PENGEMBANGAN PERBAIKAN SIFAT FLY ASH SEBAGAI BAHAN PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN ( StudyPenelitian )
TUGAS AKHIR
Disusun oleh : SAIFUL ANSORI 08520085
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012
PENGEMBANGAN PERBAIKAN SIFAT FLY ASH SEBAGAI BAHAN PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN ( StudyPenelitian )
USULAN PROPOSAL TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Disusun oleh : SAIFUL ANSORI 08520085
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL : Pengembangan perbaikan sifat fly ash sebagai bahan pengganti semen. NAMA : Saiful Ansori NIM
: 08520085
Pada hari Rabu, 31 Oktober 2012 telah diujikan oleh Tim Penguji
1. Ir. Yusuf Wahyudi, MT Dosen Penguji I : .............................................
2. Zamzami Septiropa, ST, MT Dosen Penguji II : ..............................................
Disetujui : Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Erwin Rommel, MT
Dini Kurniawati, ST
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil
Ir. Khoirul Abadi, MT
sebagian
SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Saiful Ansori
NIM
: 08520085
Jurusan
: Sipil
Fakultas
: Teknik UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan judul : PENGEMBANGAN PERBAIKAN SIFAT FLY ASH SEBAGAI BAHAN PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orag lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah titulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali yang secara terkutip dalam naskah ini dan disebut dalam sumber kutipan atau daftar pustaka, 2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsurunsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yan berlaku. 3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS ROYALTY NON EKSLUSIF. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Malang, November 2012 Yang menyatakan,
Saiful Ansori
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat yang diberikan dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini, serta shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad SAW. Tugas akhir ini kami tulis dengan judul PENGEMBANGAN PERBAIKAN SIFAT FLY ASH SEBAGAI BAHAN PENGGANTI SEBAGIAN SEMEN, untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. Oleh karena itu tidak lupa kami sampaikan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua, Bapak Mudjiono dan Emak Supami, kedua kakak , serta semua keluarga yang telah memberikan dukungan tanpa henti dan semangat untuk segera menyelesaikan program sarjana, supaya bisa membantu orang tua dan menjadi seorang yang mandiri. 2. Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ir. Khoirul Abadi, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Ir. Erwin Rommel, MT selaku dosen pembimbing I yang selalu memberikan semangat dan motivasi untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Dini Kurniawati, ST selaku dosen pembimbing II yang selalu memberi motifasi dan solusi disetiap masalah yang ada dalam Tugas Akhir ini. 6. Ir. Ode Rapija G.W, MT selaku dosen wali sipil B 2008 yang selalu mendukung untuk cepat lulus dengan gelar ST dari Universitas Muhammadiyah Malang. 7. Mas Iwan yang telah rela meminjamkan laptopnya disaat kehilangan laptop. 8. Semua teman-teman angkatan 2008 yang telah memberi warna dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, terutama kepada Ristanti dan Arman yang sudah menemani dari awal mengerjakan tugas-tugas dari kampus sampai menyelesaikan Tugas akhir ini. 9. Seluruh keluarga tirto hils 55 dan tirto gang 6 10. Semua teman dekat/pacar yang telah rela membantu baik tenaga maupun meteri supaya segera selesainya Tugas Akhir ini. 11. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, mulai dari segenap dosen-dosen Teknik Sipil dan Kimia, seluruh karyawan dan part time Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, mengingat keterbatasan wawasan serta pengetahuan. Untuk itu besar harapan penulis akan adanya suatu masukan untuk mendapatkan laporan yang lebih baik. Akhir kata semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya , Amien... Malang, Desember 2012 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman JUDUL LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. i SURAT PERNYATAAN ..................................................................................... ii KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii ABSTRAKSI ......................................................................................................... v ABSTRACT ......................................................................................................... vi DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 4 1.3 Batasan Masalah ............................................................................................... 4 1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 4 1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................ 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Refrensi Penelitian ........................................................................................... 6 2.2 Landasan Teori ................................................................................................. 9 2.2.1 Fly ash ............................................................................................... 9
2.2.1.1 Definisi Fly ash ................................................................. 9 2.2.1.2 Spesifikasi Fly ash ........................................................... 10 2.2.1.3 Pengelompokan Fly ash ................................................... 10 2.2.1.4 Sifat Fisika dan Kimia Fly ash ....................................... 11 2.2.1.5 Penggunaan Fly ash ......................................................... 14 2.2.2 Sintesis ............................................................................................ 15 2.2.2.1 Konsep Sintesis ................................................................ 15 2.2.2.2 Metode Sintesis untuk Material Anorganik ..................... 17 2.2.2.3 Sintesis Bahan Anorganik ................................................ 18 2.2.2.4 Struktur Amorf dan Kristalin ........................................... 21 2.2.3 Semen .............................................................................................. 25 2.2.3.1 Semen Portland ................................................................ 25 2.2.3.2 Jenis-Jenis Semen Portland .............................................. 25 2.2.3.3 Bahan Penyusun Semen Portland ................................... 26 2.2.3.4 Proses Pembuatan Seman Portland .................................. 27 2.2.3.5 Sifat-sifat Semen Portland ............................................... 27 2.2.3.6 Jeni-jenis Tipe Semen Portland ....................................... 29 2.2.3.7 Sususnan Kimia Semen ................................................... 31 2.2.4 Difraksi Sinar-X (XRD) .................................................................. 32 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ..................................................................................... 34 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................................ 34 3.3 Alat dan Bahan ............................................................................................... 35 3.3.1 Bahan ............................................................................................... 35
3.3.2 Alat Pemeriksaan Berat Jenis .......................................................... 36 3.3.3 Alat Pemeriksaan Kehalusan ........................................................... 36 3.3.4 Alat Pemeriksaan Konsistensi ......................................................... 36 3.3.5 Alat Pemeriksaan Proses Sintesis Refluks ...................................... 36 3.3.6 Alat Pemeriksaan XRD ................................................................... 37 3.3.7 Alat Pemeriksaan XRF .................................................................... 37 3.4 Prosedur Kerja ................................................................................................ 37 3.4.1 Prosedur Kerja Penelitian Berat Jenis............................................. 37 3.4.2 Prosedur Kerja Penelitian Kehalusan ............................................. 39 3.4.3 Prosedur Kerja Penelitian Konsistensi ........................................... 40 3.4.4 Prosedur Proses Sintesis Silika Fly ash (Metode Refluks) ............. 41 \
3.4.5 Pemeriksaan Uji reaktifitas (Uji XRD) ........................................... 43
3.4 Diagram alur Penelitian .................................................................................. 44 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pemeriksaan Bahan ............................................................................... 45 4.4.1 Pemeriksaan Fisik ............................................................................ 45 4.4.2 Pemeriksaan Kimia ......................................................................... 50 4.4.3 Pemeriksaan Reaktifitas .................................................................. 59 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................................... 62 5.2 Saran ............................................................................................................... 63 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 65 LAMPIRAN FOTO-FOTO
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Spesifikasi Kimia Fly ash .................................................................... 10 Tabel 2.2 Susunan Unsur Semen Portland ........................................................... 31 Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Fisik ...................................................................... 46 Tabel 4.2 Kandungan Unsur ................................................................................ 52 Tabel 4.3 Kandungan Senyawa ........................................................................... 55 Tabel 4.4 Hasil Uji XRD Struktur Kristalin dan Amorf ...................................... 60
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Definisi Sel Satuan ........................................................................... 22 Gambar 2.2 Kisi Brafis Klasifikasi Kristal .......................................................... 23 Gambar 2.3 Padatan Kristalin dan Amorf ........................................................... 24 Gambar 2.4 Pola XRD ........................................................................................ 33 Gambar 4.1 Grafik Kehalusan Bahan Uji Tertahan Saringan no 200 .................. 46 Gambar 4.2 Grafik Berat Jenis ............................................................................. 48 Gambar 4.3 Grafik Konsistensi ........................................................................... 49 Gambar 4.4 Grafik XRD ..................................................................................... 51 Gambar 4.5 Grafik Komposisi Unsur Penyusun .................................................. 53 Gambar 4.6 Grafik Kandungan Senyawa ............................................................. 56 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Komposisi Senyawa ....................................... 58 Gambar 4.8 Grafik Integrasi Total Difraksi Fasa Kristalin .................................. 59 Gambar 4.9 Grafik Intergasi Luasan Fasa Amorf ................................................. 59 Gambar 4.10 Prosentase Kandungan Struktur Kristal dan Amorf ........................ 60
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I -
Pemeriksaan Berat Jenis
-
Pemeriksaan Kehalusan
-
Pemeriksaan Konsistensi
-
Hasil analisis XRD Portland Semen
-
Hasil analisis XRD Fly ash
-
Hasil analisis XRD Fly ash Treatment
-
Hasil analisis XRD Kristalin dan Amorf
-
Hasil analisis XRF Portland Semen, Fly ash dan Fly ash
Lampiran II
Treatment -
Tabel Hasil Analisis
-
Dokumentasi
Lampiran III
DAFTAR PUSTAKA Adhityo,Bimantoro,d, 2008, Pemanfaatan Nanosilika Sebagai Beton Kuat Tekan Tinggi (Tanpa Additive), Tugas Akhir Tidak dipublikasikan Jurusan Teknik Sipil FTSP, Institut Teknologi Sepuluh November, surabaya. American Society for Testing and Materials ASTM C618, 1994,“Standard Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan For Use as Mineral Admixture in Portland Cement Concrete”., Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.02, West Conshohocken, Pennsylvania. Andoyo, 2006, Pengaru Penggunaan Abu Terbang ( fly Ash ) Terhadap Kuat Tekan dan Serapan Air Pada Mortar, Skripsi Tidak Dipublikasikan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Badan Standarisasi Nasional, 2002, SNI 03-6413-2002 Metode pengambilan contoh dan pengujian abu terbang atau pozzolan alam sebagai mineral pencampur dalam beton semen portland. Badan Standarisasi Nasional, 2002, SNI 03-6814-2002 Metode pengambilan contoh dan pengujian abu terbang atau pozzolan alam sebagai mineral pencampur dalam beton semen portland. Davidovits,J., 1999,”Chemistry of Geopolymeric Systems”, Journal of Terminology Geopolymer 1999 2nd International Conference, SaintQuentin, France, hal.9-39. Fajril A.,1996, Sintesis Zeolit A dari Abu Layang Batubara, Thesis Tidak Dipublikasikan Program Pasca Sarjana Universitas gadjah Mada, Yogyakarata. Fernández-Jiménez, A., Palomo, A., 2005, “Composition andMicrostructure of Alkali Activated Fly Ash Binder: Effect of The Activator”,Journal of Cement and Concrete Research,35, hal.1984-1992. Fieser, Louis. F. 1957. Experiment in Organic Chemistry, 3nd edition, Journal Revised, D. C. Heath and Company : Boston. Grolier International, Inc, 2004, Ilmu Pengetahuan Populer Jilid 4 Pengetahuan Lingkungan, Kimia dan Fisika, PT Ikrar Mandiriabadi, Jakarta. Hardjito, D., S.E. Wallah, D.M.J. Sumajouw, B.V. Rangan, (2005),“Fly AshBased Geopolymer Concrete”, Australian Journal of Structural Engineering,6(1), hal. 77-86. Hardjito,D.DR, 2010, Pembangunan Berkelanjutan, Material Beton Ramah Lingkungan dan Edukasi Mahasiswa, Seminar Nasional Lingkungan Hidup, JurusanTeknik Sipil Universitas Kristen Petra, Surabaya.
Irani, Khosna., 2009, Modifikasi Permukaan Abu Layang Menggunakan NaOH dan Aplikasinya untuk Geopolimer : Sifat Fisik dan Mekanika, Thesis Tidak Dipublikasikan Jurusan Kimia Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya. Ismunandar, 2006, Padatan Oksida Logam Struktur, Sintesis, dan Sifat-sifatnya ISBN 979-3507-74-8, Penerbit Institut Teknologi Bandung, Bandung. Jumaeri, dkk, 2007, Preparasi dan Karakterisasi Zeolit dari Abu Layang Batubara secara Alkali Hidrotermal, Thesis Tidak Dipublikasikan Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Negeri Semarang, Semarang. Laboratorium Teknologi Beton, 2009, Buku Petunjuk Pratikum Teknologi Beton, Laboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. Lin, R.B., S.M. Shih, C.F. Liu, 2003, “Characteristic and Reactivities of Ca(OH)2/silica fume Sorbents for Low Temperatures Flue GasDesulfurization”,Journal of Chemistry Engineering Science,58 (16), hal. 3659-3668. McCaffrey, R., 2002, “Climate Change and the Cement Industry”,Journal of Global Cement and Lime Magazine (Environmental Special Issue), hal. 1519. Media Komunikasi dan informasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2010, Majalah Tanjung Jati, edisi April 2010 – Pembangkitan Tanjung Jati B, Semarang. Nashir, Muhammad dkk, 2009, Pemanfaatan Material Silicafume dan Iron Slag Dalam Pembuatan Beton Berkualitas dan Ramah Lingkungan, Tugas Akhir Tidak Dipublikasikan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang. Nurudin M.F and MS Darmawan, 2010, Compressive Strength and Microstructure Properties of Polymer Concrete Incorporating Pulverized Fuel Ash (PFA) and Microwave Incenerated Rice Husk Ash (MIRHA), Proceeding of International Seminar on Applied technology, Sience and Arts (2nd APTECS), Desember 2010, Surabaya. Penghamkeerati et al, 2008, Sorption Of Reactive Dye from Aqueous Solution on Biomas Fly ash, Journal of Hazordous Material No.153 (1149156)Departement of Evironmental Science, Faculty Of Science, Kasetsart University Bangkok, Thailand. Pratama, Y, dan Putranto, H,T., 2008, Pemanfaatan Nanosilika Sebagai Beton Kuat Tekan Tinggi (Tanpa Additive), Tugas Akhir Tidak Dipublikasikan Jurusan Teknik Sipil FTSP, Institut Teknologi Surabaya, Surabaya.
Pusat Penelitian dan Pengembangan Pekerjaan Umum, 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982), Bandung. Querol et al, 1997, A Fasat Method for Recycling Fly ash: Micriwave Assisted Zeolite Sintesis Everon. Journal of Sci Thechmol., 31, 2527-2533. Sarbak, Z., M. Kramer-wachowiak, 2002, “Porous Structure of Waste Fly Ashand Their Chemical Modification”, Journal of Powder Technology,123, hal. 53-58. Sibilia, 1996, A Materials Characterisation and Chemical analysis, ISBN 9780471186335, john Wiley and sons, Inc,UK. Singer, A., and Bergaut, V., 1996, Conversion of Fly ash into Zeolites for Ion Exchenge Application, Journal of Mat, Let.28:elselvier Science, 263-268. Sunardi,dkk, 2007, Pengaruh Waktu Refluks dengan NaOH Terhadap Konversi Abu Layang Batubara Menjadi Zeolit, Thesis Tidak dipublikasikan Jurusan kimia Fakultas MIPA Universitas Lambung Marungkut, Banjarmasin. Takeuchi,Y.(Penerjemah Ismunandar), 2006, Buku Teks Pengantar Kimia, Penerbit Imanami Publishing co.,Tokya, jepang. Tjokrodimuljo.K, 1996. Teknologi Beton. NAFIRI. Yogyakarta. Trisunaryanti, 2006, Kimia Zat Padat, Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Van
Jaarsveld, J.G.S, J.S.J Van Deventer, G.C. Luckey, (2003), “TheCharacterisation of Source Materials in Fly Ash Based Geopolymer”.Material Letters,57, hal. 272-1280.
Wang,.S and H. Wu , H, 2006, Environmental-benign Utilisation of Fly ash as Low Cast Absorbents, Journal of Hazardous Materials, August, 482-501. Weller, 1994, Cds Nano Duster: Synthesis Charactherization, Size Dependent Oscillator Strenght Temperatur Shift of The Excitonic Transition Energy, and Reversible Adsorbance Shift, Journal of Phisic Chemistry Vol.98 ( 7665-7673). Wu D, S. Yanming, C. Xuechu, H. Shengbing, W. Xinze, K. Hainan, (2008),“Changes of Mineralogical-Chemical Composition, Cation ExchangeCapacity, and PhosphateImmobilization Capacity During the Hydrothermal Conversion Process of Coal Fly Ash Into Zeolite”,Journal of Fuel ,87, hal. 2194-2200.
