KAJIAN SIFAT MEKANIK PADA ASPAL DENGAN FLY ASH AKIBAT BEBAN TEKAN DAN KETAHANAN RENDAM AIR
KAJIAN SIFAT MEKANIK PADA ASPAL DENGAN FLY ASH AKIBAT BEBAN TEKAN DAN KETAHANAN RENDAM AIR M. TAUFIK FADLY NST 090401049
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam.Tiada daya dan kekuatan selain dari-Nya. Shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW.
Alhamdulillah , atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Pengecoran Logam, yaitu “KAJIAN SIFAT MEKANIK PADA CAMPURAN ASPAL DENGAN PALM OIL FLY ASH AKIBAT BEBAN TEKAN DAN KETAHANAN RENDAM AIR”.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, motivasi, pengetahuan, dan lain-lain dalam penyelesaian skripsi ini.Penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur, serta bimbingan dan arahan dari Bapak Ir. AlfianHamsi, MSc sebagai Dosen Pembimbing.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Ir. H. M Sueib Tahir Nst, dan Ibunda Hj.
Tinneke Nurhayati Lbs, kakak saya Indah Permata Sari Nst, SE atas doa, kasih sayang, pengorbanan, tanggung jawab yang selalu menyertai penulis, dan memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat, dan pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian Skripsi ini.
3. Bapak Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Ir.Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.
4. Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh pegawai administrasi DTM FT USU, juga kepada staf Fakultas Teknik.
5. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2009 yang banyak memberi motivasi kepada penulis dalam menyusun skripsi ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai pengembangan ilmu yang didapat selama dibangku kuliah.Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini sebagai manusia yang tak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya.Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Juni 2014 Penulis,
M. Taufik Fadly Nst
NIM : 090401049
ABSTRAK Fly ash merupakansisadaripembakaranpadaboiler yang berupaabu dengan jumlah yangterus meningkat sepanjang tahun yang sampaisekarang masihkurangtermanfaatkan. Fly ash biasanya berbentuk partikel-partikel halus yang keberadaannya dapat membahayakan kesehatan manusia jika tidak ditangani dengan benar. Seiring dengan kemajuan teknologi, salah satu pemanfaatan fly ash telah dipergunakan untuk campuran beragam jenis produk seperti semen, bata tahan api, metal matrix komposit dan bahan campuran aspal sesuai dengan penelitian ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan dan menganalisis kekuatan tekan dan ketahanan rendaman air pada aspal murni dibandingkan dengan aspal campuran dengan pemakaian fly ash 3 %, 5 % dan 10 %. Bentuk fisik dari spesimen adalah silinder berdiameter 100 mm dan tinggi rata-rata 65,46 mm dengan berat rata-rata 1182 gr. Parameter yang diteliti adalah kekuatan tekan dan ketahanan rendaman air atau indeks penurunan kekuatan tekan setelah proses perendaman. Hasilnya diperoleh kekuatan tekan rata-rata spesimen aspal murni (0 % fly ash) adalah 1,108 MPa, 3 % fly ash sebesar 1,186 MPa, 5 % fly ash sebesar 1,359 MPa, 10 % fly ash sebesar 1,173 MPa. Indeks kekuatan tekan sisa setelah perendaman untuk spesimen aspal murni (0 % fly ash) adalah 91 %, aspal campur 3 % fly ash sebesar 97 %, aspal campur 5 % fly ash sebesar 96 %, aspal campur 10 % fly ash sebesar 88 %.
Kata kunci : Aspal, Fly Ash, Aspal campur fly Ash, Uji ketahanan rendaman air, Uji kekuatan tekanan.
‘
ABSTRACT
Fly ash from the combustion of the boiler in the form of ash with a number that
continues to increase throughout the year that are still underutilized. Palm oil fly ash is
usually in the form of fine particles whose existence can harm human health if not handled
properly. Along with advances in technology, one of the fly ash utilization of palm oil has
been used for a mixture of various types of products such as cement, refractory bricks, metal
matrix composites and asphalt mixture according to the study. The purpose of this study was
to obtain and analyze the compressive strength and resistance to water immersion compared
with pure bitumen asphalt mixture with the use of palm oil fly ash 3%, 5% and 10%. Physicalshape of the specimen is a cylinder diameter of 100 mm and an average height of 65.46 mm
with an average weight of 1182 g. The parameters studied were compressive strength and
water immersion resistance or index decrease the compressive strength after immersion. The
results obtained by the average compressive strength of pure asphalt specimen (0% palm oil
fly ash) is 1.108 MPa, 3% palm oil fly ash at 1,186 MPa, 5% palm oil fly ash at 1,359 MPa,
10% palm oil fly ash at 1,173 MPa. Index residual compressive strength after immersion forpure asphalt specimens (0% palm oil fly ash) was 91%, 3% asphalt mix palm oil at 97% fly
ash, asphalt mix 5% palm oil fly ash by 96%, 10% asphalt mix palm oil fly ash by 88%.Keywords : Asphalt, Fly Ash, asphalt mix Fly Ash, Water immersion resistance test, Compressive strengthtest.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ......................................................................................... i ABSTRAK ........................................................................................................... iii ABSTRACT ......................................................................................................... iv DAFTAR ISI ........................................................................................................ v DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xii
2.1.1. Fungsi Aspal .......................................................................... 7
2.2.1.1. Sifat Kimia Fly Ash Batu Bara ........................................... 15
2.2.1. Fly Ash Batu Bara .................................................................. 14
2.2. Fly ash .............................................................................................. 13
2.1.4.1. Jenis Campuran Beraspal .......................................... 12
2.1.4. Campuran Beraspal ................................................................ 12
2.1.3. Klasifikasi Aspal .................................................................... 12
2.1.2. Jenis Aspal ............................................................................. 8
2.1. Aspal ................................................................................................ 7
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 7
1.4. Sistematika Penulisan ...................................................................... 6
1.3. Batasan Masalah .............................................................................. 5
1.2.2. Manfaat Penelitian ................................................................. 5
1.2.1. Tujuan Penelitian ................................................................... 4
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................................ 4
1.1. Latar Belakang ................................................................................. 1
2.2.2. Palm Oil Fly Ash ................................................................... 15
2.3. Agregat ............................................................................................. 18
2.3.1. Jenis-Jenis Agregat ................................................................ 18
2.3.2. Klasifikasi Agregat ............................................................... 19
2.4. Metode Pengujian Marshall ............................................................. 20
2.5. Uji Tekan Statik ............................................................................... 22
2.6. Respon Material Akibat Beban Tekan Statik................................... 23
2.7. Sifat Mekanik ................................................................................... 24
2.8. Penelitian Yang Pernah Dilakukan .................................................. 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 28
3.1. Tahapan Penelitian ........................................................................... 28
3.2. Tempat dan Waktu .......................................................................... 30
3.3. Bahan ............................................................................................... 30
3.3.1.Palm Oil fly Ash ..................................................................... 30
3.3.2. Aspal Penetrasi 60/70 ............................................................ 31
3.3.3. Agregat ................................................................................... 31
3.4. Peralatan ........................................................................................... 34
3.4.1. Neraca Analitik ...................................................................... 34
3.4.2.Cetakan Specimen ................................................................... 35
3.4.3. Landasan Pemadat ................................................................. 36
3.4.4. Alat Pemadat Manual ............................................................. 37
3.4.5. Alat Pengeluar Specimen/Ejector .......................................... 37
3.4.6. Mixer Modifikasi ................................................................... 38
3.4.7. MesinPengayak ...................................................................... 39
3.4.8. Oven ....................................................................................... 39
3.4.9. Water Bath ............................................................................. 40
3.4.10. Alat Uji Marshal .................................................................. 40
3.4.11. Alat Perlengkapan lain ......................................................... 41
3.5. Pembuatan Spesimen ....................................................................... 42
3.5.1. Persiapan Palm Oil Fly Ash ................................................... 42
3.5.2. Persiapan Bahan Baku ........................................................... 43
3.5.3. Pembuatan Specimen ............................................................. 44
3.6. Pengambilan Data ............................................................................ 46
3.6.1. Pengujian Kekuatan Tekan .................................................... 46
3.6.2. Pengujian Ketahanan Rendaman Air ..................................... 48
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 49
4.1. Hasil ................................................................................................. 49
4.1.1. Kondisi specimen Sebelum Dan Setelah Pengujian .............. 49
4.1.2. Hasil pengujian Uji Kekuatan Tekan ..................................... 51
4.1.3. Hasil Pengujian Ketahanan Rendaman Air ........................... 51
4.2. Pembahasan...................................................................................... 53
4.2.1. Pembahasan Uji Kekuatan Tekan .......................................... 53
4.2.2. Pembahasan Uji Ketahanan Rendam Air ............................... 56
4.3. Perbandingan Kekuatan Tekan ........................................................ 59
4.4. Indeks Kuat Tekan Sisa ................................................................... 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 62
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 62
5.2. Saran ................................................................................................ 62
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xiii LAMPIRAN I ...................................................................................................... xv LAMPIRAN II ..................................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Salah Satu Jenis Abu Terbang Batu Bara .................... 15Tabel 2.2.chemical Composition of OPC and Palm Oil Fuel Ash ............................. 18
Tabel 4.1. Data Hasil Uji Kekuatan Tekan RSNI M-01-2003 ................................... 51Tabel 4.2 Data Hasil Uji Ketahanan Rendaman Air SNI 03-6753-2002 ................... 52Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Uji Kekuatan Tekan RSNI M-01-2003 ........................ 54Tabel 4.4 Fmax rata- rata dan σ rata-rata.Uji Kekuatan Tekan RSNI M-01-2003 ..... 55Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Uji Ketahanan Rendaman Air SNI 03-6753-2002 ....... 57Tabel 4.6 Fmax rata- rata dan σrata-rata.Uji Ketahanan Rendaman Air SNI 03-6753-2002 ............................................................................................................................ 58
Tabel 4.7 Indeks Kekuatan Sisa ................................................................................. 61
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Diagram Alir Palm Oil Fly Ash ……........................................ 16Gambar 2.2. Abu Terbang (Palm Oil Fly Ash)…………………………........ 17Gambar 2.3. Bottom ash sebelum dan sesudah digrinding...................... ..... 17 Gambar 2.4.Prinsip BrazilianTest..................................................................22 Gambar2.5.Pengujian beban tekan pada specimen........................................
23 Gambar 2.6. Kurva F vs Δl ………………………………………………..... 24 Gambar2.7.Kurva tegangan-regangan………………………………….......
26 Gambar3.1.Diagram alir penelitian ………………………………………..
28 Gambar 3.2.Diagram pohon variasi komposisi fly ash.................................
29 Gambar 3.3.Palm Oil Fly Ash.......................................................................
31 Gambar 3.4.Aspal penetrasi 60/70………………………………………......
31 Gambar 3.5.Kerikil besar ………………......................................................
32 Gambar 3.6.Kerikil medium/sedang..............................................................
32 Gambar 3.7.Abu batu......................................................................................
33 Gambar 3.8.Pasir...........................................................................................
34 Gambar 3.9.Semen........................................................................................... 34 Gambar 3.10.Neraca Analitik ketelitian 0,01 gr............................................... 35 Gambar 3.11.Neraca Analitik ketelitian 0,10 gr.............................................
35 Gambar 3.12.Cetakan spesimen......................................................................
36 Gambar 3.13.Landasan pemadat...................................................................... 36 Gambar 3.14.Alat pemadat manual...............................................................
37 Gambar 3.15.Alat pengeluar spesimen............................................................
38 Gambar 3.16.Mixer modifikasi........................................................................ 38
Gambar 3.17 Mesin pengayak.......................................................................... 39 Gambar 3.18.Oven ……………………………………………............................39 Gambar 3.19.Water bath.................................................................................
40
Gambar 3.20.Alat uji marshall.......................................................................
41 Gambar 3.21.Palm oil fly ash sebelum digiling..........................................
42 Gambar 3.22.Palm Oil Fly Ash sebelum disaring dan sesedah di saring ......
43 Gambar 3.23.Spesimen aspal murni............................................................
45 Gambar3.24.Spesimen kadar Fly Ash (FA) 3 %………………….............
45 Gambar3.25Spesimen kadar Fly Ash (FA) 5 %………………….............
46 Gambar3.26.Spesimen kadar Fly Ash (FA) 10 %………………...............
46 Gambar 3.27. Pengujian dengan alat marshall ………………..................... 47
Gambar 4.1. Kondisi spesimen sebelum pengujian ………………........... 50Gambar 4.2. Kondisi spesimen seseudah pengujian ……………….......... 50Gambar 4.3. Grafikσ
hasil uji kekuatan tekan RSNI M-01-2003 ……..... 55
Gambar 4.4. Grafik hasil uji ketahanan rendaman air SNI 06-2489-σ
1991………………................................................................. 58
Gambar 4.5. Grafik perbandingan hasil uji tekan dan uji ketahanan rendaman air ………………...............................................59 Gambar 4.6. Grafik indeks kekuatan sisa ………………........................... 61
- - rho -
2 N
2 N/mm
3 N/mm
kg/mm
2
- - - -
Diameter Panjang penguluran perubahan konstanta. 3,14 mm
ebsilon delta phi
luas penampang massa jenis modulus elastisitas tegangan gaya
sigma
π
ε Δ
A ρ E σ F D L
DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan
mm mm %