PEMANFAATAN KALSINASI KAOLIN (
METAKAOLIN
)
SEBAGAI SUBSTITUSI SEBAGIAN SEMEN DENGAN
BAHAN TAMBAH SUPERPLASTICIZER TERDAHAP SIFAT
MEKANIK BETON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk
Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:
ANRICO BOY RIANSYAM
NIM: 12 0404 116
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PEMANFAATAN KALSINASI KAOLIN ( METAKAOLIN ) SEBAGAI SUBSTITUSI SEBAGIAN SEMEN DENGAN
BAHAN TAMBAH SUPERPLASTICIZER TERDAHAP SIFAT MEKANIK BETON
ABSTRAK
Beton dengan mutu yang baik dan ramah lingkungan dibutuhkan untuk mendirikan konstruksi bangunan. Perkembangan teknologi mutakhir dari masa ke masa dituntut untuk selalu memenuhi kebutuhan yang dapat memberikan pengaruh pada beton. Salah satu alternatif adalah dengan penambahan mineral metakaolin. Metakaolin mengandung banyak SiO2 dan Al2O3 yang merupakan unsur utama semen. Bahan tambah metakaolin diharapkan dapat menambah mutu beton, karena metakaolin bersifat seperti pozzolan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan beton dengan metakaolin dengan beton tanpa metakaolin.Bahan tambahan ini memiliki fungsi, yaitu menambah kekuatan beton seperti kuat tekan beton, kuat lentur.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggantian semen dengan metakaolin terhadap nilai slump, mutu kuat tekan beton, absorpsi beton dan kuat lentur beton. Komposisi penggantian semen dengan metakaolin sebanyak 7,5%, 12,5%, dan 17,5% dari berat semen. Sampel
yang digunakan adalah berbentuk silinder (Φ = 15 ; h = 30) dengan mutu beton
yang direncanakan 30 MPa. Jumlah sampel sebanyak 44 sampel, setiap variasi sebanyak 3 sampel untuk silinder dan 2 sample untuk balok dan sampel diuji pada umur 7, 21, dan 28 hari untuk silinder dan 28 hari untuk balok.
Dari hasil penelitian diperoleh kuat tekan tertinggi pada penambahan metakaolin yaitu pada variasi 12,5%untuk umur 28 hari sebesar 42,275 MPa. Kuat tekan terendah yaitu pada variasi normaluntuk umur 28 hari sebesar 32,083 MPa. Untuk pengujian absorpsi tertinggi yaitu variasi normal untuk umur 28 hari sebesar 0,333% dan absorpsi terendah pada variasi 7,5% untuk umur 28 hari sebesar 0,287%. Sedangkan pada pengujian modulus fraktur tertinggi yaitu pada variasi 12,5%untuk umur 28 hari sebesar 100,338 kg/cm2 dan modulus fraktur terendah pada variasi normal untuk umur 28 hari sebesar 73,509 kg/cm2. Momen lentur tertinggi pada variasi 12,5% metakaolin adalah 34708,8 kgcm, sedangkan momen lentur yang terendah pada variasi normal adalah 25453,8 kgcm. Pada pengujian slump test terjadi penurunan nilai slump terhadap beton subsitusi metakaolin.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul:
“Pemanfaatan Kalsinasi Kaolin ( Metakaolin ) Sebagai Substitusi Sebagian
Semen Dengan Bahan Tambah Superplasticizer Terhadap Sifat Mekanik
Beton”
Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyakmemberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenagadan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT dan Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku DosenPembanding dan Penguji, atas saran dan masukan yang di berikan kepadapenulis terhadap Tugas Akhir ini.
5. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknikUniversitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepadasaya.
7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: T. Rizky Nanda (sebagai Asistenlaboratorium pendamping), Bagus Hariawan, Zulfikar, ArifAffandi, Yashir Denhas, Wafi Muhammad, Thariq Mustaqa, Muhammad Zaelani, Ridwan, Rizky, Bagas, yang telah membantu memberi masukan dan mendukung selesainya tugas akhir ini.
8. Teristimewa untuk keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Elila Ernawati Siregar, SKM dan Erman Syam Tanjung yang telah memberikan doa,bimbingan, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atassegala pengorbanan, yang telah di berikan kepada saya. Tak lupa untuk kelima Saudari saya drg. Frisca Rhiyanthy, Lola Pebrianthy SST, dr. Monica Oktariyanthy, Erlinda Agriyanthy, Lisa Meiriyanthy.
10. Sahabat-sahabat terbaik saya, Rizky Ade Putra Hasibuan, Fauzy Nasution, Wahyudi Ali Napitupulu S.T, Wahyu Aprinanda, Zulfikar,S.T, Tengku Rizky Nanda S.T., Dio Mega Putri S.T, Mentari Rahma Sari, Sri Setiawati, S.T., Lintri julainy S.T, Rahmayanti Batubara, Siti Maisarah Lubis, Isfan Ardi Nasution S.P. Jerry Titaley.
11. Teman-teman yang luar biasa, Bembeng, Ridwan, Nirwan S.T., Windy, Dhani, Suyadi, Alfin S.T., Rudini S.T. dan teman-teman seperjuangan angkatan 2012.
12. Terpenting untuk adik-adik junior tim sukses stambuk 2015 (Fadli, Ajuhan, Ilham, Aceng, Farid, Taufiq, Bintang,); dan adik-adik lainnya yangtidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Mei 2017 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR NOTASI ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 4
1.6 Gambar Benda Uji ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Umum ... 6
2.2 Beton Segar ... 7
2.2.1 Kemudahan Pengerjaan ... 8
2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) ... 10
2.2.3 Pemisahan Air (Bleeding) ... 11
2.3 Beton Keras ... 12
2.3.2 Kuat Tarik Beton ... 17
2.4 Bahan Penyusun Beton ... 18
2.4.1 Semen ... 18
2.4.1.1 Semen Portland ... 19
2.4.1.2 Jenis-Jenis Semen Portland ... 20
2.4.1.3 Bahan Dasar Semen Portland ... 21
2.4.2 Agregat ... 22
2.4.2.1 Jenis Agregat... 22
2.4.3 Air... 26
2.4.4 Bahan Tambah... 27
2.4.4.1 Umum ... 27
2.4.4.2 Jenis dan Pengaruh Bahan Tambah Kimia ... 28
2.4.5 Master Glenium Ace 8590 ... 30
2.4.6 Kaolin ... 31
2.4.7 Metakaolin ... 34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 35
3.1 Umum ... 35
3.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton ... 37
3.2.1 Semen Portland ... 37
3.2.2 Agregat Halus ... 37
3.2.3 Agregat Kasar ... 40
3.2.4 Air... 43
3.2.6 Master Glenium Ace 8590 ... 44
3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ... 44
3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 45
3.5 Pembuatan Benda Uji ... 45
3.6 Perawatan (curing) beton ... 46
3.7 Penggunaan Master Glenium Ace 8590 ... 47
3.8 Pengujian Sample ... 47
3.8.1 Uji Kuat Tekan Beton ... 48
3.8.2 Uji Absorpsi Beton ... 49
3.8.3 Pengujian Kuat Lentur Beton (Flexure Test) ... 49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 50
4.1 Nilai Slump ... 51
4.2 Kuat Tekan Silinder Beton ... 52
4.3 Absorbsi Beton ... 58
4.4 Kuat Lentur (Flexure) Beton ... 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 75
5.1 Kesimpulan ... 76
5.2 Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA ... 78
LAMPIRAN ...
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Benda uji silinder ... 5
Gambar 1.2 Benda uji balok... 5
Gambar 2.1 Kerucut abrams ... 9
Gambar 2.2 Slump sebenarnya ... 9
Gambar 2.3 Slump geser ... 10
Gambar 2.4 Slump runtuh ... 10
Gambar 2.5 Model benda uji silinder ... 13
Gambar 2.6 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya ... 14
Gambar 2.7Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton ... 15
Gambar 2.8Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagaitipe Portland semen... 15
Gambar 2.9Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama ... 16
Gambar 2.10Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton ... 17
Gambar 2.11Bagan alir proses pengolahan kaolin secara umum ... 33
Gambar 3.1 Kaolin yang dikalsinasi pada suhu 800oC ... 43
Gambar 3.2 Uji Tekan Beton ... 48
Gambar 3.3 Uji Lentur Beton... 50
Gambar 4.1 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton normal ... 53
Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton 7,5% metakaolin ... 54
Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton 12,5% metakaolin ... 55
Gambar 4.5 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton terhadap penambahan
metakaolin ... 58
Gambar 4.6 Grafik hasil pengujian absorpsi beton normal... 59
Gambar 4.7 Grafik hasil pengujian absorpsi beton 7,5% metakaolin ... 60
Gambar 4.8Grafik hasil pengujian absorpsi beton 12,5% metakaolin ... 61
Gambar 4.9Grafik hasil pengujian absorpsi beton 17,5% metakaolin ... 62
Gambar 4.10Grafik hasil pengujian absorpsi beton terhadap penambahan metakaolin ... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur ... 14
Tabel 2.2 Komposisi senyawa utama semen portland ... 21
Tabel 2.3 Komposisi senyawa umum semen Portland... 22
Tabel 2.4 Batasan gradasi untuk agregat halus ... 23
Tabel 2.5 Susunan besar butiran agregat kasar ... 25
Tabel 2.6 Kandungan Unsur Kimia Dalam Metakaolin... 34
Tabel 3.1 Jumlah benda uji ... 35
Tabel 3.2 Proporsi campuran beton tiap variasi ... 45
Tabel 4.1 Nilai slump beton dengan variasi metakaolin ... 51
Tabel 4.2 Hasil kuat tekan beton normal tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 52
Tabel 4.3 Hasil kuat tekan beton 7,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 53
Tabel 4.4 Hasil kuat tekan beton 12,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 55
Tabel 4.5 Hasil kuat tekan beton 17,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 56
Tabel 4.6 Hasil absorpsi beton normal tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 59
Tabel 4.7 Hasil absorpsi beton 7,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari ... 60
DAFTAR NOTASI
SSD : saturated surface dry f’c : kekuatan tekan beton
P : beban tekan A : luas penampang S : deviasi standar
σ’b : kekuatan masing – masing benda uji σ’bm : kekuatan beton rata – rata
N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan w/c : faktor air semen
T : kuat tarik beton
b : lebar penampang balok h : tinggi penampang balok D : diameter
fr : modulus retak beton L : panjang balok σ : tegangan lentur
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Pemeriksaan Material Lampiran II Perencanaan Campuran Lampiran III Data Pengujian
