PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEMEN PC DAN PASIR TESIS

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

TESIS

Oleh

NURIA GURNING 1170260124/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika

pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

NURIA GURNING 1170260124/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : Pembuatan dan karakterisasi beton kedap suara dari serat tandan kosong kelapa sawit semen pc dan pasir

Nama Mahasiswa : Nuria Gurning Nomor Induk Mahasiswa : 17026024/FIS Program Studi : Magister Ilmu Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr.Kerista Sebayang M.S Prof.Dr. Timbangan Sembiring M.S

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc

(4)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA

DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 24 Juli 2013

(5)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

N a m a : Nuria Gurning

N I M : 117026024

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :

“Pembuatan Dan Karakterisasi Boton Kedap Suara Dari Serat Tandan

Kosong Kelapa Sawit Semen PCdan Pasir”

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 24 Juli 2013

(6)

Telah diuji pada

Tanggal : 24 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Kerista Sebayang , M.S

Anggota : 1. Prof. Dr. Timbangan , M.Sc

2. Dr. Bisman Perangin-angin,M Sc

3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc

(7)

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Nuria Gurning, S.Pd

Tempat dan Tanggal Lahir : Dairi, 27 Juli 1968

Alamat Rumah : Jl. Bersama Ujung , No 3, Muliorejo

Sunggal Deli Serdang, Sumatera Utara

No. Telpon/HP/e-mail : 082164747569

Nuria.karina @yahoo.com

Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 2 Binjai

Alamat Kantor : Jl. Padang no 08 Binjai

Telepon : 0618821808

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri No.034810 Tamat : 1982

SMP : SMP Negeri Parongil Tamat : 1985

SMA : SMA Negeri Parongil Tamat : 1988

Diploma-3

Strata-1

:

Fisika FMIPA USU

Pend.Fisika IKIP Medan

Tamat

Tamat :

;

1991

1999

Strata-2 : Magister Ilmu Fisika USU Tamat : 2013

(8)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas Kasih karuniaNYA

,berkat, dan kebaikanNYA sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu,

DTM&H, M.Sc(CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis

untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc.

atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program

Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc.,

Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S.,

beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program

Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi-tinginya penulis

ucapkan kepada:

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak Prof

Dr.Timbangen, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah

memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh

kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian

ini.

2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring,

M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang

telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis

ini.

3. Bapak Prof .Perdamean Sebayang selaku Pembimbing Instansi Pusat Penelitan

Fisika LIPI Serpong di laboratorium FBB LIPI, beserta staf atas fasilitas dan

(9)

4. Ayahanda Alm.M Gurning dan Ibunda D.Sirait yang telah memberikan do’a

serta dorongan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.

5. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang memberikan kesempatan dan

dukungan material selama perkuliahan.

6. Suami Sertu J. Boang Manalu Amk , yang telah memberikan do’a, motivasi

serta dukungan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan

pendidikan ini.

7. Anak- anak saya Arco Edenata, Karina Natalia, dan Praninta atas pengertian

dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.

8. Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama

perkuliahan hingga selesai perkuliahan.

9.Kepala Sekolah , wakasek, dewan guru serta staf administrasi di SMA Negeri 2

Binjai .

Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena

itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi

kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian

dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.

Medan, Juli 2013

P e n u l i s ,

(10)

Abstrak

Serat tandan kosong kelapa sawit dicampur semen (Portland Cement) dan pasir dapat dibuat sebagai bahan beton serat. Beton serat yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bangunan relatif ringan dan mampu meredam suara. Proses pengolahan tandan kosong kelapa sawit dibilas dengan larutan 10% NaOH selama 12 jam, dikeringkan dan dipotong-potong sepanjang 5,0 cm. Variasi serat dibuat 0, 2, 4, 6, 8, 10 % (volum), dicampur semen 350 gram, pasir halus dan kasar masing-masing sebanyak 700 gram serta air sebanyak 500 ml. Pengamatan susut massa dilakukan pada saat proses aging (28 hari), pengujian sifat fisis dan mekanik, morfologi dan peredaman terhadap suara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa beton serat menghasilkan kondisi optimum pada 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Kondisi beton serat yang optimum menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm3, penyerapan air= 13 %, Kuat bending beton = 2,95 MPa, kuat tekan beton = 4,85 MPa, dan Modulus elastis beton = 3,33 GPa.Morfologi beton serat yang diamati dengan mikroskop optik memperlihatkan adanya rongga-rongga yang berukuran lebih kecil dari 30 µm dan partikel pembentuk beton berkisar antara 5 – 30 µm dan distribusi serat tandan kosong kelapa sawit cukup merata yang berukuran lebih kecil dari 75 µm. Kemampuan daya redam suara beton serat pada daerah rentang frekuensi 100 – 5000 Hz menghasilkan intensitas sound level sekitar 58 – 90 dB, peredaman suara 19,82 % dan koefisien absorbsi (α rata-rata) sebesar 0,026. Beton serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.

(11)

PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FIBER CONCRETE CAN ABSORB THE SOUND IS THE HOLLOW BUNCH FIBER OF OIL PALM

CEMENT PC AND SAND.

Abstract

The hollow bunch fiber of oil palm mixed with cement (PC) and sand can be used as a fiber concrete material. The fiber concrete that have been produced can be used as a relatively light-weight building material and can absorb the sound. The process making of the hollow bunch fiber of oil palm is washed with NaOH solution for 12 hours, dried and cut with a length of 20 cm. The fiber variation of 0, 2, 4, 6, 8, 10% (volume) was mixed with 350 gram of cement, 700 gram of particulate and aggregate sand and 500 ml of water. The analysis of weight loss, mechanical and physical properties, morphology and sound absorption are conducted at aging time of 28 days. The result shows that the fiber concrete with an optimum condition is achieved at 6% (volume) of oil palm hollow bunch fiber. The optimum condition of fiber concrete are resulting the value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm3, water absorption = 13%, Modulus of Rupture (MOR) = 2,95 MPa, Compressive strength (CS) = 4,85 MPa and Modulus of elasticity (MOE) = 3,33 GPa. The morphology of concrete fiber that have been analyzed by using an optical microscope show that the pores have size less than 30µm and the concrete particle compound have size within a range of 5-30µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with size less than 75µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch fiber concrete within a frequency range of 100 – 500 Hz are resulting sound intensity level of 58-90 dB, sound absorption of 19,82% and absorption coefficient (αaverage) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil

palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete and fulfill the criteria of sound absorber building material.

(12)

DAFTAR ISI

1.2. Perumusan Masalah ………...

1.3. Batasan Masalah ………

1.4. Tujuan Penelitian ……….

1.5. Manfaat Penelitian ………

1

2.2. Semen PC ( Potland cement)………...

2.3. Pasir...………..

2.4. Air... ………..……….

2.5. Tandan kosong kelapa sawit………...

2.6. Pengujian dan Karakterisasi ...

2.6.1 Densitas ……….………...

2.6.2 Penyerapa Air………...

2.6.3 Kuat tekan...

2.6.4 Kuat Bending ( MOR)...

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………...

22

(13)

3.2. Prosedur kerja ….………...

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengukuran susut massa...

4.2. Pengujian densitas dan penyerapan air...

4.3. Pengujian MOR (Kuat bending beton)……...

4.4. Pengujian Kuat Tekan Beton...

4.5. Pengujian Modulus elastis Beton...

4.6. Foto mikroskop optik dari beton...

4.7. Pengujian Peredaman suara ……...

(14)

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

3.1 Komposisi pembuatan beton serattandan kosong

kelapa sawit...

23

4.1 Data pengukuran massa sampel uji beton tanpa

penambahan serat... 30

4.2 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan

penambahan serat 2 %... 31

Data pengukuran massa sampel uji beton dengan

penambahan serat 4 %...

penambahan serat 6 % ...

Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari

sampel beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10

Data kuat bending beton dengan penambahan

serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % ...

Data kuat tekan beton dengan penambahan serat

0,2,4,6,8,10 % Volum % ...

Data pengujian modulus elastis beton dengan

penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum %...

(15)

4.11

4.12

Data pengujian peredaman suara pada beton

dengan komposisi serat 6 % pada kondisi terbuka...

Pengukuran sound absorption sampel beton ringan

kondisi tertutup...

39

41

(16)

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Arah orientasi pada komposit FRP... 8

2.2 Jenis komposit... 9

2.3 Kurva regangan – reganggan bambu dan baja... 10

2.4 Susunan ferrocement………..……... 13

2.5 Tandan kosong kelapa sawit………... 15

2.6 Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik…………... 17

2.7 Uji bending beton serat ………... 19

2.8 3.1 Pemantulan energi bunyi pada material ………... Diagram alir pembuatan dan pengujian beton serat... 20

24

4.1 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton tanpa serat…………...

Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap

waktu penuaaan pada beton dengan 2 % serat………...

waktu penuaaan pada beton dengan 10 % serat………..

Hubungan antara density dan water absorption terhadap

penambahan serat( % volum) pada beton serat...

Hubungan antara MOR terhadap penambahan serat( %

volum) pada beton serat...

Hubungan antara Compressive Strength terhadap

(17)

4.10

volum) pada beton serat ...

Foto mikroskop optik dari beton serat tanpa penambahan

serat tandan osong kelapa sawit...

Foto mikroskop optik dari beton serat dengan penambahan

6 % serat tandan kosong kelapa sawit...

Hubungan antara sound level (dB) terhadap frekwensi

( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

volum)...

Hubungan antara peredaman suara (%) terhadap frekwensi

( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

volum)...

Hubungan antara koeffisien absorbsi terhadap frekwensi