1 ANALISA SIFAT MEKANIK BETON RINGAN NON AUTOCLAVED
AERATED CONCRETE DENGAN SUBSTITUSI
FLY ASH DAN BOTTOM ASH
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
FADEL MUHAMMAD
12 0404 125
Dosen Pembimbing : Rahmi Karolina, ST., MT. NIP 19820318 200812 2 001
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Berdasarkan PP. No.85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3), fly ash dan bottom ash dikategorikan sebagai limbah B3 karena terdapat kandungan oksida logam berat yang dapat mencemari lingkungan. Salah satu penanganan lingkungan yang dapat diterapkan adalah memanfaatkan limbah fly ash dan bottom ash dalam pembuatan beton. Dalam penelitian ini limbah fly ash dan bottom ash digunakan sebagai substitusi semen dan agregat halus untuk membuat beton ringan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat mekanik dari beton ringan non autoclaved aerated concrete (NAAC) dengan substitusi FA dan BA terhadap semen dan agregat halus, dan diharapkan dapat meningkatkan kualitas beton. Beton ringan NAAC pada penelitian ini dibagi berdasarkan 4 kategori, yaitu beton ringan NAAC normal, substitusi dengan FA, substitusi dengan BA, dan gabungan FA dan BA dengan variasi 10%, 20%, dan 30%. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder, yang diuji pada umur 28 hari, dengan benda uji silinder sebanyak 90 sampel dan terdiri dari 10 variasi, dan masing-masing variasi sebanyak 9 sampel. Berdasarkan hasil pengujian substitusi FA dan BA sebesar 10%, 20%, dan 30%, memiliki nilai kuat tekan tertinggi pada persentase FA 30% yaitu sebesar 12,687 MPa, kuat tarik belah maksimum dicapai pada sampel FA 30% dengan nilai 1,540 MPa, dan absorbsi tertinggi pada NAAC normal yaitu sebesar 5,66%. Berdasarkan berat isi seluruh sampel dapat dikategorikan beton ringan, karena berat isi kurang dari 1900 kg/m3, dan berdasarkan kuat tekan, seluruh sampel termasuk kekuatan beton ringan non struktural karena berada pada rentang 7-14 MPa (Young, J. Francis.1972)
Kata Kunci : beton ringan, agregat halus, fly ash, bottom ash, kuat tekan, kuat
3
Kata Pengantar
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah swt. yang telah melimpahkan rahmat, ilmu, pengalaman, kekuatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Shalawat dan salam juga penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan amanah kepada kita yang sampai hari ini masih bisa merasakan indahnya Islam.
Tugas akhir ini merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk mencapai gelar sarjana teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul “ANALISA SIFAT MEKANIK BETON RINGAN NON AUTOCLAVED AERATED CONCRETE DENGAN SUBSTITUSI FLY ASH DAN BOTTOM ASH”.
Dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan yang datang dari berbagai pihak. Maka dari itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Orangtua H.Zulkarnaen,S.Ip dan Hj.Nazmah Hariani Nasution,S.E. serta adik-adik tersayang Putri Faradilla dan Annisa Pratiwi yang tanpa lelah terus memberikan dorongan, doa dan semangat hingga akhirnya penulis menyelesaikan studi ini.
2. Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara
3. Ibu Rahmi Karolina, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan selama ini dalam menyelesaikan tugas akhir ini hingga selesai
4. Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T., dan Ibu Nursyamsi, S.T., M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh dosen dan staf administrasi teknik sipil Universitas Sumatera Utara
6. Saudara – saudaraku : Nirwan, Ridwan, Hendra, Anshar, Iqbal Abidin, Ade Tama, Prasetyo, Mitra, Joseph, Ridho, Beby, Rissa, Novia, Hafni,
dan Vanny, yang memberikan pengalaman tak terlupakan selama menimba ilmu di Teknik Sipil ini
7. Teman seperjuangan tugas akhir Yosua G.C Sianipar dan Nirwan Lubis yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini 8. Kepada asisten laboratorium Beton FT USU Bagus, Nanda, Zulfikar,
Arief, Yashir, Wafi, Zailani, Ridwan dan Rizki
9. Adik-adik angkatan 2015 Zulhelmi, Rizki, Ridwan, Fadli, dan Marwan yang telah membantu menyelesaikan praktikum tugas akhir ini
10.Dan teman-teman seperjuangan angkatan 2012 yang nantinya akan sukses bersama ke depannya.
Penulis sadar bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun agar kita dapat menjadi insan pribadi yang lebih baik lagi.
Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan dapat memberi ilmu bagi pembaca sekalian.
Medan, April 2017
Penulis
5
BAB I PENDAHULUAN ………..1
1.1. Latar Belakang Masalah ………..1
1.2. Rumusan Masalah ………...3
1.3. Tujuan Penelitian ………4
1.4. Manfaat Penelitian ………..4
1.5. Pembatasan Masalah ………..4
1.6. Metode Penelitian ………5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………...7
2.1. Beton ………7
2.2. Jenis-jenis Beton ………..9
2.3. Umur Beton ………....14
2.4. Bahan Penyusun Beton ………..14
2.4.1. Agregat ………...14
2.4.1.a. Agregat Halus ……….15
2.4.1.b. Agregat Kasar ……….16
2.4.2. Semen ……….16
2.4.2.a. Semen Portland ………...18
2.4.3. Air ………..20
2.5. Bahan Tambah ………...21
2.5.1.Bahan tambah kimia ………21
2.5.2. Bahan tambah mineral ………24
2.5.3.Foaming agent ………25
2.5.4.Fly Ash ………25
2.5.5.Bottom Ash ………..28
2.5.6.Superplasticizer ………...30
2.6. Berat Isi dan Absorbsi ………32
2.6.1. Berat Isi ………..32
2.6.2. Absorbsi ……….32
2.7. Kuat Tarik Belah Beton ……….33
2.8. Kuat Tekan Beton ………..34
BAB III METODE PENELITIAN ………35
3.1. Lokasi Penelitian ………35
3.2. Prosedur Penelitian ……….35
3.3. Persiapan Alat dan Bahan ………..37
a) Alat ………..37
b) Bahan ………...37
3.4. Pemeriksaan Material ……….38
3.4.1. Analisa Ayakan Agregat Halus dan Kasar …………38
7
3.4.3. Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Halus …………...40
3.4.4. Berat Isi Agregat ………42
3.4.5. Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir ……….43
3.5. Perencanaan Pencampuran (mix design) ………45
3.6. Pencampuran (mixing) ………...…46
3.7. Pencetakan Benda Uji ………....47
3.8. Perawatan Benda Uji ………..47
3.9. Pengujian Kuat tekan, tarik belah dan absorbsI ……….47
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ………....49
4.1. Hasil Pengujian Agregat ………49
4.1.1 Hasil pengujian agregat halus dan agregat kasar ……49
4.1.2 Hasil pengujian fly ash dan bottom ash ………...50
4.2. Hasil Pengujian slump beton ringan NAAC ………..50
4.3. Absorbsi Beton Ringan NAAC ………...51
4.4. Pengujian berat isi Kuat Tekan Beton Ringan NAAC ……...55
4.5. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Ringan NAAC …………60
4.6. Diskusi ………64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………..70
5.1. Kesimpulan ………....70
5.2. Saran ………...71
DAFTAR LAMPIRAN ………..xiv
Lampiran 1. Mix Design (SNI 03-3449-2002) ……….80
Lampiran 2. Analisa ayakan agregat kasar ………...83
Lampiran 3. Analisa ayakan agregat halus ………...85
Lampiran 4. Data pemeriksaan material ………...87
Lampiran 5. Data pengujian sampel ………...91
Lampiran 6. Foto dokumentasi ………...97
DAFTAR PUSTAKA ………..xv
9
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Unsur yang terkandung dalam Fly ash………...2
Tabel 1.2. Unsur yang terkandung dalam Bottom ash………....3
Tabel 1.3. Jumlah dan variasi Sampel Benda Uji ...6
Tabel 2.1.Klasifikasi berat volume beton menurut ACI 213R-79 ………10
Tabel 2.2. Klasifikasi berat volume beton menurut (SNI) 03-2847-2002 ………10
Tabel 2.3. Klasifikasi kepadatan beton ringan ………..11
Tabel 2.4. Unsur yang terkandung dalam Fly ash………...28
Tabel 2.5. Unsur yang terkandung dalam Bottom ash………..29
Tabel 3.1. Kebutuhan bahan susun beton tiap 1 m3………...46
Tabel 4.1. Hasil pengujian agregat kasar ………...49
Tabel 4.2. Hasil pengujian agregat halus ………...49
Tabel 4.3. Hasil pengujian absorbsi sampel pengujian subtitusi FA ……...51
Tabel 4.4. Hasil pengujian absorbsi sampel pengujian subtitusi BA ………...52
Tabel 4.5. Hasil pengujian absorbsi sampel pengujian subtitusi FABA ………...53
Tabel 4.6. Hasil pengujian berat isi dan Kuat tekan sampel pengujian subtitusi FA ……55
Tabel 4.7. Hasil pengujian berat isi dan Kuat tekan sampel pengujian subtitusi BA …...56
Tabel 4.8. Hasil pengujian berat isi dan Kuat tekan sampel pengujian subtitusi FABA ..58
Tabel 4.9.Kontrol klasifikasi mutu beton ringan ………...60
Tabel 4.10. Hasil pengujian Kuat tarik belah sampel pengujian subtitusi FA …………..60
Tabel 4.11. Hasil pengujian Kuat tarik belah sampel pengujian subtitusi BA …………..62
Tabel 4.12. Hasil pengujian Kuat tarik belah sampel pengujian subtitusi FABA ………63
Tabel 4.13. Pengujian benda uji trial mix I ………...65
Tabel 4.14. Pengujian benda uji trial mix II ………..66
Tabel 4.15. Pengujian benda uji trial mix III ………....67
11
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema mendapatkan fly ash ……….26
Gambar 2.2. Fly ash ………..27
Gambar 2.3. Bottom ash ………28
Gambar 2.4. Skema mendapatkan Bottom ash ………..29
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ………...36
Gambar 4.1. Nilai absorbsi dengan substitusi fly ash ...52
Gambar 4.2. Nilai absorbsi dengan substitusi bottom ash ………....53
Gambar 4.3. Nilai absorbsi dengan substitusi bottom ash dan fly ash …………..54
Gambar 4.4. Nilai kuat tekan dengan substitusi fly ash ………56
Gambar 4.5. Nilai kuat tekan dengan substitusi bottom ash ……….57
Gambar 4.6. Nilai kuat tekan dengan substitusi bottom ash dan fly ash ………...58
Gambar 4.7. Nilai kuat tarik belah dengan substitusi fly ash ………...61
Gambar 4.8. Nilai kuat tarik belah dengan substitusi bottom ash ………62
Gambar 4.9. Nilai kuat tarik belah dengan substitusi fly ash dan bottom ash ….63
DAFTAR NOTASI
A Absorbsi
Mb Berat benda uji dalam keadaan jenuh air gram
Mk Berat benda uji dalam keadaan kering oven gram
T Kuat tarik beton MPa
P Beban hancur N
l Panjang spesimen mm
d Diameter spesimen mm
f’c Kekuatan Tekan MPa
B Beban tekan
A Luas permukaan mm2
A Berat agregat dalam keadaan kering
B Berat agregat dalam keadaan SSD
C Berat agregat dalam air
A Berat pasir dalam keadaan kering
B Berat piknometer dengan air
13 ρ Berat isi kg/m3
M Berat kg
V Volume m3
KL Kadar lumpur %
BM Berat mula-mula
BK Berat sampel setelah dikeringkan
°C Suhu dalam celcius
FM Fineness Modulus
DAFTAR ISTILAH
Absorbsi adalah daya serap air.
Bottom Ash adalah material hasil sisa pembakaran batubara yang tidak sempurna yang memiliki partikel meyerupai pasir.
Fly Ash adalah abu terbang yang diperoleh dari pembakaran batubara.
Foaming agent adalah bahan tambah yang berguna untuk membuat campuran beton mengembang
Gradasi adalah susunan butiran agregat.
Optimasi adalah suatu proses untuk mencapai hasil yang ideal atau optimasi
(nilai efektif yang dapat dicapai). Optimasi dapat diartikan sebagai suatu bentuk mengoptimalkan sesuatu hal yang sudah ada, ataupun merancang dan membuat sesusatu secara optimal.
Superplasticizer adalah bahan kimia tambahan untuk beton
Quarry adalah jenis tambang terbuka yang ditetapkan untuk menambang endapan-endapan bahan galian industri atau mineral industri.
