Analisa Respon Mekanik Paving Block Concrete Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (Tkks) Akibat Beban Flexure

ANALISA RESPON MEKANIK PAVING BLOCK CONCRETE
FOAM DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN FLEXURE

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

FEBY DANIMASTHARI
NIM.100401047

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015

ANALISA RESPON MEKANIK PAVING BLOCK CONCRETE
FOAM DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN FLEXURE

FEBY DANIMASTHARI
NIM. 100401047

Diketahui / Disahkan :

Disetujui Oleh:

Departemen Teknik Mesin

Dosen Pembimbing,

Fakultas teknikUSU
Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP. 1964 1224 1992 111001

Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME
NIP. 1957 1001 198503 1005

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN

AGENDA
DITERIMA TGL
PARAF

: 2250 / TS / 2015
: 04/ 11/ 2014
:

TUGAS SARJANA
NAMA

: FEBY DANIMASTHARI

NIM

: 100401047

MATA PELAJARAN

: PROSES PRODUKSI NON-LOGAM

SPESIFIKASI

:LAKUKAN

STUDI

MENGANALISA

EKSPERIMENTAL

RESPON

MEKANIK

UNTUK

PAVING

BLOCK CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT
TANDA

KOSONG

KELAPA

SAWIT

AKIBAT

REDUKSI

BERAT,

BEBAN FLEXURE. UNTUK ITU:
1. LAKUKAN

ANALISA

MAKROSTRUKTUR, DAN BIAYA PRODUKSI
2. LAKUKAN PENGUJIAN FLEXURE

DIBERIKAN TANGGAL
SELESAI TANGGAL

: 04 / 11/ 2014
: 20/ 06/ 2015

MEDAN, Juni 2015.
KETUA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP. 1964 1224 1992 111001

DOSEN PEMBIMBING,

Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME.
NIP. 1957 1001 198503 1005

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
KARTU BIMBINGAN

TUGAS SARJANA MAHASISWA
No :2250 / TS / 2015
Sub. Program Studi
Bidang Tugas
Judul Tugas

:
:
:

Proses Produksi
Proses Produksi Non-Logam

ANALISA RESPON MEKANIK PAVING BLOCK
CONCRETE
FOAM
DIPERKUAT
SERAT
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
AKIBAT BEBAN FLEXURE

Diberikan tanggal
: 04 November 2014
Dosen Pembimbing :Prof. Dr. Ir. Bustami
Syam, MSME.

Selesai Tgl : 20 Juni 2015
Nama Mhs : Feby Danimasthari
NIM
: 100401047

No

Tanggal

Kegiatan Asistensi Bimbingan

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

04-11-2014

Pengajuan
20-11-2014
Studi
16-12-2014
Asistensi
15-01-2015
Pembuatan
20-02-2015
Pengujian
03-03-2015
Analisa hasil
24-03-2015
Asistensi
27-04-2015
Asistensi
28-04-2015
Asistensi
01-05-2015
Asistensi
11-05-2015

Asistensi
25-05-2015
Asistensi
02-06-2015
Melengkapi
20-06-2015

Pengajuan dan pemberian tugas skripsi
Studi literatur
Asistensi studi literatur
Pembuatan paving block
Pengujian tekan statik
Analisa hasil pengujian
Asistensi hasil pengujian
Asistensi BAB I dan II
Asistensi BAB III
Asistensi perbaikan BAB III
Asistensi BAB IV dan V
Asistensi perbaikan BAB IV dan V
Melengkapi laporan skripsi

ACC

CATATAN:

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada
Dosen Pembimbing setiap Asistensi
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi
3. Kartu ini harus dikembalikan ke
Departemen, bila kegiatan Asistensi
Telah selesai.

Tanda Tangan
Dosen Pembimbing

Diketahui,
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FT USU

Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP.19641224 199211 1 001

ABSTRAK
Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil
industri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah tandan kosong kelapa
sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat
dimanfaatkan sebagai material engineering. Tujuan penelitian ini adalah untuk
menganalisa mutu fisik dan respon mekanik produk paving block komposit
berbahan concrete foam yang diperkuat serat TKKS akibat beban flexure secara
eksperimental. Pada penelitian ini spesimen yang akan diuji berukuran
225×135×65 mm dan analisa mutu ditinjau dari reduksi berat, makrostruktur dan
biaya produksi. Kekuatan mekanik material diperoleh dengan cara melakukan
pengujian flexure dengan 3 point bending. Dari hasil analisa mutu fisik berat
paving block komersil yang ada dipasaran, paving block komposit yang
diproduksi dengan komposisi A4, B4, dan B5 ini mampu mereduksi berat sebesar
43,7%, 21,6%, 14,8%, Persentase porositas untuk bagian permukaannya untuk
komposisi A4, B4, B5 didapat hasil sebesar 6,78%, 6,27%, dan 9,32%. Dan untuk
bagian dalamnya didapat hasil sebesar 31,44%, 11,89% dan 10,40%, dan Analisa
biaya produksi dari pembuatan paving block ini adalah sebesar Rp. 1.176,- per
produk. Pada pengujian flexure untuk spesimen A4, B4, dan B5 diperoleh hasil
bahwa tegangan flexure maksimum yang mampu diterima dari masing-masing
komposisi adalah 2,42 MPa, 4,96 MPa, dan 4,03 MPa dengan tegangan flexure
rata-ratanya sebesar 1,92 MPa, 3.99 MPa, dan 3.49 MPa.

Kata kunci: Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit, Material Engineering,
Concrete Foam, Paving Block Komposit.

ABSTRACT

The development of the palm oil industries are rapidly increasing these days. One
of the outcome of the palm oil industries is empty palm bunches (EPB). This EPB
can be processed into fibers that eventually can be used as engineering materials.
The purpose of this research is to analyze the physical quality and the mechanical
response of composite paving block products made from EPB fiber-reinforced
concrete foam due to the load of flexure. In this study, the specimens to be tested
were measured as 225× 135× 65 mm and the analysis of physical quality are based
on 3 terms which are weight reduction, macrostructure and cost. The mechanical
strength of the materials obtained by using flexural strength 3 point bending
method. The results of the analysis of physical quality of composite paving block,
the weight reduction from A4, B4, B5 compositions are 43,7%, 21,6%, 14,8%, the
average area of porosity of A4, B4, B5 composition for the surface area are
6,78%, 6,27%, and 9,32% and for the inside area are 31,44%, 11,89% and
10,40%, and the production cost is Rp. 1.176,- for each product. The result of
flexural test for A4, B4, and B5 specimen, which maximum flexural stress that can
be accept of the spesimens are 2,42 MPa, 4,96 MPa, and 4,03 MPa and the
average flexural stress are 1,92 MPa, 3,99 MPa, and 3,49 MPa.

Keywords: Empty Palm Bunches Waste, Engineering Materials, Concrete Foam, ,
Composite paving block.

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah Subhanahuwata’ala yang memberikan
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir ini dengan sebaik mungkin.
Skripsi ini berjudul “ANALISA RESPON MEKANIK PAVING BLOCK
CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN FLEXURE ”. Skripsi ini disusun sebagai
syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata-1(S1) pada Departemen Teknik
Mesin, FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara.
Proses penyusunan skripsi dari awal hingga selesai yang penulis lakukan
dapat terlaksana berkat bantuan dan dukungan dari semua pihak. Untuk itulah,
pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang
mendalam dan setulusnya kepada:
1. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan motivasi, masukannya
yang sangat besar kepada penulis sehingga pengerjaan skripsi dapat
berjalan dengan baik.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME. selaku dosen pembimbing
penulis yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan
bimbingan ilmu kepada penulis.
3. Bapak Dr -Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
telah membimbing, membantu, dan mengajari penulis selama kuliah di
Departemen Teknik Mesin.
6. Kawan-kawan stambuk 2010 terutama Ahmad Riyaldi kawan satu tim dan
seperjuangan Paving Block, kawan seperjuangan anggota lab. IFRC
Afrinedi de Fanfir, Suhandika Putra, Fahrur Rozy, Muhammad Ilham.
Abangda mentor kami Ade Irwan, bang fadly Aliando dan teman-teman
yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.

7. Dwita Maulidiyah yang banyak memberikan support dan masukkannya
kepada penulis selama pengerjaan skripsi ini.
8. Seluruh pihak yang banyak membantu penulis dalam pengerjaan skripsi
ini.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan ilmu bagi penulis dan
bagi masyarakat pada umumnya. Penulis dengan senang hati menerima kritik dan
saran yang mambangun dari pembaca.

Medan, Juni 2015

FEBY DANIMASTHARI
100401047

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK .........................................................................................................i
KATA PENGANTAR .......................................................................................iii
DAFTAR ISI .....................................................................................................v
DAFTAR TABEL ............................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................viii
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ix
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1. Latar Belakang .............................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................3
1.3. Tujuan Penelitian .........................................................................................3
1.3.1. Tujuan Umum ....................................................................................3
1.3.2. Tujuan Khusus ...................................................................................3
1.4. Batasan Masalah...........................................................................................4
1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................................4
1.6. Sistematika Penulisan ..................................................................................4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................6
2.1. Pengertian Bahan Komposit ................................................................6
2.1.1. Klasifikasi Material Komposit..................................................8
2.1.2. Teknik Pembuatan Material Komposit .....................................8
2.2. Beton ...................................................................................................9
2.3. Beton Ringan .......................................................................................11
2.4. Paving Block .......................................................................................13
2.4.1. Aplikasi Penggunaan Paving Block..........................................14
2.1.2. Kelebihan dan Kelemahan Paving Block .................................15
2.5. Semen ..................................................................................................16
2.6. Pasir .....................................................................................................17
2.7. Serat TKKS .........................................................................................17
2.8. Foaming Agent ....................................................................................19
2.9. Prinsip Dasar Pengujian Makrostruktur ..............................................20
2.10. Biaya Produksi ..................................................................................20
2.11. Teori Pengujian Flexure ....................................................................20
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..........................................................23
3.1. Tempat dan Waktu ..............................................................................24
3.2. Peralatan dan Bahan ..........................................................................24
3.3. Geometri Paving Block Komposit Beton Busa ...................................26
3.4. Prosedur Pembuatan Paving Block Komposit ..................................27
3.5. Analisa Hasil dan Produk ..................................................................31
3.5.1. Reduksi Berat .........................................................................31
3.5.2. Makrostruktur .........................................................................31
3.5.3. Biaya Produksi .......................................................................32
3.6. Prosedur Pengujian Flexure ...............................................................32

3.6.1. Alat Uji .....................................................................................32
3.6.2. Prosedur Pengujian ...................................................................33
3.7. Diagram Alir Penelitian .....................................................................34
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................35
4.1. Pendahuluan .......................................................................................35
4.2. Hasil Pembuatan Genteng Komposit .................................................35
4.3. Analisa Hasil Produk .........................................................................36
4.3.1. Berat Produk .............................................................................36
4.3.2. Makrostruktur ...........................................................................36
4.3.3. Biaya Produksi ..........................................................................42
4.4. Hasil Uji Flexure ................................................................................42
4.4.1. Komposisi paving block A4 .....................................................43
4.4.2. Komposisi paving block B4 ......................................................43
4.4.3. Komposisi paving block B5 .....................................................44
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................48
5.1. Kesimpulan .........................................................................................48
5.2. Saran ...................................................................................................49
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN 1 DATA FLEXURAL STRENGTH PAVING BLOCK
LAMPIRAN 2 DATA KUAT TEKAN PAVING BLOCK
LAMPIRAN 3 SNI 03-0691-1996 PAVING BLOCK
LAMPIRAN 4 INDIAN STANDARD 15658:2006

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11
Gambar 4.12

Halaman
Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit ..............6
Bentuk-bentuk paving block ........................................................13
Aplikasi penggunaaan paving block.............................................15
TKKS yang telah dicacah .............................................................19
Serat TKKS ..................................................................................19
Tipikal kurva tegangan-regangan flexure pada concrete foam ....21
Pembebanan pada spesimen uji ....................................................22
Potongan pada titik pembebanan spesimen ..................................22
Bentuk dan geometri paving block yang akan dibuat ..................26
Diagram alir proses pembuatan paving block komposit ..............27
Proses perlakuan serat TKKS .......................................................28
Proses pembuatan paving block ...................................................30
proses pencetakan paving block ...................................................31
Mesin universal servopulser testing machine ..............................32
Spesimen diletakkan dibase yang telah terpasang pada mesin ....33
Diagram Alir Penelitian ...............................................................34
Spesimen hasil cetakan.................................................................35
Analisa makrostruktur permukaan A4 .........................................37
Analisa makrostruktur bagian dalam A4......................................38
Analisa makrostruktur permukaan B4..........................................39
Analisa makrostruktur bagian dalam B4 ......................................39
Analisa makrostruktur permukaan B5..........................................40
Analisa makrostruktur bagian dalam B5 ......................................41
Grafik flexural strength komposisi A4.........................................44
Grafik flexural strength komposisi B4 .........................................44
Grafik flexural strength komposisi B5 .........................................45
Spesimen setelah pengujian flexural strenght ..............................45
Grafik hubungan flexural strength dan compression strength .....46

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 3.1.
Tabel 3.2.
Tabel 3.3.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.

Halaman
Mutu Paving Block .........................................................................14
Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit .................................18
Perbandingan Tensile strength dan modulus serat Alam ................19
Lokasi dan aktivitas penelitian........................................................24
Alat dan bahan Penelitian ...............................................................24
Komposisi dan perbandingan material penyusun Concrete foam...29
Hasil berat paving block komposit ..................................................36
Hasil analisa porositas bagian permukaan produk paving block ....41
Hasil analisa porositas bagian dalam produk paving block ............41
Data biaya produksi paving block komposit ...................................42
Hasil pengujian flexure paving block..............................................45

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

Satuan

σ

Tegangan

MPa

Ao

Luas penampang

mm2

F

Gaya

Newton

MOR

Modulus of rupture

Mpa

h

Ketinggian

mm

L

Panjang

mm

b

Lebar

mm

c

Cross section

mm

V

Volume Benda

m3