PENGARUH PENAMBAHAN ABU BOILER KELAPA SAWIT DALAM MENINGKATKAN KEKUATAN BETON
Oleh:
Remi Napitupulu NIM 409240029 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iii
PENGARUH PENAMBAHAN ABU BOILER KELAPA SAWIT DALAM MENINGKATKAN KEKUATAN BETON
Remi Napitupulu (409240029) ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi abu boiler kelapa sawit sebagai campuran terhadap kekuatan beton, mengetahui hasil pengujian mekanik pada beton dengan variasi campuran abu boiler kelapa sawit 2%, 5%, 8%, 10% dan beton normal, membandingkan hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan beton normal dan beton campuran abu boiler kelapa sawit sewaktu pengujian 7 hari, 14 hari, 28 hari dan membandingkan hasil penyerapan air pada beton campuran abu boiler kelapa sawit pada waktu beton umur 7 hari, 14 hari dan 28 hari.
Beton dibuat berbentuk kubus, pada penelitian ini perencanaan campuran beton yang akan dibuat adalah semen, pasir, kerikil dan air yaitu 1 : 2 : 3 : 0,5. Pada penelitian ini dibuat variasi komposisi abu boiler kelapa sawit sebesar 2%, 5%, 8%, dan 10% dengan cara menambah dan mengurangi berat semen yang digunakan. Setelah beton berumur 7 hari, 14 hari dan 28 hari maka dilakukan pengujian kuat tekan, dan penyerapan air.
vi
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan i
Daftar Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar ix
Daftar Tabel x
Daftar Lampiran xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Batasan Masalah... 4
1.3 Rumusan Masalah ... 4
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 5
BAB II TINJUAN PENELITIAN
2.1 Kerangka Teori 6
2.1.1 Beton 6
2.1.2 Karakteristik Beton 9
2.1.2.1 Kuat Tekan Beton 9
2.1.2.2 Penyerapan Air 11
2.1.2.3 Difraksi Sina-X (XRD) 11
2.1.3 Beton Normal 12
vii
2.1.5 Perawatan Beton (curing) 15
2.1.6 Kelapa Sawit 15
2.1.7 Boiler 17
2.1.7.1 Abu Boiler Kelapa Sawit 19
2.1.8 Semen 20
2.1.8.1 Semen Portland 21
2.1.8.2 Kadar Semen dan Faktor Air Semen (FAS) 24
2.1.8.3 Pozzolan 26
2.1.8.3.1 Pozzolan Alam 26
2.1.8.3.2 Pozzolan Buatan 26
2.1.9 Agregat 27
2.1.9.1 Agregat Halus 27
2.1.9.2 Agregat Kasar 30
2.1.10 Air 32
2.2 Kerangka Konseptual 33
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 36
3.2 Alat dan Bahan 36
3.2.1 Alat Penelitian 36
3.2.2 Bahan Penelitian 37
3.3 Variabel Parameter 37
3.4 Preparasi sampel 38
3.5 Pembuatan Sampel 39
3.6 Teknik Pembuatan Sampel 41
3.7 Prosedur Penelitian 43
viii
3.7.2 Pengujian Daya Serap Air 44
3.8 Tabel Data Pengamatan 44
3.8.1 Kuat Tekan 44
3.8.2 Penyerapan Air 45
3.9 Teknik Analisis Data 45
3.9.1 Teknik Analisis Pengujian Kuat Tekan 45 3.9.2 Teknik Analisis Pengujian Penyerapan Air 47
3.10 Diagram Alir Penelitian 49
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 51
4.1.1 Kuat Tekan 51
4.1.1.1 Kuat Tekan pada Umur 7 Hari 51 4.1.1.2 Kuat Tekan Pada Umur 14 Hari 53 4.1.1.3 Kuat Tekan Pada Umur 28 Hari 54
4.1.2 Penyerapan Air 56
4.2 Pembahasan 58
4.2.1 Kuat Tekan Beton 58
4.2.2 Penyerapan Air 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 59
5.2 Saran 60
DAFTAR PUSTAKA 60
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Table 2.1 Perbandingan Kuat Tekan antara Silinder dan Kubus (hari) 11
Table 2.2 Kelas dan Mutu Beton 14
Tabel 2.3 Unsur kimia abu boiler kelapa sawit 19 Tabel 2.4 Jenis- jenis semen Portland 22 Table 2.5 Jenis-jenis Semen Pagai Maortland Berdasarkan Komposisi
Kimia (%) 23
Table 2.6 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan FAS Maks untuk Berbagai Macam Pembetonan dalam Lingkungan Khusus. 25 Table 2.7 Persyaratan Kimia Pozzolan 26 Table 2.8 Batas Gradasi Agregat Halus 29 Table 2.9 Susunan besaran butiran agregat kasar (ASTM, 1991) 31 Table 3.1 Alat- Alat Penelitian 36
Table 3.2 Bahan Penelitian 37
Table 3.3 Komposisi adukan beton rencana dan agregat 38 Tabel 3.4 Faktor Perlakuan Campuran Abu Bioler Kelapa
Sawit dan Semen 39
Tabel 3.5 Rancangan Penelitian Sampel Dengan Abu Boiler Kelap Sawit 40 Tabel 3.6 Rancangan Penelitian Pembuatan Sampel tanpa
Abu Boiler Kelapa Sawit 41
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Mesin Uji Tekan 9
Gambar 2.2 Testing Strength 10
Gambar 2.3 Cetakan beton berbentuk kubus 10 Gambar 2.4 Pantulan sinar-X oleh bidang atom S1S1 dan S2S2
terpisah pada jarak d 13
Gambar 2.5 Kelapa Sawit dan Hasilnya 16
Gambar 2.6 Skema Boiler 18
Gambar 2.8 Cangkang Kelapa Sawit 19
Gambar 3.1 foto Cetakan Sampel 38
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian 50 Gambar 4.1 Grafik Kuat Tekan Beton Umur 7 Hari 52 Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Beton Umur 14 Hari 54 Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari 55
Gambar 4.4 Grafik Penyerapan Air 57
Gambar 4.5 Grafik Keseluruhan Kuat Tekan Beton Normal dan Abu
Boiler Kelapa Sawit Terhadap Waktu Pengujian 58 Gambar 4.6 Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan Abu Boiler
Kelapa Sawit Sewaktu Pengujian 7 hari 59 Gambar 4.7 Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan Abu Boiler
Kelapa Sawit Sewaktu Pengujian 14 hari 60 Gambar 4.8 Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan Abu Boiler
Kelapa Sawit Sewaktu Pengujian 28 hari 61 Gambar 4.9 Grafik penyerapan air beton
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belekang
Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang banyak digunakan dalam pelaksanaan struktur bangunan modern. Beton diperoleh dengan cara mencampurkan semen portland, air dan agregat dan kadang-kadang bahan tambahan (admixture) yang berupa bahan kimia, serat, bahan non kimia dengan perbandingan tertentu (Dipohusodo, 1996). Penggunaan beton pada dasarnya memiliki keunggulan-keunggulan diantaranya memiliki kuat tekan yang tinggi, perawatan dan pembentukan yang mudah, serta mudah mendapatkan bahan penyusunnya. Berbagai upaya telah dilakukan penelitian guna memperoleh kemajuan dalam teknologi beton yakni penambahan bahan admixture yang bertujuan mengurangi pemakaian semen agar lebih ekonomis, namun tidak menghilangkan sifat dari karakteristik beton itu sendiri. Upaya yang telah dilakukan tersebut adalah pemanfaatan terhadap limbah buangan agrikultur dan industri yang tidak digunakan semaksimal mungkin.
Berdasarkan data didunia, Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang terbesar di dunia yang memiliki kekayaan alam dari struktur perkebunan diantaranya adalah perkebunan kelapa sawit. Hampir seluruh daerah di Indonesia memiliki lahan kelapa sawit yang luas dan tidak menutup kemungkinan limbah kelapa sawit akan melimpah pula.
2
berlapis. Perkembangan industri sawit yang terus meningkat akan berdampak pada limbah yang dihasilkan dari pengolahan Tandan Buah Segar (TBS). Limbah ini
adalah sisa produksi minyak sawit kasar berupa tandan kosong, sabut dan cangkang
(batok) sawit. Limbah padat berupa sabut digunakan sebagai bahan bakar ketel
(boiler) untuk menghasilkan energi mekanik dan panas. Masalah yang kemudian
timbul adalah sisa dari pembakaran pada ketel (boiler) berupa abu dengan jumlah
yang terus meningkat sepanjang tahun yang sampai sekarang masih belum
termanfaatkan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan (Graille dkk, 1985) ternyata
limbah abu sawit banyak mengandung unsur silika (SiO2) yang merupakan bahan
pozzolanic.
Menurut hasil penelitian (Pratomo, 2001, dalam Muhardi dkk, 2004)
diketahui bahwa abu kelapa sawit dari sisa pembakaran serabut buah kelapa sawit
mengandung unsur kimia Silika (SiO2) sebanyak 31,45% dan unsur Kapur (CaO)
sebanyak 15,2 (Ermiyati, 2007). Abu sawit yang akan digunakan dalam penelitian ini
adalah abu terbang boiler industri sawit, sisa pembakaran yang ditangkap kemudian
dikeringkan dan disaring untuk digunakan sebagai bahan campuran beton. Abu sawit
tersebut diperoleh dari Pabrik Kelapa Sawit (PKS) PT.
Jika unsur Silika ( ) ditambah dengan campuran beton, maka unsur Silika tersebut akan bereaksi dengan kapur bebas yang merupakan unsur lemah dalam beton menjadi gel CSH baru. Gel CSH merupakan unsur utama yang mempengaruhi kekuatan pasta semen dan kekuatan beton. Dalam hal ini, penulis ingin meneliti satu limbah dari pabrik kelapa sawit yaitu Abu Boiler Kelapa Sawit yang terdapat pada mesin boiler sebagai penguat campuran semen.
3
Abu boiler kelapa sawit adalah abu yang telah mengalami proses penggilingan dari kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat buah pada suhu 500 – 700 oC pada dapur tungku boiler yang dimanfaatkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), dari pembakaran tersebut diperoleh abu boiler
Abu boiler kelapa sawit merupakan biomass dengan kandungan silika (SiO
2) yang potensial dimanfaatkan. Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan abu yang berwarna putih – keabuaban akibat pembakaran dengan suhu yang tinggi dengan kandungan silika 71,14%. Adapun pemilihan abu boiler kelapa sawit sebagai bahan campuran semen pada beton, yaitu :
1. Pengadaannya cukup mudah dan murah sehingga bila ditinjau dari segi ekonomis akan lebih menguntungkan.
2. Abu boiler kelapa sawit sisa pembakaran cangkang dari Pabrik Kelapa Sawit cukup melimpah.
3. Abu boiler kelapa sawit memiliki kandungan Silika (SiO
2) yang cukup tinggi dapat menjadi patokan terhadap bahan campuran semen tanpa mengurangi kualitas beton.
4. Pemilihan abu boiler kelapa sawit sebagai campuran semen yang memiliki Silika (SiO
2 ) cukup tinggi merupakan pengikat agregat yang baik.
4
1.2 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah :
1. Menerangkan secara rinci pembuatan beton dengan menggunakan abu boiler kelapa sawit sebagai bahan campuran.
2. Menjelaskan secara garis besar fungsi abu boiler kelapa sawit sebagai campuran dalam pembuatan beton.
3. Melakukan pengujian kekuatan fisik pada campuran beton yang meliputi: a. Pengujian Kuat Tekanan Beton.
b. Pengujian Penyerapan Air.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini dapat dijabarkan sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh komposisi abu boiler kelapa sawit sebagi campuran terhadap kekuatan beton?
2. Bagaimana hasil pengujian mekanik pada beton dengan variasi campuran abu boiler kelapa sawit 2%, 5%, 8%, 10% dan beton normal?
3. Bagaimana perbandingan hasil kekuatan beton normal dengan beton campuran abu boiler kalapa sawit pada waktu beton umur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari?
4. Bagaiman perbandingan hasil penyerapan air pada beton normal dengan beton campuran abu boiler kalapa sawit pada waktu beton umur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari?
1.4 Tujuan Penelitian
5
2. Untuk mengetahui hasil pengujian mekanik pada beton dengan variasi campuran abu boiler kelapa sawit 2%, 5%, 8%, 10% dan beton normal. 3. Membandingkan hasil kekuatan beton normal dengan beton campuran abu
boiler kalapa sawit pada waktu beton umur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari. 4. Membandingkan hasil penyerapan air pada beton normal dengan beton
campuran abu boiler kalapa sawit pada waktu beton umur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari.
1.5 Manfaat Penilitian
64
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari data dan pembahasan di atas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu:
1. Semakin besar penambahan abu boiler kelapa sawit pada beton maka kuat tekan beton yang dihasilkan semakin besar pula. Kuat tekan beton tertinggi pada pengujian 28 hari berada pada komposisi beton abu boiler kelapa sawit 10% yaitu 242,96 Kg/cm2.
2. Hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan beton abu boiler kelapa sawit pada komposisi 2%, 5%, 8% dan 10% sewaktu pengujian 28 hari yaitu 178,37 Kg/cm2; 178,37 Kg/cm2; 175,40 Kg/cm2; dan 242,96 Kg/m2 dari hasil yang diperoleh makan di dapat kuat tekan tertinggi adalah pada komposisi 10% yaitu 242,96 Kg/cm2, sedangkan beton normal pada umur 28 hari yaitu 234,07 Kg/cm2.
3. Perbandingan hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan beton, diperoleh kuat tekan beton tertinggi pada komposisi 10% abu boiler kelapa sawit sewaktu pengujian 28 hari yaitu 242,96 Kg/cm2. Dengan hasil yang diperoleh maka beton dapat digunakan pada pemkaian perumahan, jembatan dan bendungan sedangkan pada beton normal kuat tekan tertinggi terjadi sewaktu pengujian 14 hari yaitu 234,07 Kg/cm2.
65
5.2. Saran
1. Perlu diteliti lebih lanjut optimasi penambahan jumlah abu boiler kelapa sawit dan bahan pengisi untuk mendapatkan nilai yang optimal.
66
DAFTAR PUSTAKA
Anonim., (2009, 2011), Permintaan Tinggi RI Impor Semen, http://us.finance.detik.com/read.htm (akses Maret 2013)
Agustina, P., (2008), Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Campuran Dalam Peningkatan Kekuatan Beton, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
Daryanto, (1994), Pengetahuan Tehnik Bangunan, Penerbit Rineka Cipta, Jakarta. Dipohusodo, I., (1996), Struktur Beton Bertulang, Penerbit Rineka Cipta, Jakarta. Edward, G.N., (1998), Beton Bertulang, Penerbit Rineka Cipta, Jakarta.
George, W., (1993), Perencanaan Struktur Beton Bertulang, Penerbit PT.Pradanya Paramita, Jakarta.
Kartini, W., (2007), Penggunaan Serat Polypropylene Untuk Meningkatkan Kuat Tarik Belah Beton, Jurnal Rekayasa Perencanaan, vol 4.No.1
Lakum, K.C (2009), Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Campuran Untuk Peningkatan Kekuatan Beton., Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Murdock, L.J., dan Brook, K.M., (1991), Bahan-Bahan dan Praktek Beton, edisi keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Mulyono, T., (2003, 2004, 2005), Teknologi Beton, Penerbit : Andi, Yogyakarta. Nawy, G., dan Edward, (1989), Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar,
Terjemahan Oleh Bambang Suryatmono, Penerbit PT.Eresco, Bandung. Nugraha, P., dan Antoni, (2007), Teknologi Beton dari Material Pembuatan ke
Beton Kinerja Tinggi, Penerbit: Andi, Yogyakarta.
Pujianto, As’at., Tri Retno, Y.S., dan Ariska,O., (2009), Beton Mutu tinggi Admixture Superplastiziser dan Aditif Silicafume, Jurusan Tehnik Sipil Fakultas Tehnik Universitas Muhammadiyah, Yogyakarta.
Rais,A., (2007), Pengaruh Air Payau Terhadap Beton yang Memakai Semen Padang di Kota padang Sumatra Barat, Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatra Utara, Medan.
67
Sudipta, I.G.K., dan Sudarsana, K., (2009), Permeabilitas Beton dengan Penambahan Styrofoam, Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol 13.No.2, Juli 2009 Sulistiyono, E., (2005), Kajian Proses Ekstraksi Unsur Besi dari Pasir Kuarsa,
Pusat Penelitian Metalurgi LIPI, Serpong.
