RAHMADSYAH YAZID PUTRA 09 0404 045 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI

ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30%

TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

RAHMADSYAH YAZID PUTRA

09 0404 045

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI

ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30% TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN BETON

TUGAS AKHIR

Disusun untuk melengkapi persyaratan

dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil di Universitas Sumatera Utara

Disusun Oleh :

RAHMADSYAH YAZID PUTRA

09 0404 045

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

i

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara pengaruh variasi substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat semen dan kuat tekan beton serta menetapkan sifat substitusi abu cangkang kerang

dan abu cangkang kelapa sawit bersifat sebagai accelerator atau retarder dari campuran

semen. Abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit yang digunakan harus lolos ayakan No. 200 dan ditetapkan faktor air semen 0.4.

Dalam penelitian ini perancangan campuran beton berdasarkan SNI

03-2834-2000 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal dan diperoleh komposisi

campuran yaitu 1.00 : 1.38 : 1.97 : 0.44 (semen : pasir : batu pecah : air) dalam perbandingan berat. Variasi persentase substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit 10%, 20%, dan 30% terhadap berat semen. Untuk mengetahui nilai kuat tekan beton maka dibuat benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm masing-masing sebanyak 6 buah untuk benda uji beton normal dan untuk beton dengan substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit. Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur benda uji beton 28 hari.

Analisis Korelasi Momen Product Pearson menunjukkan adanya hubungan yang positif dan signifikan antara variasi substitusi abu cangkang kerang terhadap waktu ikat akhir dengan nilai r = 0.944. Sedangkan hubungan antara variasi substitusi abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat akhir menunjukkan hubungan yang negatif dan signifikan dengan r = -1.000. Pemakaian abu cangkang kerang sebagai bahan substitusi

semen cenderung bersifat sebagai bahan retarder dalam campuran pasta semen,

sedangkan abu cangkang kelapa sawit cenderung bersifat sebagai accelerator dalam

campuran pasta semen.

Nilai slump campuran beton menurun dengan meningkatnya persentase substitusi

abu cangkang kerang, sebaliknya dengan meningkatnya persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit maka nilai slump campuran beton naik. Dengan f.a.s yang tetap, maka jumlah air campuran antara kedua campuran beton sama, pemakaian abu cangkang kerang sebagai substitusi semen cenderung lebih bersifat menyerap air campuran daripada abu cangkang kelapa sawit.

Kekuatan silinder beton pada pengujian beton umur 28 hari menurun seiring meningkatnya persentase substitusi abu. Kuat tekan beton dengan substitusi abu cangkang

kerang yang memenuhi kriteria perencanaan campuran beton dengan mutu f’c 20 MPa

(K-240.96) diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 387.60 kg/cm2 dan variasi

substitusi 20% sebesar 263.40 kg/cm², sedangkan dengan substitusi abu cangkang kelapa

sawit diperoleh pada variasi substitusi 10% sebesar 364.30 kg/cm2.

Hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kerang dengan kuat tekan

didekati dengan persamaan regresi linierY-777.3X428.2dengan koefisien determinasi

(r2) = 0.938 , dapat dikatakan bahwa jika terjadi perubahan persentase substitusi abu

cangkang kerang, maka akan terjadi penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 777.3 kg/cm2

dan hubungan keduanya sangat kuat. Sedangkan hubungan antara persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit dengan kuat tekan didekati dengan persamaan

421.2 -871.2X

Y  dengan koefisien determinasi (r2) = 0.964, dapat dikatakan bahwa jika

terjadi perubahan persentase substitusi abu cangkang kelapa sawit, maka akan terjadi

penurunan kuat tekan rata-rata sebesar 871.2 kg/cm2 dan hubungan keduanya adalah

sangat kuat.

Kata kunci : abu cangkang kerang, abu cangkang kelapa sawit, waktu ikat semen, waktu ikat awal, waktu ikat akhir, accelerator, retarder, slump, kuat tekan, persamaan regresi linier, koefisien determinasi

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul :

“ PERBANDINGAN ANTARA PENGARUH VARIASI SUBSTITUSI

ABU CANGKANG KERANG DAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT 10-30%

TERHADAP WAKTU IKAT SEMEN DAN KUAT TEKAN 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 Nursyamsi, ST, MT. selaku dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

iii 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc yang telah saya anggap sebagai orang tua saya

sendiri, yang selama ini telah membimbing dan memotivasi saya dalam hal menjaga integritas dan kedisiplinan.

5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Prima’09, Reza’09, Hafiz’09, Rahmad’10, Fauzi’10.

8. Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda H. Yaziddin dan Ibunda Hj. Ilmiwati Br Sagala yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas untuk saya. Saudara-saudari tercinta kak Razimah Yazid, SKM; kak Zur Erwina Yazid, S.Kep, Ners; kak Budiana Yazid, S.Kep, Ners; Sari Purnama Yazid, SKM; dan adik saya Ridhosyah Yazid Putra, serta kedua abang ipar saya bang Haris Seyuti Simatupang, S.Pd dan bang Yasir Mahfudz Siregar, ST yang telah banyak membantu dan mendukung saya selama ini, terima kasih atas doanya. Buat keponakan saya tersayang yang selalu membuat saya kangen rumah dan ingin secepatnya mengelarkan studi, Amira Yauma Adha Siregar, Rafa Al-Fathi Simatupang, dan Arkan Rasyid Siregar.

9. Buat saudara/i seperjuangan: Junwesdy, John, Khairun, Hendriko, Hisbulloh, Sahala, Wahyu, Manna, Desi, Gina, Maria, Mariance, Yessica, dan stambuk 2009 lainnya; Bang Tofandi’08, bang Arif’08, bang Hafiz’08, bang

iv

Rumanto’08, bang Pardi’08, bang Sandro’08, bang Arthur’08, bang

Hafizh’08, bang Khaidir’08, bang Andi’08, bang Sam-Pak’08, bang

Alfrendi’08, bang Robi’08, bang Mike’08,bang Yusuf’08, bang Ibnu’08, kak

Ade’08, kak Nurul H’08, kak Silvia’08, kak Vivi’08, abang dan kakak stambuk 2008 lainnya, kakak dan abang program Ekstensi, Elvan’11, Eko’11, adik-adik junior stambuk 2010, 2011, dan 2012, dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.

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, September 2013 Penulis

( Rahmadsyah Yazid Putra)

v

1.4.1 Pengujian Waktu Ikatan Semen ... 6

1.4.2 Pengujian Kuat Tekan Beton ... 6

1.5Metode Penelitian ... 7

1.6Pengujian ... 8

1.6.1 Pengujian Waktu Ikat Semen ... 8

1.6.2 Pengujian Kuat Tekan Beton ... 10

1.7 Manfaat Penelitian... 12

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 14

2.2.2 Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 23

2.3Semen ... 23

2.3.1 Jenis Semen ... 24

2.3.2 Semen Portland ... 24

2.3.3 Jenis-jenis Semen Portland ... 26

2.3.4 Sifat Fisik dan Karakteristik Semen Portland ... 27

vi

2.7.2 Sifat-sifat Beton Keras (Hardened Concrete) ... 58

2.7.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c) ... 59

2.8Analisis Korelasi Product Moment Pearson ... 66

2.9Persamaan Regresi Linier ... 68

BAB III METODE PENELITIAN ... 70

3.1Metode ... 70

3.2Bahan Penyusun Beton ... 71

3.2.1 Semen Portland ... 71

3.2.2 Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 71

3.2.2.1 Abu Cangkang Kerang ... 71

3.5Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 82

3.6Pembuatan Benda Uji ... 83

3.7Penggunaan Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 84

3.8Pengujian Sampel ... 85

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 86

4.1Waktu Ikat Semen ... 86

4.1.1 Hasil Pengujian Waktu Ikat Semen... 87

4.1.2 Analisis Hubungan Variasi Substitusi Terhadap Waktu Ikat Akhir ... 93

4.1.3 Pemutusan Sifat Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Campuran Pasta Semen ... 95

vii

4.2Nilai Slump ... 98

4.3Uji Kuat Tekan ... 101

4.3.1 Kuat Tekan Beton ... 101

4.3.2 Persamaan Regresi Linier ... 104

4.3.3 Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton ... 109

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 111

5.1Kesimpulan ... 111

5.2Saran ... 112

DAFTAR PUSTAKA ... 113

DAFTAR LAMPIRAN ... 117

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Persiapan Campuran ... 9

Tabel 1.2 Persiapan Campuran Pasta Semen ... 9

Tabel 1.3 Persiapan Campuran Pasta Semen dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang ... 10

Tabel 1.4 Persiapan Campuran Pasta Semen dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 10

Tabel 1.5 Persiapan Campuran Beton dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 12

Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Pada Abu Cangkang Kerang ... 16

Tabel 2.2 Komposisi Unsur yang Terkandung Pada Cangkang Kelapa Sawit ... 22

Tabel 2.3 Komposisi Unsur Kimia dari Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 23

Tabel 2.4 Empat Senyawa Utama dari Semen Portland ... 28

Tabel 2.5 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I ... 28

Tabel 2.6 Reaksi Hidrasi Senyawa Semen ... 33

Tabel 2.7 Perkembangan Panas Hidrasi Semen Portland pada Suhu 21oC ... 35

Tabel 2.8 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton ... 39

Tabel 2.9 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ... 44

Tabel 2.10 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar ... 45

Tabel 2.11 Daftar Konversi ... 60

Tabel 2.12 Perkembangan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ... 63

Tabel 2.13 Interpretasi Nilai r ... 67

Tabel 2.14 Nilai r Korelasi Product Moment Pearson ... 68

Tabel 4.1 Pengujian Waktu Ikat Semen Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4 ... 88

Tabel 4.2 Pengujian Waktu Ikat Semen Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4 ... 90

ix

Tabel 4.3 Perbandingan Waktu Ikat Awal dan Waktu Ikat Akhir Campuran Pasta Semen Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Variasi 0%, 10%, 20%, dan 30% ... 92

Tabel 4.4 Penetapan Waktu Ikat Campuran OPC/PSA ... 96

Tabel 4.5 Rata-rata Waktu Ikat Untuk Variasi Campuran Kubus OPC dan PKHA . 97

Tabel 4.6 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit ... 99

Tabel 4.7 Nilai Slump Campuran Beton Dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang100

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Umur 28 Hari102

Tabel 4.9 Statistik Deskriptif Pengujian Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit

Pada Umur 28 Hari ... 106

Tabel 4.10 Uji Normalitas Dengan Kolmogorov-Smirnov ... 107

Tabel 4.11 Uji Korelasi Pearson ... 107

Tabel 4.12 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kerang dan Kuat Tekan Beton ... 108

Tabel 4.13 Uji Regresi Linier Persentase Abu Cangkang Kelapa Sawit dan Kuat Tekan Beton ... 108

Tabel 4.14 Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Pada Pengujian Beton Umur 3, 7, 14, dan 21 Hari ... 109

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ... 7

Gambar 1.2 Alat Vicat dan Cetakan Benda Uji ... 9

Gambar 1.3 Compression Machine ... 11

Gambar 2.1 Kerang Darah (Anadara granosa) ... 15

Gambar 2.2 Pohon Kelapa Sawit ... 17

Gambar 2.3 Jenis Kelapa Sawit Berdasarkan Ketebalan Cangkang ... 18

Gambar 2.4 Cangkang Kelapa Sawit ... 21

Gambar 2.5 Diagram Reaksi Hidrasi Partikel Semen ... 32

Gambar 2.6 Evolusi Panas Hidrasi Semen ... 36

Gambar 2.7 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe Portland Cement ... 37

Gambar 2.8 Klasifikasi Agregat Berdasarkan Sumber ... 39

Gambar 2.9 Unsur-Unsur Pembuat Beton ... 52

Gambar 2.10 Kerucut Abrams ... 56

Gambar 2.11 Tipe-tipe Slump ... 56

Gambar 2.12 Pola Keruntuhan Pada Silinder Beton ... 61

Gambar 2.13 Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton Selama Masa Perkembangannya ... 62

Gambar 2.14 Diagram Kuat Beton Versus Umur Beton ... 63

Gambar 2.15 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar Untuk Berbagai Tipe Portland Semen ... 63

Gambar 2.16 Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton Pada Faktor Air Semen Sama ... 64

Gambar 2.17 Pengaruh Jenis Agregat Terhadap Kuat Tekan Beton ... 65

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 70

Gambar 3.2 Abu Cangkang Kerang Yang Lolos Ayakan No.200 ... 71

Gambar 3.3 Abu Cangkang Kelapa Sawit Yang Lolos Ayakan No.200 ... 72

Gambar 3.4 Uji Tekan Beton ... 85

xi

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kerang 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4 ... 89

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Waktu Ikat dan Penetrasi Campuran Pasta Semen dengan Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit 0%, 10%, 20%, dan 30% Terhadap Berat Semen dengan FAS 0.4 ... 91

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat Awal Campuran Pasta Semen ... 92

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Waktu Ikat

Akhir Campuran Pasta Semen ... 92

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Variasi Substitusi Abu Cangkang

Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Nilai Slump ... 100

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Persentase Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton ... 103

Gambar 4.7 Grafik dan Persamaan Regresi Linier Abu Cangkang Kerang dan

Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Beton ... 106

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Estimasi Perkembangan Kuat Tekan Beton Dengan Atau Tanpa Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu

Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Umur Beton ... 110

xii

DAFTAR NOTASI

f’c : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg)

A : luas permukaan benda uji (cm2) S : deviasi standar (kg/cm2)

σ’b : kekuatan masing-masing benda uji (kg/cm2)

σ’bm : kekuatan beton rata-rata (kg/cm2)

N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data r : koefisien Korelasi Product Momen Pearson

r2 : koefisien determinasi

Y : variabel dependen

a : intersep (titik potong kurva terhadap sumbu Y)

b : kemiringan (slope) kurva linier

X : variabel independen

X : rata-rata variabel X Y : rata-rata variabel Y