PENGARUH LIMBAH FLY ASH DARI SERBUK ARANG BRIKET TERHADAP BETON GEOPOLIMER Pengaruh Limbah Fly Ash Dari Serbuk Arang Briket Terhadap Beton Geopolimer.
PENGARUH LIMBAH FLY ASH DARI SERBUK ARANG
BRIKET TERHADAP BETON GEOPOLIMER
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh:
Arroyan Luthfianto
NIM : D 100 100 002
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
ii
iii
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”.
(Qs. Al Baqarah : 45)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang
lain dan hanya kepada Tuhan-Mulah hendaknya kamu berharap”.
(Qs. Al Insyiqaaq : 6 –8)
“Ilmu seperti udara. Ia begitu banyak di sekeliling kita. Kamu bisa
mendapatkannya di manapun dan kapanpun.”
(Socrates)
“Jangan lihat masa lampau dengan penyesalan; jangan pula lihat masa depan
dengan ketakutan; tapi lihatlah sekitarmu dengan penuh kesadaran.
(James Thurber)
v
PRAKATA
Assalaamu’alaikum Wr Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah Swt atas
limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir dapat
diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk
menyelesaikan program studi S1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan ini penyusun mengucapkan terima
kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima
kasih kepada :
1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2). Bapak Dr. Mochamad Solikin selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Pembimbing Utama penyusun
yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas
Akhir ini.
4). Ibu Yenny Nurchasanah,S.T.,M.T., selaku Pembimbing pendamping yang juga
telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini.
5). Bapak Muhammad Ujianto, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
penyusun.
6). Bapak Ir. H. Aliem Sudjatmiko, MT, selaku Pembimbing Akademik.
7). Bapak dan ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah
diberikan.
8). Bapak, mama, mbah Putri, kakak dan keponakan yang tercinta terimakasih atas
doanya, sehingga penyusun mampu menjalani semua ini.
9). PT.Bintang Asahi Textile Industri yang telah memberikan persetujuan untuk
limbah serbuk arang briket.
vi
vii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, dengan penuh perjuangan, do’a dan usaha tiada henti dan dengan
rasa syukur yang sebesar-besarnya ku persembahkan sebuah karya kecil ini teruntuk:
Yang satu dan tiada dua-nya “Allah Swt”
Sembah sujud syukur kepadamu ya Allah. Taburan cinta dan kasih PenyusunngMu
telah memberiku kekuatan serta membekaliku dengan ilmu. Sekiranya lautan
menjadi tinta untuk menulis kalimat-kalimat tentangMu, maka habislah lautan itu
sebelum habis ditulis kalimat-kalimat tentangMu. Atas Rahmat, Hidayah, Karunia
dan Kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat
terselesaikan.
Mama, mama, mamaku Sayang
Mama Kurniati S Syah. Ribuan kilo jalan yang kau tempuh, lewati rintangan untuk
aku anakmu. Ibuku Sayang, masih terus berjalan, walau tapak kaki penuh darah
penuh nanah. Seperti udara kasih yang Ibu berikan hanya mampu ku membalas
dengan selembar kertas yang bertuliskan nama Ibu. Terimakasih untuk semua waktu
yang Ibu berikan. Kelak aku akan menjadi anak yang dapat Ibu banggakan.
Bapak Tercinta
Bapak Sudirman. Sebagai tanda bakti, hormat dan rasa terima kasih yang tiada
terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Bapak yang telah mengasuhku,
membesarkanku dengan penuh cinta dan kasih sayang. Terima kasih atas do’a,
nasihat, dukungan, pengorbanan, perjuangan, tetesan keringat dan air mata yang
tak terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang
bertuliskan kata persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat
Bapak bangga dan bahagia, karena kusadar selama ini belum bisa berbuat apa-apa.
“Terima Kasih”
viii
Kakakku
Shofi Luthfianti. Terima kasih atas do’a, dukungan, bantuan dan kebersamaannya
selama ini, hanya karya ini yang dapat aku persembahkan pada kalian untuk saat ini.
Maafkan jika belum bisa menjadi seorang adik yang dapat kalian banggakan.
Mbahku
Hj. Komariah, Terima kasih atas do’a, dukungan, serta motifasinya sehingga karya
ini selesai.
Black Dragon
Aswan toyib, Minthie Chemir, Kiki Jarwadi, Ambar bagong, Eka pacul, Luhur
Vladimir, Agus bispak poreper, Agung Gigol, Bambang Purno, Mamik P, Andiva,
Wicaksono Oon, Sapto, Ashar sang dewa tidur, Hafis Mustapa dan teman-teman
angkatan 2010 lainnya. Terima kasih atas semua bantuan, waktu, kebersamaan dan
semua kenangan kita. Inilah karya tidak sempurna yang aku persembahkan untuk
kalian semua dan KALIAN LUAR BIASA!!
Kampus Kebanggaanku “Universitas Muhammadiyah Surakarta”
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..........................................
iv
MOTTO .........................................................................................................
v
PRAKATA ......................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN ..........................................................................................
viii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
xiv
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
xvii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................ xviii
ABSTRAKSI ..................................................................................................
BAB I.
xix
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ...........................................................................
1
B. Rumusan Masalah ......................................................................
2
C. Tujuan Penelitian .......................................................................
2
D. Manfaat Penelitian .....................................................................
2
E. Batasan Masalah ........................................................................
2
F. Keaslian Penelitian ....................................................................
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton Geopolimer ......................................................................
5
B. Binder.........................................................................................
6
1. Fly ash ...................................................................................
6
2. Aktifator alkalin .....................................................................
9
BAB III. LANDASAN TEORI
A. Beton Geopolimer ......................................................................
11
B. Materi Penyusun Beton Geopolimer.........................................
12
x
1. Solid material (Fly Ash) .........................................................
12
2. Aktifator alkalin (natrium silikat dan natrium hidroksida) ....
13
3. Agregat...................................................................................
13
4. Air ..........................................................................................
15
C. Perencanaan Campuran Beton ...................................................
15
D. Perencanaan Jumlah Beton ........................................................
15
E. Pengujian Kuat Tekan Beton .....................................................
16
BAB IV. METODE PENELITIAN
A. Umum ........................................................................................
18
B. Bahan Penelitian ........................................................................
18
1. Air ........................................................................................
18
2. Agregat halus .........................................................................
18
3. Agregat kasar .........................................................................
19
4. Serbuk arang briket ................................................................
19
5. Aktifator alkalin .....................................................................
20
C. Peralatan Penelitian....................................................................
20
1. Gelas ukur ............................................................................
20
2. Volumetric flash ...................................................................
20
3. Saringan atau ayakan ...........................................................
21
4. Alat penggetar ayakan / vibrator .........................................
21
5. Timbangan .........................................................................
22
6. Oven .....................................................................................
22
7. Kerucut Conus .....................................................................
23
8. Cetakan Silinder ...................................................................
23
9. Kerucut Abram’s ..................................................................
24
10. Mesin Uji Kuat Tekan..........................................................
24
11. Peralatan penunjang .............................................................
25
D. Tahapan Penelitian .....................................................................
25
1. Pemeriksaan Bahan ................................................................
25
2. Pengujian Bahan ....................................................................
25
3. Perencanaan dan Pembuatan Benda Uji ................................
25
xi
4. Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................
25
5. Pengolahan Data ....................................................................
26
E. Pelaksanaan Penelitian ...............................................................
28
1. Pemerikaan Bahan ..................................................................
28
a. Pengujian kualitas pasir terhadap kandungan bahan
organik .................................................................................
28
b. Pengujian kandungan lumpur pada pasir ............................
28
c. Pengujian Saturated Surface Dry (SSD) ............................
29
d. Pemeriksaan berat jenis asir (Specific Grafity and Absorsi) 29
e. Pemeriksaan gradasi pasir ..................................................
30
f. Pengujian berat jenis agregat kasar (Specific Gravity) dan
penyerapan (Absorsi) ..........................................................
31
g. Pemeriksaan gradasi agregat kasar.....................................
32
2. Perencanaan Campuran Beton ...............................................
33
3. Pembuatan Benda Uji .............................................................
34
a. Persiapan .............................................................................
34
b. Pembuatan adukan beton ....................................................
35
c. Pengujian Slump ..................................................................
35
d. Pencetakan benda uji ..........................................................
36
4. Perawatan (Curing) ................................................................
36
5. Pengujian Kuat Tekan Beton ..................................................
37
6. Tabel Sampel Pengujian Beton ...............................................
38
7. Pengambilan Kesimpulan .......................................................
39
BAB V. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Agregat......................................................................
40
1. Pengujian Agregat Halus .......................................................
40
a. Kandungan bahan organik .................................................
40
b. Saturated Surface Dry .......................................................
40
c. Berat jenis ..........................................................................
41
d. Kandungan lumpur ............................................................
41
e. Gradasi pasir ......................................................................
41
xii
f. Modulus halus butir pasir ....................................................
41
2. Pengujian Agregat Kasar ........................................................
41
a. Berat jenis ...........................................................................
42
b. Keausan agregat ..................................................................
42
c. Modulus halus butiran agregat ...........................................
42
d. Gradasi krikil .....................................................................
42
B. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer .................
42
C. Kekentalan Adukan Beton .........................................................
43
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................
43
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ................................................................................
47
B. Saran-saran.................................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1.
Halaman
Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Fly Ash (Hardjito,
2005) ......................................................................................
7
Gambar III.1. Proses Polikondensasi ...........................................................
11
Gambar III.2. Skema Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder ........................
17
Gambar IV.1. Air ..........................................................................................
18
Gambar IV.2. Agregat Halus.........................................................................
19
Gambar IV.3. Agregat Kasar .........................................................................
19
Gambar IV.4. Serbuk Arang Briket Batubara ...............................................
19
Gambar IV.5. Natrium Hidroksida ................................................................
20
Gambar IV.6. Natrium Silikat .......................................................................
20
Gambar IV.7. Gelas Ukur .............................................................................
20
Gambar IV.8. Volumetric Flash ....................................................................
21
Gambar IV.9. Saringan Ayakan ....................................................................
21
Gambar IV.10. Alat penggetar ayakan / Vibrator ...........................................
22
Gambar IV.11. Timbangan 30 kg....................................................................
22
Gambar IV.12. Oven .......................................................................................
23
Gambar IV.13. Kerucut Conus .......................................................................
23
Gambar IV.14. Cetakan Silinder .....................................................................
24
Gambar IV.15. Kerucut Abram’s .....................................................................
24
Gambar IV.16. Universal Testing Machine ....................................................
25
Gambar IV.17. Diagram Flowchart alur penelitian ........................................
27
Gambar IV.18. Diagram Alir Mix Design Beton Geopolimer ........................
34
Gambar IV.19. Persiapan ................................................................................
35
Gambar IV.20. Pembuatan adukan beton........................................................
35
Gambar IV.21. Pengujian Slump .....................................................................
36
Gambar IV.22. Pencetakan Benda Uji ............................................................
36
Gambar IV.23. Perawatan (Curing) Suhu Ruang ..........................................
37
Gambar IV.24. Pengujian Kuat Tekan ............................................................
38
xiv
Gambar V.1.
Grafik Hubungan Antara f’c Rata-rata Dengan Variasi Waktu
7,5 Menit ................................................................................
Gambar V.2.
45
Grafik Hubungan Antara f’c Rata-rata Dengan Variasi Waktu
15 Menit .................................................................................
xv
46
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel III.1. Matrik Perencanaan Jumlah Sampel ...........................................
16
Tabel IV.1. Tabel Jumlah Sampel Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer
38
Tabel V.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ...................................................
40
Tabel V.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ...................................................
41
Tabel V.3. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer Untuk 1x
Adukan ........................................................................................
42
Tabel V.4. Hasil Pengujian Slump ................................................................
43
Tabel V.5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer dan Beton
Normal ........................................................................................
xvi
44
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1. Foto Bahan yang Digunakan Penelitian ................................. L1
LAMPIRAN 2. Foto Proses Pembuatan Larutan Aktivator ............................
L2
LAMPIRAN 3. Foto Proses Pembuatan Benda Uji .........................................
L3
LAMPIRAN 4. Foto Proses Pengujian Kuat Tekan ........................................
L4
LAMPIRAN 5. Hasil Pengujian Agregat Halus ..............................................
L6
LAMPIRAN 6. Hasil Pengujian Agregat Kasar .............................................. L12
LAMPIRAN 7. Perhitungan Rencana Campuran Beton Normal .................... L18
LAMPIRAN 8. Pembuatan Larutan Aktifator ................................................. L21
LAMPIRAN 9. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer ............. L22
LAMPIRAN 10. Pengujian Slump................................................................... L27
LAMPIRAN 11. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ...................................... L28
LAMPIRAN 12. Biaya Total Bahan Pembuatan Beton Geopolimer .............. L31
LAMPIRAN LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
LAMPIRAN HALAMAN PERSETUJUAN PRATIKUM
LAMPIRAN SNI
xvii
DAFTAR NOTASI
A
= Berat cawan (gram)
a
= Berat batu kering oven (gram)
A
= Luas permukaan benda uji yang ditekan (cm2)
B
= Berat pasir tungku + cawan (gram)
b
= Berat batu kondisi SSD (gram)
ACI
= American Concrete Institute
C
= Berat pasir setelah dicuci dan kering tungku (gram)
c
= Berat batu dalam air tanpa container (gram)
C
= Celcius
cc
= Centimeter cubic
cm
= Centimeter
D
= Berat pasir tungku (gram)
f’c
= kuat tekan beton (MPa)
Fas
= Faktor air semen
K
= Kadar lumpur yang terkandung dalam (%)
m
= Massa satu silinder (kg)
M
= Molar
ml
= Mililiter
mm
= Milimeter
MPa
= Mega Pascal
Na2SiO3
= Natrium silikat
NaOH
= Natrium hidroksida
p
= Massa jenis beton (kg/m3)
Pmax
= Beban maksimal (N)
ppm
= parts per million
SNI
= Standar Nasional Indonesia
V
= Volume benda uji (m3)
xviii
PENGARUH LIMBAH FLY ASH DARI SERBUK ARANG BRIKET
TERHADAP BETON GEOPOLIMER
Arroyan Luthfianto
Mahasiswa S-1 Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura Surakarta,
e-mail : arrayanto57@gmail.com
Abstraksi
Beton merupakan unsur yang paling utama dalam suatu pekerjaan kontruksi. Beton
geopolimer adalah sejenis beton yang 100% tidak menggunakan semen. Fly ash dari hasil
pembakaran batubara digunakan sebagai sumber material untuk membuat binder yang
dibutuhkan dalam campuran beton. Binder merupakan bahan pengikat dalam campuran
beton geopolimer yang terdiri dari fly ash dan aktifator alkalin, fly ash yang digunakan dalam
penelitian ini menggunakan serbuk arang briket yang didapat dari hasil residu pembakaran
briket batubara yang digunakan adalah yang lolos saringan no. 200, sedangkan aktifator
alkalin sebagai bahan pengikat unsur alumunium dan silikat yang terkandung dalam fly ash
sehingga terbentuk suatu ikatan polimerisasi, aktifator sangat berperan penting untuk
mengikat unsur alumunium dan silikat yang terkandung didalam serbuk arang briket,
aktifator yang digunakan yaitu natrium hidroksida yang berfungsi untuk mereaksikan unsurunsur untuk menghasilkan ikatan polimer pada serbuk arang briket dan natrium silikat yang
memiliki fungsi mempercepat reaksi polimerisasi. Tujuan penelitian ini untuk mencari
pengaruh serbuk arang briket terhadap beton geopolimer, serta mendapatkan kuat tekan
beton geopolimer dan mencari waktu optimum untuk waktu pencampurannya. Perbandingan
yang digunakan aggregat : binder 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, dan 65:35 masing-masing
waktu pencampurannya yaitu 7,5 menit dan 15 menit. Dari pengujiannya variasi yang kuat
tekannya paling optimum terdapat pada variasi 70:30, 70:30 waktu pencampuran 7,5 menit
menghasilkan kuat tekan 3,510 MPa sedangkan 75:25 waktu pencampurannya menghasilkan
kuat tekan 2,689 MPa, waktu optimum untuk pencampurannya ialah 7,5 menit.
Kata kunci : aktivator, binder, briket, geopolimer, kuat tekan.
xix
Abstract
Concrete is the most important element in a construction work. Geopolymer concrete
is a type of concrete that is 100% not using cement. Fly ash from the combustion of
coal is used as a source of material to make the binder required in the concrete mix.
Binder is a binder in geopolymer concrete mixture consisting of fly ash and alkaline
activator, fly ash used in this study using charcoal briquette powder obtained from
the combustion residue of coal briquettes used is that through sieve no. 200, while
the activator alkaline as a binder elements aluminum and silicate contained in fly ash
to form a bond polymerization, the activator is very important for the binding
elements of aluminum and silicate contained in the powder of charcoal briquettes,
activator used is sodium hydroxide that serves to react elements to produce polymer
powders bond charcoal briquettes and sodium silicate which has the function of
accelerating the polymerization reaction. The purpose of this study for influence
briquette charcoal powder to the geopolymer concrete, as well as get a compressive
strength of geopolymer concrete and seek optimum time to time mixing.
Comparisons are used to aggregate: binder 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, and 65:35
respectively mixing time is 7.5 minutes and 15 minutes. Of testing variations
optimum compressive strength contained in the variation of 70:30, 70:30 mixing
time of 7.5 minutes to produce 3.510 MPa compressive strength while generating the
mixing time 75:25 2.689 MPa compressive strength, the optimum time for mixing is
7.5 minutes.
Key words: activator, binder, briquette, compressive strength, geopolymer.
xx
BRIKET TERHADAP BETON GEOPOLIMER
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh:
Arroyan Luthfianto
NIM : D 100 100 002
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
ii
iii
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”.
(Qs. Al Baqarah : 45)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang
lain dan hanya kepada Tuhan-Mulah hendaknya kamu berharap”.
(Qs. Al Insyiqaaq : 6 –8)
“Ilmu seperti udara. Ia begitu banyak di sekeliling kita. Kamu bisa
mendapatkannya di manapun dan kapanpun.”
(Socrates)
“Jangan lihat masa lampau dengan penyesalan; jangan pula lihat masa depan
dengan ketakutan; tapi lihatlah sekitarmu dengan penuh kesadaran.
(James Thurber)
v
PRAKATA
Assalaamu’alaikum Wr Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah Swt atas
limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir dapat
diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk
menyelesaikan program studi S1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan ini penyusun mengucapkan terima
kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima
kasih kepada :
1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2). Bapak Dr. Mochamad Solikin selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Pembimbing Utama penyusun
yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas
Akhir ini.
4). Ibu Yenny Nurchasanah,S.T.,M.T., selaku Pembimbing pendamping yang juga
telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini.
5). Bapak Muhammad Ujianto, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
penyusun.
6). Bapak Ir. H. Aliem Sudjatmiko, MT, selaku Pembimbing Akademik.
7). Bapak dan ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah
diberikan.
8). Bapak, mama, mbah Putri, kakak dan keponakan yang tercinta terimakasih atas
doanya, sehingga penyusun mampu menjalani semua ini.
9). PT.Bintang Asahi Textile Industri yang telah memberikan persetujuan untuk
limbah serbuk arang briket.
vi
vii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, dengan penuh perjuangan, do’a dan usaha tiada henti dan dengan
rasa syukur yang sebesar-besarnya ku persembahkan sebuah karya kecil ini teruntuk:
Yang satu dan tiada dua-nya “Allah Swt”
Sembah sujud syukur kepadamu ya Allah. Taburan cinta dan kasih PenyusunngMu
telah memberiku kekuatan serta membekaliku dengan ilmu. Sekiranya lautan
menjadi tinta untuk menulis kalimat-kalimat tentangMu, maka habislah lautan itu
sebelum habis ditulis kalimat-kalimat tentangMu. Atas Rahmat, Hidayah, Karunia
dan Kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat
terselesaikan.
Mama, mama, mamaku Sayang
Mama Kurniati S Syah. Ribuan kilo jalan yang kau tempuh, lewati rintangan untuk
aku anakmu. Ibuku Sayang, masih terus berjalan, walau tapak kaki penuh darah
penuh nanah. Seperti udara kasih yang Ibu berikan hanya mampu ku membalas
dengan selembar kertas yang bertuliskan nama Ibu. Terimakasih untuk semua waktu
yang Ibu berikan. Kelak aku akan menjadi anak yang dapat Ibu banggakan.
Bapak Tercinta
Bapak Sudirman. Sebagai tanda bakti, hormat dan rasa terima kasih yang tiada
terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Bapak yang telah mengasuhku,
membesarkanku dengan penuh cinta dan kasih sayang. Terima kasih atas do’a,
nasihat, dukungan, pengorbanan, perjuangan, tetesan keringat dan air mata yang
tak terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang
bertuliskan kata persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat
Bapak bangga dan bahagia, karena kusadar selama ini belum bisa berbuat apa-apa.
“Terima Kasih”
viii
Kakakku
Shofi Luthfianti. Terima kasih atas do’a, dukungan, bantuan dan kebersamaannya
selama ini, hanya karya ini yang dapat aku persembahkan pada kalian untuk saat ini.
Maafkan jika belum bisa menjadi seorang adik yang dapat kalian banggakan.
Mbahku
Hj. Komariah, Terima kasih atas do’a, dukungan, serta motifasinya sehingga karya
ini selesai.
Black Dragon
Aswan toyib, Minthie Chemir, Kiki Jarwadi, Ambar bagong, Eka pacul, Luhur
Vladimir, Agus bispak poreper, Agung Gigol, Bambang Purno, Mamik P, Andiva,
Wicaksono Oon, Sapto, Ashar sang dewa tidur, Hafis Mustapa dan teman-teman
angkatan 2010 lainnya. Terima kasih atas semua bantuan, waktu, kebersamaan dan
semua kenangan kita. Inilah karya tidak sempurna yang aku persembahkan untuk
kalian semua dan KALIAN LUAR BIASA!!
Kampus Kebanggaanku “Universitas Muhammadiyah Surakarta”
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..........................................
iv
MOTTO .........................................................................................................
v
PRAKATA ......................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN ..........................................................................................
viii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
xiv
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
xvii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................ xviii
ABSTRAKSI ..................................................................................................
BAB I.
xix
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ...........................................................................
1
B. Rumusan Masalah ......................................................................
2
C. Tujuan Penelitian .......................................................................
2
D. Manfaat Penelitian .....................................................................
2
E. Batasan Masalah ........................................................................
2
F. Keaslian Penelitian ....................................................................
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton Geopolimer ......................................................................
5
B. Binder.........................................................................................
6
1. Fly ash ...................................................................................
6
2. Aktifator alkalin .....................................................................
9
BAB III. LANDASAN TEORI
A. Beton Geopolimer ......................................................................
11
B. Materi Penyusun Beton Geopolimer.........................................
12
x
1. Solid material (Fly Ash) .........................................................
12
2. Aktifator alkalin (natrium silikat dan natrium hidroksida) ....
13
3. Agregat...................................................................................
13
4. Air ..........................................................................................
15
C. Perencanaan Campuran Beton ...................................................
15
D. Perencanaan Jumlah Beton ........................................................
15
E. Pengujian Kuat Tekan Beton .....................................................
16
BAB IV. METODE PENELITIAN
A. Umum ........................................................................................
18
B. Bahan Penelitian ........................................................................
18
1. Air ........................................................................................
18
2. Agregat halus .........................................................................
18
3. Agregat kasar .........................................................................
19
4. Serbuk arang briket ................................................................
19
5. Aktifator alkalin .....................................................................
20
C. Peralatan Penelitian....................................................................
20
1. Gelas ukur ............................................................................
20
2. Volumetric flash ...................................................................
20
3. Saringan atau ayakan ...........................................................
21
4. Alat penggetar ayakan / vibrator .........................................
21
5. Timbangan .........................................................................
22
6. Oven .....................................................................................
22
7. Kerucut Conus .....................................................................
23
8. Cetakan Silinder ...................................................................
23
9. Kerucut Abram’s ..................................................................
24
10. Mesin Uji Kuat Tekan..........................................................
24
11. Peralatan penunjang .............................................................
25
D. Tahapan Penelitian .....................................................................
25
1. Pemeriksaan Bahan ................................................................
25
2. Pengujian Bahan ....................................................................
25
3. Perencanaan dan Pembuatan Benda Uji ................................
25
xi
4. Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................
25
5. Pengolahan Data ....................................................................
26
E. Pelaksanaan Penelitian ...............................................................
28
1. Pemerikaan Bahan ..................................................................
28
a. Pengujian kualitas pasir terhadap kandungan bahan
organik .................................................................................
28
b. Pengujian kandungan lumpur pada pasir ............................
28
c. Pengujian Saturated Surface Dry (SSD) ............................
29
d. Pemeriksaan berat jenis asir (Specific Grafity and Absorsi) 29
e. Pemeriksaan gradasi pasir ..................................................
30
f. Pengujian berat jenis agregat kasar (Specific Gravity) dan
penyerapan (Absorsi) ..........................................................
31
g. Pemeriksaan gradasi agregat kasar.....................................
32
2. Perencanaan Campuran Beton ...............................................
33
3. Pembuatan Benda Uji .............................................................
34
a. Persiapan .............................................................................
34
b. Pembuatan adukan beton ....................................................
35
c. Pengujian Slump ..................................................................
35
d. Pencetakan benda uji ..........................................................
36
4. Perawatan (Curing) ................................................................
36
5. Pengujian Kuat Tekan Beton ..................................................
37
6. Tabel Sampel Pengujian Beton ...............................................
38
7. Pengambilan Kesimpulan .......................................................
39
BAB V. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Agregat......................................................................
40
1. Pengujian Agregat Halus .......................................................
40
a. Kandungan bahan organik .................................................
40
b. Saturated Surface Dry .......................................................
40
c. Berat jenis ..........................................................................
41
d. Kandungan lumpur ............................................................
41
e. Gradasi pasir ......................................................................
41
xii
f. Modulus halus butir pasir ....................................................
41
2. Pengujian Agregat Kasar ........................................................
41
a. Berat jenis ...........................................................................
42
b. Keausan agregat ..................................................................
42
c. Modulus halus butiran agregat ...........................................
42
d. Gradasi krikil .....................................................................
42
B. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer .................
42
C. Kekentalan Adukan Beton .........................................................
43
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................
43
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ................................................................................
47
B. Saran-saran.................................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1.
Halaman
Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Fly Ash (Hardjito,
2005) ......................................................................................
7
Gambar III.1. Proses Polikondensasi ...........................................................
11
Gambar III.2. Skema Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder ........................
17
Gambar IV.1. Air ..........................................................................................
18
Gambar IV.2. Agregat Halus.........................................................................
19
Gambar IV.3. Agregat Kasar .........................................................................
19
Gambar IV.4. Serbuk Arang Briket Batubara ...............................................
19
Gambar IV.5. Natrium Hidroksida ................................................................
20
Gambar IV.6. Natrium Silikat .......................................................................
20
Gambar IV.7. Gelas Ukur .............................................................................
20
Gambar IV.8. Volumetric Flash ....................................................................
21
Gambar IV.9. Saringan Ayakan ....................................................................
21
Gambar IV.10. Alat penggetar ayakan / Vibrator ...........................................
22
Gambar IV.11. Timbangan 30 kg....................................................................
22
Gambar IV.12. Oven .......................................................................................
23
Gambar IV.13. Kerucut Conus .......................................................................
23
Gambar IV.14. Cetakan Silinder .....................................................................
24
Gambar IV.15. Kerucut Abram’s .....................................................................
24
Gambar IV.16. Universal Testing Machine ....................................................
25
Gambar IV.17. Diagram Flowchart alur penelitian ........................................
27
Gambar IV.18. Diagram Alir Mix Design Beton Geopolimer ........................
34
Gambar IV.19. Persiapan ................................................................................
35
Gambar IV.20. Pembuatan adukan beton........................................................
35
Gambar IV.21. Pengujian Slump .....................................................................
36
Gambar IV.22. Pencetakan Benda Uji ............................................................
36
Gambar IV.23. Perawatan (Curing) Suhu Ruang ..........................................
37
Gambar IV.24. Pengujian Kuat Tekan ............................................................
38
xiv
Gambar V.1.
Grafik Hubungan Antara f’c Rata-rata Dengan Variasi Waktu
7,5 Menit ................................................................................
Gambar V.2.
45
Grafik Hubungan Antara f’c Rata-rata Dengan Variasi Waktu
15 Menit .................................................................................
xv
46
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel III.1. Matrik Perencanaan Jumlah Sampel ...........................................
16
Tabel IV.1. Tabel Jumlah Sampel Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer
38
Tabel V.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ...................................................
40
Tabel V.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ...................................................
41
Tabel V.3. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer Untuk 1x
Adukan ........................................................................................
42
Tabel V.4. Hasil Pengujian Slump ................................................................
43
Tabel V.5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer dan Beton
Normal ........................................................................................
xvi
44
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1. Foto Bahan yang Digunakan Penelitian ................................. L1
LAMPIRAN 2. Foto Proses Pembuatan Larutan Aktivator ............................
L2
LAMPIRAN 3. Foto Proses Pembuatan Benda Uji .........................................
L3
LAMPIRAN 4. Foto Proses Pengujian Kuat Tekan ........................................
L4
LAMPIRAN 5. Hasil Pengujian Agregat Halus ..............................................
L6
LAMPIRAN 6. Hasil Pengujian Agregat Kasar .............................................. L12
LAMPIRAN 7. Perhitungan Rencana Campuran Beton Normal .................... L18
LAMPIRAN 8. Pembuatan Larutan Aktifator ................................................. L21
LAMPIRAN 9. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolimer ............. L22
LAMPIRAN 10. Pengujian Slump................................................................... L27
LAMPIRAN 11. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ...................................... L28
LAMPIRAN 12. Biaya Total Bahan Pembuatan Beton Geopolimer .............. L31
LAMPIRAN LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
LAMPIRAN HALAMAN PERSETUJUAN PRATIKUM
LAMPIRAN SNI
xvii
DAFTAR NOTASI
A
= Berat cawan (gram)
a
= Berat batu kering oven (gram)
A
= Luas permukaan benda uji yang ditekan (cm2)
B
= Berat pasir tungku + cawan (gram)
b
= Berat batu kondisi SSD (gram)
ACI
= American Concrete Institute
C
= Berat pasir setelah dicuci dan kering tungku (gram)
c
= Berat batu dalam air tanpa container (gram)
C
= Celcius
cc
= Centimeter cubic
cm
= Centimeter
D
= Berat pasir tungku (gram)
f’c
= kuat tekan beton (MPa)
Fas
= Faktor air semen
K
= Kadar lumpur yang terkandung dalam (%)
m
= Massa satu silinder (kg)
M
= Molar
ml
= Mililiter
mm
= Milimeter
MPa
= Mega Pascal
Na2SiO3
= Natrium silikat
NaOH
= Natrium hidroksida
p
= Massa jenis beton (kg/m3)
Pmax
= Beban maksimal (N)
ppm
= parts per million
SNI
= Standar Nasional Indonesia
V
= Volume benda uji (m3)
xviii
PENGARUH LIMBAH FLY ASH DARI SERBUK ARANG BRIKET
TERHADAP BETON GEOPOLIMER
Arroyan Luthfianto
Mahasiswa S-1 Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura Surakarta,
e-mail : arrayanto57@gmail.com
Abstraksi
Beton merupakan unsur yang paling utama dalam suatu pekerjaan kontruksi. Beton
geopolimer adalah sejenis beton yang 100% tidak menggunakan semen. Fly ash dari hasil
pembakaran batubara digunakan sebagai sumber material untuk membuat binder yang
dibutuhkan dalam campuran beton. Binder merupakan bahan pengikat dalam campuran
beton geopolimer yang terdiri dari fly ash dan aktifator alkalin, fly ash yang digunakan dalam
penelitian ini menggunakan serbuk arang briket yang didapat dari hasil residu pembakaran
briket batubara yang digunakan adalah yang lolos saringan no. 200, sedangkan aktifator
alkalin sebagai bahan pengikat unsur alumunium dan silikat yang terkandung dalam fly ash
sehingga terbentuk suatu ikatan polimerisasi, aktifator sangat berperan penting untuk
mengikat unsur alumunium dan silikat yang terkandung didalam serbuk arang briket,
aktifator yang digunakan yaitu natrium hidroksida yang berfungsi untuk mereaksikan unsurunsur untuk menghasilkan ikatan polimer pada serbuk arang briket dan natrium silikat yang
memiliki fungsi mempercepat reaksi polimerisasi. Tujuan penelitian ini untuk mencari
pengaruh serbuk arang briket terhadap beton geopolimer, serta mendapatkan kuat tekan
beton geopolimer dan mencari waktu optimum untuk waktu pencampurannya. Perbandingan
yang digunakan aggregat : binder 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, dan 65:35 masing-masing
waktu pencampurannya yaitu 7,5 menit dan 15 menit. Dari pengujiannya variasi yang kuat
tekannya paling optimum terdapat pada variasi 70:30, 70:30 waktu pencampuran 7,5 menit
menghasilkan kuat tekan 3,510 MPa sedangkan 75:25 waktu pencampurannya menghasilkan
kuat tekan 2,689 MPa, waktu optimum untuk pencampurannya ialah 7,5 menit.
Kata kunci : aktivator, binder, briket, geopolimer, kuat tekan.
xix
Abstract
Concrete is the most important element in a construction work. Geopolymer concrete
is a type of concrete that is 100% not using cement. Fly ash from the combustion of
coal is used as a source of material to make the binder required in the concrete mix.
Binder is a binder in geopolymer concrete mixture consisting of fly ash and alkaline
activator, fly ash used in this study using charcoal briquette powder obtained from
the combustion residue of coal briquettes used is that through sieve no. 200, while
the activator alkaline as a binder elements aluminum and silicate contained in fly ash
to form a bond polymerization, the activator is very important for the binding
elements of aluminum and silicate contained in the powder of charcoal briquettes,
activator used is sodium hydroxide that serves to react elements to produce polymer
powders bond charcoal briquettes and sodium silicate which has the function of
accelerating the polymerization reaction. The purpose of this study for influence
briquette charcoal powder to the geopolymer concrete, as well as get a compressive
strength of geopolymer concrete and seek optimum time to time mixing.
Comparisons are used to aggregate: binder 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, and 65:35
respectively mixing time is 7.5 minutes and 15 minutes. Of testing variations
optimum compressive strength contained in the variation of 70:30, 70:30 mixing
time of 7.5 minutes to produce 3.510 MPa compressive strength while generating the
mixing time 75:25 2.689 MPa compressive strength, the optimum time for mixing is
7.5 minutes.
Key words: activator, binder, briquette, compressive strength, geopolymer.
xx