Oleh:
Agustina Br. Panggabean
NIM 408221011
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun
judul skripsi ini adalah “Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Campuran Dalam Peningkatan Kekuatan Beton ”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, antara lain Ketua Prodi Fisika Universitas Negeri Medan Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Rahmatsyah, M.Si selaku Dosen Penguji I, Bapak Drs. Abdul Hakim, M.Si selaku Dosen Penguji II dan Bapak Drs. Sehat Simatupang, M.Si selaku Dosen Penguji III, yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini. Ibu Dra. Derlina, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Penghargaan juga diberikan kepada Bapak Drs. Darmuji, M.T. selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan kesempatan dan saran-saran untuk melakukan penelitian di Laboratorium Teknik Sipil, Bapak Sunardi dan Bapak Erwin B. Gultom selaku teknisi Laboratorium Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan yang telah banyak memberikan bimbingan
Panggabean, SPd., Vina Lestari Panggabean, SE, Tety Dumasi Pangabean, Kristina Panggabean dan Todo P. Panggabean yang tiada henti memberikan doa, motivasi dan semangat kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada pacar yaitu Fernandes F. Simbolon, SPd yang telah membantu, memotivasi dan memberikan Doa untuk saya dalam perkuliahan sampai penyusunan skripsi. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Berkat Panjaitan, Wanry Lumbanraja, Edy Suranta Ginting, Berliana Siringo-ringo, Elsa Sinaga, Junita Sinaga, Jenika Sidabutar, Arny A.Girsang, Henny Ompusunggu,
Daniel Nababan Nd”07, Sintong Lumbantobing Nd”07 dan seluruh teman-teman Fisika Nondik 2008 yang telah membantu penulis dalam melakukan penelitian, memberikan motivasi dan saran. Penulis juga mengucapkan terima kasih untuk teman – teman GSM dan NH HKBP Sion yang telah memberikan semangat dan doa untuk penulis.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam meyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini (agustinapanggabean89@gmail.com). Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Agustus 2012
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Daftar Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I PENDAHULUAN 1
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 TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 Beton 6
2.1.1.1 Adukan Beton 7
2.1.1.2 Klasifikasi Beton 8 2.1.1.3 Zat-zat yang dapat mengurangi kekuatan tekan beton 8
2.1.1.4 Evaluasi Pekerjaan Beton 9
2.1.2 Semen 10
2.1.2.1 Semen Portland ( Portland Cement ) 11 2.1.2.1.1 Jenis-Jenis Semen Portland 12
2.1.3 Faktor Air Semen 15
2.1.4 Agregat 15
2.1.4.1 Jenis – jenis agregat 17
2.1.4.1.1 Agregat Halus 18
2.1.4.1.2 Agregat kasar 19
2.1.5 Air 19
2.1.6 Pozzolan 21
2.1.6.1 Tebu 22
2.1.6.2 Ampas Tebu 24
2.1.6.3 Struktur Ampas Tebu 25
2.1.6.4 Karakterisasi Ampas Tebu 25
2.1.6.5 Abu Ampas Tebu 26
2.1.6.6 Komposisi Kimia AAT dgn Metode Sinar-X 27
2.1.7 Karakterisasi 29
2.1.7.1 Kuat Tekan Beton 29
2.1.7.2 Penyerapan Air 30
2.1.7.3 Porositas 30
BAB III METODE PENELITIAN 34 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 34
3.2 Alat Dan Bahan 34
3.2.1 Peralatan 34
3.2.2 Bahan-bahan 35
3.3 Variabel dan Parameter 35
3.4 Preparasi Sampel 35
3.5 Prosedur Penelitian 37
3.5.1 Pembuatan benda uji beton 37
3.5.2 Pengujian Sampel 39
3.5.2.1 Pengujian Kuat Tekan Beton 39 3.5.2.2 Pengujian Penyerapan Air 39
3.5.2.3 Pengujian Porositas 40
3.6 Diagram Alir Penelitian 41
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 42
4.1. Hasil Penelitian 42
4.2 Pembahasan 51
4.2.1. Kuat Tekan Beton 51
4.2.2. Penyerapan Air 55
4.2.3. Porositas 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 59
5.1. Kesimpulan 59
5.2. Saran 59
DAFTAR PUSTAKA 60
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Komposisi Adukan Beton Rencana dengan Agregat 7
Tabel 2.2 Kelas dan Mutu Beton 8
Tabel 2.3 Zat-zat yang dapat Mengurangi Kekuatan Beton 9 Tabel 2.4 Jenis-jenis semen Portland berdasarkan Komposisi Kimianya (%) 13 Tabel 2.5 Rangkuman Jenis-Jenis Agregat Beton 16 Tabel 2.6 Jenis Agregat Berdasarkan kepadatannya 17 Tabel 2.7 Batas Maksimum Ion Klorida 20 Tabel 2.8 Batas Toleransi Kotoran Pada Air 21
Tabel 2.9 Struktur Ampas Tebu 25
Tabel 2.9.1 Komposisi Kimia Abu Ampas Tebu 26 Tabel 2.9.2 Daftar Puncak Analisis XRD dan Komposisi AAT 28 Tabel 2.9.3 Perbandingan Kuat Tekan Beton Silinder-Kubus 29
Table 3.1 Nama Alat 34
Tabel 3.2 Bahan Penelitian 35
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pohon Tebu 24
Gambar 2.2. Ampas Tebu yg sedang Dikeringkan 25
Gambar 2.3. Abu Ampas Tebu 27
Gambar 2.4. Foto Sinar-X Abu Ampas Tebu 28 Gambar 2.5. Prinsip Penimbangan Beton dalam air 31 Gambar 3.1. Foto Cetakan Sampel Kubus 15x15x15 cm 36 Gambar 3.2. Diagram alir peneltian 41 Gambar 4.1. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 7 hari 43 Gambar 4.2. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 14 hari 45 Gambar 4.3. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 28 hari 47 Gambar 4.4. Grafik Penyerapan Air Komposisi Beton AAT 49 Gambar 4.5. Grafik Porositas Komposisi Beton AAT 50 Gambar 4.6. Grafik Kuat Tekan Beton Normal dan 51
Beton AAT Terhadap Waktu Pengujian
Gambar 4.7. Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan AAT 52 Sewaktu Pengujian 7 hari
Gambar 4.8. Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan AAT 53 Sewaktu Pengujian 14 hari
Gambar 4.9. Grafik Kuat Tekan Terhadap Penambahan AAT 54 Sewaktu Pengujian 28 hari
Gambar 5.0. Grafik Kuat Tekan Beton Terhadap Penambahan AAT 55 Gambar 5.1. Grafik Hubungan Penyerapan Air Terhadap 55
Komposisi AAT
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lamp. 1. Faktor Bentuk Benda Uji 62 Lamp. 2. Komposisi Adukan Beton Rencana dengan Agregat 63
Lamp. 3. Perhitungan Kuat Tekan 65
Lamp. 4. Perhitungan Daya Serap Air 74
Lamp. 5. Perhitungan Porositas 77
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan berbagai macam semen untuk bahan pengikat batu, kerikil dan bahan – bahan lain telah dipraktekkan sejak dahulu kala. Namun hal itu kini sudah dikembangkan dengan teknologi beton. Hadirnya teknologi ini disesuaikan
dengan perkembangan zaman, dari generasi ke generasi beton sangat diminati dalam hal pembangunan seperti dapat kita lihat di kota – kota besar dan lainnya (Mulyono, 2003).
Beton umumnya tersusun dari tiga bahan penyusun utama yaitu semen, agregat, dan air. Jika diperlukan, bahan tambah (admixture) dapat ditambahkan untuk mengubah sifat-sifat tertentu dari beton agar berfungsi lebih baik dan lebih ekonomis. Beton adalah material utama yang digunakan dalam pembuatan bangunan. Beton banyak digunakan karena keunggulan-keunggulannya antara lain karena beton dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi, mampu memikul beban yang berat, tahan terhadap temperatur yang tinggi, dan biaya pemeliharaan yang kecil atau mudah dalam perawatan (Mulyono, 2005).
Agregat halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran, merupakan komponen utama beton. Nilai kekuatan serta daya tahan (durability) beton merupakan fungsi dari banyak faktor, diantaranya ialah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pengecoran dan kondisi perawatan pengerasannya (Istimawan Dipohusodo, 1996).
Sifat yang paling penting dari beton adalah sifat mekaniknya yaitu sifat kekuatan tekan, kekuatan lentur, dan kekuatan tarik. Sifat beton berubah karena sifat dari bahan-bahan penyusun beton yaitu semen, agregat, air maupun perbandingan campurannya. Sesuai dengan perkembangan teknologi untuk
2
mengurangi mutunya seperti pemanfaatan limbah buangan serat ijuk, sabut kelapa, serat nilon, abu sekam padi, ampas tebu, sisa kayu, limbah gergajian, abu cangkang sawit, abu terbang (fly ash), mikrosilika (silica fume), cangkang kemiri dan lain-lain (http://sipil2006.wordpress.com/). Pada abu ampas tebu memiliki kandungan silika (SiO2), aluminat (Al2O3) dan Ferrit (Fe2O3 ) yang merupakan bahan utama pembentuk semen portland. Abu ampas tebu memiliki ukuran partikel-partikel SiO2 yang sangat halus memiliki luas permukaan interaksi yang tinggi. Partikel-partikel tersebut berinteraksi dengan bahan-bahan penyusun
material sehingga partikel-partikel ini akan mengisi rogga-rongga kosong yang ada pada beton sehingga mengurangi jumlah pori-pori yang ada pada beton. Dengan adanya silika maka porositas beton akan menjadi lebih kecil, hal ini menyebabkan kekuatan material meningkat (Sri Mulyati, 2006).
Indonesia merupakan Negara agraris penghasil bahan pangan yang besar, seperti padi, tebu dan lainnya, sehingga limbah dari pengolahan bahan tersebut banyak dijumpai.. Di Indonesia potensi ampas tebu tercatat mencapai 2.270.623 ton sehingga ampas tebu yang dihasilkan berkisar antara 340.593 ton sampai 711.614 ton. Sedangkan di Sumatera Utara tahun 2008-2010 adalah 40.585 ton, sehingga ampas tebu yang dihasilkan ± 10.850 ton.
Dalam penelitian ini peneliti ingin mencoba abu ampas tebu sebagai bahan tambahan dari semen pada pembuatan beton. Semen portland bahan utama pembentuknya adalah silika (SiO2), aluminat (Al2O3), Ferrit (Fe2O3), kapur (CaO), sedikit magnesia (MgO) dan terkadang sedikit alkali. Adapun pemilihan abu ampas tebu sebagai bahan pembuatan beton yaitu : pengadaanya cukup mudah dan murah sehingga bila ditinjau dari segi ekonomis akan lebih mengguntungkan, pada abu ampas tebu juga memiliki kandungan silika (SiO2), aluminat (Al2O3), Ferrit (Fe2O3 ) yang merupakan bahan utama pembentuk semen portland. Pada semen portland batas izin penambahan bahan tambahan seperti abu ampas tebu ini adalah sampai 35% yang diambil atau dikurangi dari berat semen .
cukup tinggi sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pozolan yang selain menggantikan sebagian semen portlan juga dapat meningkatkan kekuatan tekan beton dan waktu ikat awal beton yang dicampur dengan abu ampas tebu cukup tinggi, sehingga dapat dikatakan bahwa abu ampas tebu tidak bersifat meyerap air. Abu ampas tebu diperoleh dari sisa pembakaran pabrik gula mempunyai kandungan silikat 16,305%. Setelah diproses ulang dengan dibakar pada temperatur 200 – 300 0C selama 2 jam, diperoleh peningkatan kandungan silikat menjadi 62,748%. Meskipun belum memenuhi syarat sebagai pozolan, tetapi
penambahan pozolan dari abu ampas tebu sebanyak 20% berat semen portland berhasil meningkatkan kuat desak beton sebesar 27% dibandingkan dengan beton standar pada umur 90 hari.
Berdasarkan penilitian yang dilakukan oleh Nurwaji wibowo (2006), diketahui ampas tebu apabila dibakar pada suhu 6000C berhasil menaikkan unsur Silika (SiO2), Aluminat (Al2O3), Ferrit (Fe2O3) sebesar 77,33% dan memenuhi syarat sebagai pozolan sehingga dapat meningkatkan kuat desak beton lebih tinggi lagi. Dari penelitian tersebut maka dapat diketahui bahwa abu ampas tebu layak digunakan sebagai bahan campuran pada semen (pozolan).
4
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi:
1. Komposisi beton yang terdiri dari campuran, 3%, 6%, dan 9% massa abu ampas tebu terhadap massa semen.
2. Perbandingan antara matriks dan agregat yang digunakan 1 : 2 : 3 dengan FAS sebesar 0,5.
3. Abu ampas tebu dihasilkan dari pembakaran ampas tebu pada suhu 6000C.
4. Pengujian mekanik yang meliputi pengujian kuat tekan dari beton dilakukan setelah beton berumur 7 hari, 14 hari dan 28 hari.
5. Pengujian mekanik yang meliputi pengujian penyerapan air, dan porositas setelah beton berumur 28 hari.
1.3Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimana pengaruh komposisi abu ampas tebu terhadap karakteristik beton?
2. Bagaimana hasil pengujian mekanik pada beton dengan variasi campuran abu ampas tebu 3%, 6% , 9% dan beton normal.
3. Bagaimana perbandingan hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan pada beton normal dan beton abu ampas tebu sewaktu pengujian 7 hari, 14 hari, 28 hari.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui pengaruh komposisi abu ampas tebu terhadap karakteristik beton.
3. Membandingkan hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan pada beton normal dan beton abu ampas tebu sewaktu pengujian 7 hari, 14 hari, 28 hari.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Dengan penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada masyarakat tentang fungsi lebih dari abu ampas tebu.
2. Meningkatkan nilai ekonomis abu ampas tebu.
59
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 ampas tebu pada beton maka kuat tekan beton yang dihasilkan semakin besar pula. Kuat tekan beton tertinggi pada
pengujian 7 hari, 14 hari dan 28 hari berada pada komposisi beton abu ampas tebu 9% yaitu 18,81 MPa, 21,08 MPa dan 24,22 MPa.
2. Hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan beton abu ampas tebu sewaktu pengujian 7 hari yang tertinggi adalah pada komposisi 9% yaitu 18,81 MPa, pada pengujian 14 hari yang tertinggi adalah adalah pada komposisi 9% yaitu 21,08 MPa dan pada pengujian 28 hari yang tertinggi adalah pada komposisi 9% yaitu 24,22 MPa. Hasil pengujian mekanik yaitu penyerapan air sewaktu pengujian 28 hari, nilai penyerapan air pada beton yang terendah adalah 4,52%. Hasil pengujian mekanik yaitu porositas beton sewaktu pengujian 28 hari, nilai porositas pada beton yang terendah adalah 8,28%.
3. Perbandingan hasil pengujian mekanik yaitu kuat tekan beton, diperoleh kuat tekan beton tertinggi pada komposisi 9% sewaktu pengujian 28 hari yaitu 24,22 MPa sedangkan pada beton normal kuat tekan tertinggi terjadi sewaktu pengujian 28 hari yaitu 20,00 MPa.
5.2. Saran
1. Perlu diteliti lebih lanjut optimasi penambahan jumlah abu ampas tebu dan
bahan pengisi untuk mendapatkan nilai yang optimal.
2. Untuk melengkapi penelitian beton, perlu ditambahkan kajian lebih lanjut meliputi : pengujian tahan panas dan pengujian daya serap suara.
DAFTAR PUSTAKA
Daryanto, (1994), Pengetahuan Tekhnik Bangunan, Penerbit: Rineka Cipta, Jakarta.
Edward. G.N., (1998), Beton Bertulang, Penerbit: PT. Refika Aditama, Bandung.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, (2010), Buku Pedoman Penulisan Skripsi Mahasiswa Program Studi Sains, FMIPA Unimed.
Hutabarat, (2006), Pengujian Sifat Mekanik Beton dengan Filler Serat Serabut Kelapa, Skripsi, FMIPA Unimed, Medan.
Istimawan, D., ( 1996 ), Struktur Beton Bertulang, Penerbit: Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Kadiyono, L.J., dan Brook, K.M., (1991), Bahan dan Praktek Beton, Terjemahan Oleh Stephanus Hidarko, Penerbit : Erlangga, Jakarta.
Kia, W.C., dan Charles, R.S., (1994), Desain Beton Bertulang, Jilid I, Edisi Keempat, Penerbit: Erlangga, Jakarta.
Lakum, K.C. (2009), Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Campuran Untuk Peningkatan Kekuatan Beton., Skripsi, FMIPA, USU, Medan..
Margaret, G., (2000), Konstruksi Beton I, Penerbit : Delta Tehnik Group, Jakarta.
Mulyono, T., (2004, 2005), Teknologi Beton, Penerbit: Andi, Yogyakarta.
Murdock, L.J., and Brook, K.M., (1991), Bahan – Bahan dan Praktek Beton, Edisi Keempat, Penerbit: Erlangga, Jakarta.
Nababan, D.K., (2012), Pemanfaatan Cangkang Kemiri Dalam Pembuatan Beton dan Karakteristiknya , Skripsi, FMIPA Unimed, Medan.
Nawy, G., dan Edwad, (1989), Beton Bertulang, Terjemahan Oleh Bambang Surycatmono, Penerbit : PT. Refika Aditama, Bandung.
Nugraha, P., dan Antoni, (2007), Teknologi Beton dari Material Pembuatan ke Beton Kinerja Tinggi, Penerbit: Andi, Yogyakarta.
61
Pambudi, W., (2005), Pengaruh Penambahan Serat Ijuk dan Pengurangan Pasir terhadap Beban Lentur dan Berat Jenis Genteng Beton, Skripsi, Semarang.
Perangin-angin, A. (2005), Pengaruh Penmbahan Abu Cangkang Kemiri pada Kelenturan dan Kekokohan Bahan Osilator, Skripsi, FMIPA UNIMED, Medan.
Sagel, R.I., (1997), Pedoman Pengerjaan Beton, Penerbit: Erlangga, Jakarta.
Salin, I.M.A.K., (2007), Perbandingan Kuat Tekan dan Permeabilitas Beton yang Menggunakan Semen Pordland Pozzolan dengan yang menggunakan Semen Pordland Tipe , Penerbit: Erlangga, Jakarta.
Sri, M., Dahyunir D., dan Elvis A., (2006), Pengaruh Persen Massa Hasil Pembakaran Serbuk Kayu dan Ampas Tebu Pada Mortar Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Fisisnya, Laboratorium Material dan Struktur, Jurusan Fiska, FMIPA UNAND.
Surdia, T., dan Saito, S., (1995), Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Keenam, Penerbit: Pradnya Paramita, Jakarta.
Timoshenko, S., (1999), Dasar – Dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Terjemahan Oleh Gulo D.H, Penerbit: Restu Agung, Jakarta.
Tjokrodimuljo, K., (1996), Teknologi Beton, Penerbit: Nafigiri, Yogyakarta.
Van, V., Lawrence, H., (1989), Ilmu dan Teknologi Bahan Edisi V, Terjemahan Oleh Sriati Djaprie, Penerbit: Erlangga, Jakarta.
Wahyuni, N., (2010), Pemanfaatan Serat Ijuk Pendek dalam Pembuatan Beton Ringan dan Karakteristiknya, Medan: Skripsi USU.
Wibawa, Tatang, (2008), Beton, Diakses 7 Juli 2010. http://tatang-wibawa.blogspot.com/
Wibowo, N., John T.H., dan Haryanto Y.W., (2006), Pengembangan Alat Pengolahan Limbah Abu Ampas Tebu Menjadi Pozolan, Teknik Sipil Volume 6 No.2 , April 2006 : 124 - 136
