Pengaruh Penambahan Limbah Sepatu Terhadap Kekuatan Beton
PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH SEPATU
TERHADAP KEKUATAN BETON
TUGAS AKHIR
HARRY CHANDRA
120404033
DOSEN PEMBIMBING
NURSYAMSI, ST. MT.
NIP. 19770623 200501 2 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penggunaan beton sebagai bahan konstruksi pada masa sekarang ini masih
paling banyak digunakan, mengingat sifat beton yang mudah di bentuk dan harga
yang relatif masih lebih murah jika dibandingkan dengan bahan konstruksi yang
lain, selain itu juga perawatan beton itu sendiri yang tidak terlalu mahal. Namun
ketersediaan bahanpenyusunbetonseperti semen, pasir dan kerikil terus mengalami
pengurangan, sehingga diperlukan adanya berbagai macam inovasi, diantaranya
dengan memanfaatkan material alternatif yang ada di sekitar lingkungan kita.
Contoh material alternative ialah limbah sepatu. Dengan demikian, penggunaan
limbah sepatu sebagai material alternatif dapat mencegah pencemaran lingkungan
sekaligus untuk penghematan biaya, sehingga memiliki nilai yang lebih tinggi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah penggunaan limbah
sepatu sebagai substitusi semen dapat mempengaruhi sifat mekanis beton dan
mengetahui kadar optimum dari substitusi limbah sepatu tersebut serta untuk
meningkatkan mutu beton. Benda uji yang digunakan pada penelitian ini ialah
benda uji yang berbentuk silinder yang memiliki diameter 150mm, dan tinggi
300mm, terdiri dari beton dengan campuran limbah sepatu sebesar 0%, 5%, 10%,
dan 15% dari total berat semen. Mutu benda uji yang direncanakan 20 Mpa,
jumlah benda uji 80 sampel. Terdiri dari 5 variasi dan masing-masing variasi
terdiri dari 20 sampel. Pengujian yang dilakukanialah absorbsi, kuat tekan, kuat
tarik belah, elastisitas, pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari dengan
dilakukan perawatan terlebih dahulu sebelum pengujian.
Dari hasil penelitian didapat nilai kuat tekan dan kuat tarik belah rata- rata
dari beton dengan adanya subsitusi limbah sepatu (0%, 5%,10%, 15%) semakin
menurun. Tetapi, nilai absorbsi dan elastisitas beton dengan adanya subsitusi
limbah sepatu semakin bertambah apabila semakin ditambahnya limbah sepatu
yang digunakan. Persentasi rata-rata tertinggi dari absorbsi beton terdapat pada
variasi 15% yakni 1.358%. Persentase rata-rata tertinggi dari elastisitas terdapat
pada persentasi 15% yakni 2841870.445 kg/cm2.
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan kadar optimum limbah sepatu
sepatu sebesar 15% dari total semen yang direncanakan. Hal ini ditunjukkan
dengan kenaikan absorbsi dan elastisitas karena adanya unsur karet yang ada pada
limbah sepatu tersebut
Kata Kunci :limbah sepatu, kuattekan, kuattarikbelah, absorbsi, elastisitas.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat,
rahmat, dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya selesaikan
dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk
menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara (USU).
Penulis menyadari bahwa selesainya
Tugas Akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan, motivasi, dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui tulisan
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan yang tidak terhingga
kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, yang selalu memberikan yang terbaik serta tiada henti
mengiringi dengan doa dan motivasi yang tidak ternilai.
2. Ibu Nursyamsi, ST. MT sebagai dosen pembimbing saya, yang telah meluangkan
waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan dukungan dalam penyelesaian
Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Universitas
ii
Universitas Sumatera Utara
Sumatera Utara,
5. Bapak Ir. Sanci Barus, MT.selaku Koordinator Subjurusan Struktur.
6. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT. dan Ibu Rahmi Karolina, ST. MT. selaku dosen
pembanding / penguji atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis
terhadap Tugas Akhir ini.
7. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., sebagai Kepala Laboratorium Bahan Rekayasa
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Bapak/ Ibu staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara
yang selama ini ikhlas dan sabar mencurahkan ilmunya kepada seluruh anak
didiknya termasuk penulis.
9. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, sahabat
seperjuangan : Michael, Winston Chennady, Hendrik, Thompson, Jefrry, Michael
Tanaka, Nirwan Lubis, Muhammad Fadel, Vincent Theresa, Kevin, Wafi, Abdul
Zailani, Muhammad Ridwan, Rizky Ananda, Irvan Anggiat, Felix Tanoto,
William Tandika, Kavin Luvian, Wendy Setiawan dan seluruh rekan-rekan
seperjuangan di kampus tercinta, atas bantuan, dukungan, dan doa kalian.
iii
Universitas Sumatera Utara
11. Yang terkasih Olivia Esli yang selalu memberikan dukungan dan dorongan dalam
penyusunan tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas dan melimpahkan rahmat dan
karuniaNya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan, penulis
ucapkan terima kasih sebesar - besarnya.
Penulis juga menyadari manusia tidak luput dari khilaf dan salah, demikian juga
penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini sehingga Tugas Akhir ini masih
memiliki kesalahan dan kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal
mungkin. Oleh karena itu dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulisakan
menerima saran dan kritikan yang positif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua
khususnya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil.
Medan,
2016
Hormat Saya
Harry Chandra
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................
ix
DAFTAR NOTASI ......................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................
2
1.3 Benda Uji.....................................................................................
2
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................
2
1.5 Manfaat Penelitian.......................................................................
3
1.6 Batasan Masalah ..........................................................................
3
1.7 Metodologi Penelitian ..................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum .........................................................................................
5
2.2 Keuntungan dan Kerugian Menggunakan Beton .......................
7
2.3 Bahan Penyusun Beton ..............................................................
8
2.3.1 Portland cement ................................................................
8
v
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Agregat Halus ....................................................................
2.3.3 Agregat Kasar ...................................................................
9
12
2.3.4 Air .....................................................................................
13
2.3.5 Bahan Tambah ..................................................................
13
2.4 Beton Segar (Fresh Concrete) ....................................................
23
2.4.1 Kemudahan Pengerjaan(workability) ...............................
23
2.4.2 Pemisahan Kerikil (Segregration) ....................................
27
2.4.3. Pemisahan Air(Bleeding) ..................................................
27
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Umum .........................................................................................
29
3.2 Diagram Alur Penelitian .............................................................
30
3.3 Bahan Penyusun Beton ...............................................................
31
3.3.1 Semen ………………………………………………………31
3.3.2 Agregat Halus ................................................................... 31
3.2.3 Agregat Kasar ..................................................................... 35
3.2.4 Limbah Sepatu ................................................................... 38
3.3.5 Air ……………………………………………………….
38
3.4 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ............................. 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Nilai Slump ................................................................................ 41
4.2 Absorbsi
………………………………………………….. 42
4.3 Kuat Tekan ……………………………………………………
43
4.4 Kuat Tarik Belah.......................................................................... 45
4.5 Elastisitas .............................................................................. 46
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 48
5.2 Saran ........................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 49
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kerucut abrams ........................................................................
25
Gambar 2.2 Slump sejati ..............................................................................
25
Gambar 2.3 Slump geser .............................................................................
26
Gambar 2.4 Slump runtuh ...........................................................................
26
Gambar 3.1 Diagram Alur Metodologi Penelitian .....................................
30
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji ..........................................................................
2
Tabel 2.1 Unsur Semen Portland ...................................................................
6
Tabel 2.2 Unsur Limbah Sepatu ....................................................................
6
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ...........................................
10
Tabel 4.1 Nilai Slump Test ............................................................................
41
Tabel 4.2 Absorbsi ........................................................................................
42
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................
44
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Nilai Tarik Belah Terhadap Subsitusi Semen ......
45
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Elastisitas Beton Terhadap Subsitusi Semen .......
46
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
FM
: nilai modulus kehalusan
SSD : saturated surface dry n :
jumlah sampel
f' c
: kuat tekan beton karakteristik (MPa)
fc’
: kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban
tekan (kg)
A
: luas penampang (cm2)
P
: beban maksimum (kg)
L
: panjang sampel (cm)
D
: diameter (cm)
F
: beban yang diberikan (kg)
T
: kuat tarik beton
Ec
: Modulus Elastisitas
ΔL
: Penurunan arah longitudinal (mm)
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I
Concrete Mix Design
Lampiran II Pemeriksaan Bahan
Lampiran III Data Pengujian Kuat Tekan
Lampiran IV
Data Pengujian Kuat Tarik Belah
Lampiran V Data Pengujian Absorbsi
Lampiran VI Data Pengujian Elastisitas
Lampiran VIIDokumentasi
xi
Universitas Sumatera Utara
TERHADAP KEKUATAN BETON
TUGAS AKHIR
HARRY CHANDRA
120404033
DOSEN PEMBIMBING
NURSYAMSI, ST. MT.
NIP. 19770623 200501 2 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penggunaan beton sebagai bahan konstruksi pada masa sekarang ini masih
paling banyak digunakan, mengingat sifat beton yang mudah di bentuk dan harga
yang relatif masih lebih murah jika dibandingkan dengan bahan konstruksi yang
lain, selain itu juga perawatan beton itu sendiri yang tidak terlalu mahal. Namun
ketersediaan bahanpenyusunbetonseperti semen, pasir dan kerikil terus mengalami
pengurangan, sehingga diperlukan adanya berbagai macam inovasi, diantaranya
dengan memanfaatkan material alternatif yang ada di sekitar lingkungan kita.
Contoh material alternative ialah limbah sepatu. Dengan demikian, penggunaan
limbah sepatu sebagai material alternatif dapat mencegah pencemaran lingkungan
sekaligus untuk penghematan biaya, sehingga memiliki nilai yang lebih tinggi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah penggunaan limbah
sepatu sebagai substitusi semen dapat mempengaruhi sifat mekanis beton dan
mengetahui kadar optimum dari substitusi limbah sepatu tersebut serta untuk
meningkatkan mutu beton. Benda uji yang digunakan pada penelitian ini ialah
benda uji yang berbentuk silinder yang memiliki diameter 150mm, dan tinggi
300mm, terdiri dari beton dengan campuran limbah sepatu sebesar 0%, 5%, 10%,
dan 15% dari total berat semen. Mutu benda uji yang direncanakan 20 Mpa,
jumlah benda uji 80 sampel. Terdiri dari 5 variasi dan masing-masing variasi
terdiri dari 20 sampel. Pengujian yang dilakukanialah absorbsi, kuat tekan, kuat
tarik belah, elastisitas, pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari dengan
dilakukan perawatan terlebih dahulu sebelum pengujian.
Dari hasil penelitian didapat nilai kuat tekan dan kuat tarik belah rata- rata
dari beton dengan adanya subsitusi limbah sepatu (0%, 5%,10%, 15%) semakin
menurun. Tetapi, nilai absorbsi dan elastisitas beton dengan adanya subsitusi
limbah sepatu semakin bertambah apabila semakin ditambahnya limbah sepatu
yang digunakan. Persentasi rata-rata tertinggi dari absorbsi beton terdapat pada
variasi 15% yakni 1.358%. Persentase rata-rata tertinggi dari elastisitas terdapat
pada persentasi 15% yakni 2841870.445 kg/cm2.
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan kadar optimum limbah sepatu
sepatu sebesar 15% dari total semen yang direncanakan. Hal ini ditunjukkan
dengan kenaikan absorbsi dan elastisitas karena adanya unsur karet yang ada pada
limbah sepatu tersebut
Kata Kunci :limbah sepatu, kuattekan, kuattarikbelah, absorbsi, elastisitas.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat,
rahmat, dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya selesaikan
dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk
menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara (USU).
Penulis menyadari bahwa selesainya
Tugas Akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan, motivasi, dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui tulisan
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan yang tidak terhingga
kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, yang selalu memberikan yang terbaik serta tiada henti
mengiringi dengan doa dan motivasi yang tidak ternilai.
2. Ibu Nursyamsi, ST. MT sebagai dosen pembimbing saya, yang telah meluangkan
waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan dukungan dalam penyelesaian
Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Universitas
ii
Universitas Sumatera Utara
Sumatera Utara,
5. Bapak Ir. Sanci Barus, MT.selaku Koordinator Subjurusan Struktur.
6. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT. dan Ibu Rahmi Karolina, ST. MT. selaku dosen
pembanding / penguji atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis
terhadap Tugas Akhir ini.
7. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT., sebagai Kepala Laboratorium Bahan Rekayasa
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Bapak/ Ibu staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara
yang selama ini ikhlas dan sabar mencurahkan ilmunya kepada seluruh anak
didiknya termasuk penulis.
9. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, sahabat
seperjuangan : Michael, Winston Chennady, Hendrik, Thompson, Jefrry, Michael
Tanaka, Nirwan Lubis, Muhammad Fadel, Vincent Theresa, Kevin, Wafi, Abdul
Zailani, Muhammad Ridwan, Rizky Ananda, Irvan Anggiat, Felix Tanoto,
William Tandika, Kavin Luvian, Wendy Setiawan dan seluruh rekan-rekan
seperjuangan di kampus tercinta, atas bantuan, dukungan, dan doa kalian.
iii
Universitas Sumatera Utara
11. Yang terkasih Olivia Esli yang selalu memberikan dukungan dan dorongan dalam
penyusunan tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas dan melimpahkan rahmat dan
karuniaNya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan, penulis
ucapkan terima kasih sebesar - besarnya.
Penulis juga menyadari manusia tidak luput dari khilaf dan salah, demikian juga
penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini sehingga Tugas Akhir ini masih
memiliki kesalahan dan kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal
mungkin. Oleh karena itu dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulisakan
menerima saran dan kritikan yang positif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua
khususnya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil.
Medan,
2016
Hormat Saya
Harry Chandra
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................
ix
DAFTAR NOTASI ......................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................
2
1.3 Benda Uji.....................................................................................
2
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................
2
1.5 Manfaat Penelitian.......................................................................
3
1.6 Batasan Masalah ..........................................................................
3
1.7 Metodologi Penelitian ..................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum .........................................................................................
5
2.2 Keuntungan dan Kerugian Menggunakan Beton .......................
7
2.3 Bahan Penyusun Beton ..............................................................
8
2.3.1 Portland cement ................................................................
8
v
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Agregat Halus ....................................................................
2.3.3 Agregat Kasar ...................................................................
9
12
2.3.4 Air .....................................................................................
13
2.3.5 Bahan Tambah ..................................................................
13
2.4 Beton Segar (Fresh Concrete) ....................................................
23
2.4.1 Kemudahan Pengerjaan(workability) ...............................
23
2.4.2 Pemisahan Kerikil (Segregration) ....................................
27
2.4.3. Pemisahan Air(Bleeding) ..................................................
27
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Umum .........................................................................................
29
3.2 Diagram Alur Penelitian .............................................................
30
3.3 Bahan Penyusun Beton ...............................................................
31
3.3.1 Semen ………………………………………………………31
3.3.2 Agregat Halus ................................................................... 31
3.2.3 Agregat Kasar ..................................................................... 35
3.2.4 Limbah Sepatu ................................................................... 38
3.3.5 Air ……………………………………………………….
38
3.4 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ............................. 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Nilai Slump ................................................................................ 41
4.2 Absorbsi
………………………………………………….. 42
4.3 Kuat Tekan ……………………………………………………
43
4.4 Kuat Tarik Belah.......................................................................... 45
4.5 Elastisitas .............................................................................. 46
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 48
5.2 Saran ........................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 49
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kerucut abrams ........................................................................
25
Gambar 2.2 Slump sejati ..............................................................................
25
Gambar 2.3 Slump geser .............................................................................
26
Gambar 2.4 Slump runtuh ...........................................................................
26
Gambar 3.1 Diagram Alur Metodologi Penelitian .....................................
30
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji ..........................................................................
2
Tabel 2.1 Unsur Semen Portland ...................................................................
6
Tabel 2.2 Unsur Limbah Sepatu ....................................................................
6
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ...........................................
10
Tabel 4.1 Nilai Slump Test ............................................................................
41
Tabel 4.2 Absorbsi ........................................................................................
42
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................
44
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Nilai Tarik Belah Terhadap Subsitusi Semen ......
45
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Elastisitas Beton Terhadap Subsitusi Semen .......
46
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
FM
: nilai modulus kehalusan
SSD : saturated surface dry n :
jumlah sampel
f' c
: kuat tekan beton karakteristik (MPa)
fc’
: kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban
tekan (kg)
A
: luas penampang (cm2)
P
: beban maksimum (kg)
L
: panjang sampel (cm)
D
: diameter (cm)
F
: beban yang diberikan (kg)
T
: kuat tarik beton
Ec
: Modulus Elastisitas
ΔL
: Penurunan arah longitudinal (mm)
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I
Concrete Mix Design
Lampiran II Pemeriksaan Bahan
Lampiran III Data Pengujian Kuat Tekan
Lampiran IV
Data Pengujian Kuat Tarik Belah
Lampiran V Data Pengujian Absorbsi
Lampiran VI Data Pengujian Elastisitas
Lampiran VIIDokumentasi
xi
Universitas Sumatera Utara