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

  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 M E D A N 2013

  PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEMEN PC DAN PASIR 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 MEDAN 2013

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 Dr. Sutarman, M.SC NIP.195507061981021002 NIP. 196310261991031001

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 ( NURIA GURNING )

  

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 ( NURIA GURNING )

  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

  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 : Fisika FMIPA USU Tamat : 1991

Strata-1 : Pend.Fisika IKIP Medan Tamat ; 1999

Strata-2 : Magister Ilmu Fisika USU Tamat : 2013 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 sarana yang diberikan selama penelitian.

  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 , Nuria Gurning

  

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA

DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

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

  3

  menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm , 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 % ) sebesar 0,026. Beton dan koefisien absorbsi (α rata-rata serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.

  Kata kunci: serat tandan kelapa sawit, susut massa, kuat bending, , rapat massa ,

  absorber material

  

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

  3 value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm , 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

  µm and the concrete particle compound have size within a range

  size less than 30 of 5-30 µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with

  µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch

  size less than 75

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 ( α ) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil average

palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete

and fulfill the criteria of sound absorber building material.

  

Keywords: The hollow bunch fiber of oil palm, weight loss, MOR, bulk density,

absorber material

  DAFTAR ISI

  14

  2.6.2 Penyerapa Air……………...........................

  2.6.3 Kuat tekan....................................................

  2.6.4 Kuat Bending ( MOR).................................

  2.6.5Peredaman suara....................................

  13

  14

  14

  2.6. Pengujian dan Karakterisasi ................................

  17

  17

  17

  17

  18

  19 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………………........

  22

  2.6.1 Densitas ……….……………......................

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

  Halaman KATA PENGANTAR ………………………………………….. i ABSTRAK ………………………………………….…………. iii ABSTRACT …………………………………………………… iv DAFTAR ISI …………………………………………………..

  1.5. Manfaat Penelitian ……………………………

  DAFTAR TABEL ........................................................................ DAFTAR GAMBAR..................................................................... v vii ix

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1 1.1. Latar Belakang ……………………………….

  1.2. Perumusan Masalah …………………………...

  1.3. Batasan Masalah …………………………… 1.4.

  Tujuan Penelitian …………………………….

  1

  2.4. Air.............................. ………..………………….

  5

  6

  6

  6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

  7 2.1. Komposit………………………………………...

  7 2.2. Semen PC ( Potland cement)………………….....

  2.3. Pasir............................…………………………..

  22

  3.2. Prosedur kerja ….………………………..............

  43

  4.7. Pengujian Peredaman suara ……...........................

  30

  30

  36

  39

  41

  45

  4.5. Pengujian Modulus elastis Beton.........................

  47 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan……………………..……………......

  Saran …………………………………………….

  52

  52

  54 Daftar Pustaka

  Lampiran A Lampiran B

  4.6. Foto mikroskop optik dari beton............................

  4.4. Pengujian Kuat Tekan Beton..................................

  3.3 Alat dan Bahan... …………………………….....

  25

  3.4. Metoda Pengukuran …………………………… 3.4.1 Metoda Pemgukuran densitas....................

  3.4.2 Penyerapan air .......................................

  3.4.2 Kuat tekan ...........................................

  3.4.3 Kuat Patah.............................................

  3.4.4 Peredaman suara............................................

  22

  25

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

  25

  26

  26

  29

  28 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengukuran susut massa.............................

  4.2. Pengujian densitas dan penyerapan air...................

  57 L1 L-IV

  DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel

  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

  4.3 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 4 %...............................................

  32

  4.4 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 6 % ............................................

  33

  4.5 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 8 % ............................................

  34

  4.6 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 10 % ..........................................

  35

  4.7 Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari sampel beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10

  4.8 Data kuat bending beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % .........................

  36

  4.9 Data kuat tekan beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % .....................................

  4.10 Data pengujian modulus elastis beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum %......

  37

  4.11 Data pengujian peredaman suara pada beton

  39 dengan komposisi serat 6 % pada kondisi terbuka...

  4.12 Pengukuran sound absorption sampel beton ringan

  41 kondisi tertutup.........................................................

  DAFTAR GAMBAR Nomor Halaman

  

Judul

Gambar

  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 Pemantulan energi bunyi pada material …………….........

  20

  3.1

  24 Diagram alir pembuatan dan pengujian beton serat............... Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap

  4.1 31 waktu penuaaan pada beton tanpa serat…………..............

  4.2 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 2 % serat…………….....

  32

  4.3 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 4 % serat…………….....

  33

  4.4 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 6 % serat…………….....

  34

  4.5 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 8 % serat…………….....

  35

  4.6 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 10 % serat……………..

  36

  4.7 Hubungan antara density dan water absorption terhadap penambahan serat( % volum) pada beton serat........................

  37

  4.8 Hubungan antara MOR terhadap penambahan serat( % volum) pada beton serat........................

  40

  4.9 Hubungan antara Compressive Strength terhadap

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

  42

  4.10 Hubungan antara stress terhadap strain dengan penambahan serat( % volum) pada beton serat ........................

  43

  4.11 Hubungan antara MOE dengan penambahan serat( % volum) pada beton serat ...........................................................

  44

  4.12 Foto mikroskop optik dari beton serat tanpa penambahan serat tandan osong kelapa sawit................................................

  45

  4.13 Foto mikroskop optik dari beton serat dengan penambahan 6 % serat tandan kosong kelapa sawit.....................................

  46

  4.14 Hubungan antara sound level (dB) terhadap frekwensi ( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

  49 volum)......................................................................................

  4.15 Hubungan antara peredaman suara (%) terhadap frekwensi ( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

  50 volum)......................................................................................

  4.16 Hubungan antara koeffisien absorbsi terhadap frekwensi ( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 % volum)......................................................................................

  51