... 30
Tabel 4.4 Hasil pengujian berat volume agregat kasar... 30
Tabel 4.5 Hasil pengujian saringan agregat halus... 31
Tabel 4.6 Hasil pengujian saringan agregat kasar... 32
Tabel 4.7 Hasil pengujian kandungan organik agregat halus... 33
Tabel 4.8 Hasil pengujian kadar lumpur agregat halus... 33
Tabel 4.9 Hasil pengujian kadar air agregat halus... 33
Tabel 4.10 Hasil pengujian kadar air agregat kasar... 34
Tabel 4.11 Hasil pengujian specific gravity dan absorpsi agregat halus... 34
Tabel 4.12 Hasil pengujian specific gravity dan absorpsi agregat kasar... 34
Tabel 4.13 Kuantitas bahan dalam campuran beto... 35
DAFTAR GRAFIK
Grafik 2.1 Kenaikan kekuatan berbanding waktu empat komponen kimia
semen portland………... 8
Grafik 4.1 Kurva distribusi ukuran agregat halus... 31
Grafik 4.2 Kurva distribusi ukuran agregat kasar... 32
Grafik 4.3 Fluktuasi nilai kuat tekan beton uji... 38
Grafik 4.4 Rata – rata kuat tekan beton... 38
Grafik 4.5 Hasil XRD gabungan (B1 dan B4)....... 47
Grafik 4.6 Hasil XRD beton normal....... 47
Grafik 4.7 Hasil XRD beton dengan 15 % abu ampas tebu....... 48
