STUDI EKSPERIMENTAL PROSES PEMBUATAN PAVING BLOCK KOMPOSIT CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT TKKS AKIBAT BEBAN TEKAN STATIK SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
AHMAD RIYALDI NIM. 100401016
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Subjek penelitian ini adalah membuat paving block concrete foam komposit diperkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) akibat beban tekan statik. Serat TKKS yang dipakai merupakan hasil dari limbah pengolahan CPO (Crude Palm Oil) pada pabrik kelapa sawit. Mendapatkan teknik pembuatan paving block concrete foam komposit diperkuat serat TKKS, mutu fisik dan mutu kuat tekan tinggi yang lebih baik dari paving block komersil adalah tujuan dari penelitian ini. Mutu fisik berupa makrostruktur, daya serap air dan bobot paving block. Paving block penelitian ini memiliki ukuran 22,5 x 10 x 7 cm. Proses pembuatan paving block dibuat dengan cara manual dan wet mix (campuran basah). Dengan mencampurkan air, semen, pasir, foam agent dan serat TKKS yang telah ditimbang sesuai komposisi ke dalam mesin horizontal shaft mixer yang kemudian dituang ke dalam cetakan paving block dengan umur 28 hari. Komposisi yang dipakai adalah A4, B4 dan B5. Paving block yang telah siap akan diuji beban tekan statik. Hasil mutu fisik dari paving block concrete foam komposit diperkuat serat TKKS memiliki permukaan yang lebih halus dibandingkan dengan paving block komersil, daya serap air yakni komersil (8,2%), A4 (6,30%), B4 (4,01%), B5 (5,06%) dan Berat rata-rata yang dimiliki paving block komersil adalah 3,19 kg. Namun paving block campuran A4, B4, dan B5 lebih ringan yakni 2,24 kg, 2,43 kg dan 2,87 kg. Kerusakan yang terjadi hanya retak dan patah matriks. Sedangkan paving block komersil terjadi pecah dan hancur. Kuat tekan yang dihasilkan paving block A4 (13,14 MPa), B4 (18,15 MPa), dan B5 (20,99 MPa). Sedangkan paving block komersil adalah 10,06 MPa. berdasarkan standar SNI-03-0691-1996, paving block campuran A4 berada pada mutu C untuk pejalan kaki, B4 dan B5 berada pada mutu B untuk area parkir, komplek perumahan, dan halaman mesjid. Sedangkan paving block komersil berada pada mutu D untuk taman dengan kuat tekan sebesar 10,06 MPa. Penambahan serat TKKS 4% pada B4 dan 5% pada B5 dapat menambah kuat tekan sebesar 15,7%. Kata Kunci
: Tandan Kosong Kelapa Sawit, Paving Block Concrete Foam Komposit, Wet Mix, Beban Tekan Statik, SNI-03-0691-1996.
i Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The subject of this research is to make a composite concrete-foamed paving block reinforced by the fibers of Empty Fruit Bunches (EFB) due to static compressive load. The EFB’s fibers which used is the result of CPO’s (Crude Palm Oil) waste processing on a palm factory. Obtaining the technique of composite concretefoamed paving block’s manufacture reinforced by EFB’s fibers, better physical quality and compressive strength than commercial paving blocks are the aim of this research. Physical quality consists of macrostructure, water absorbtion and paving block’s weight. Paving block of this research is 22.5×10×7 cm. Manufacture process of paving block is made by manually and wet mix. By mixing water, cement, sand, foam agent and EFB’s fibers which have been weighed according to composition into the horizontal shaft mixer which is castinged then to paving block’s mould by the age of 28 days. The compositions which is used are A4, B4 and B5. Paving block that have prepared will be tested by static compressive load. The result of physical quality from a composite concretefoamed paving block has smoother surface than commercial paving blocks, the water absorbtion is commercial (8.2%), A4 (6.30%), B4 (4.01%), B5 (5,06%) and the commercial’s weight average is 3,19 kg. But paving block mixture A4, B4 and B5 are lighter which have 2.24 kg, 2.43 kg, and 2.87 kg. The failure that occurs is just only fracture and matrix splitting. Meanwhile the commercial paving blocks have broken and destroyed. Compressive strength which is resulted by a paving block A4 (13.14 MPa), B4 (18.15 MPa) and B5 (20.99 MPa). Meanwhile the commercial paving blocks are 10.06 MPa. According to SNI-03-0691-1996, paving blocks mixture A4 are on grade C used for pedestrians, B4 and B5 are on grade B used for parking area, housing complex, and mosque’s yard. But the commercial paving blocks are on grade D used for park with the compressive strength are 10,06 MPa. Adding EFB’s fibers for 4% on B4 dan 5% on B5 can increase the compressive strength as big as 15.7%. Keywords
: Empty Fruit Bunches, Composite Concrete Foam Paving Block, Wet Mix, Static Compressive Load, SNI-03-0691-1996.
ii Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT, tiada daya dan kekuatan selain dariNya. 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. Judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Proses Produksi NonLogam, yaitu “Studi Eksperimental Proses Pembuatan Paving Block Komposit Concrete Foam Diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Tekan Statik”. 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 Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini penulis dengan tulus mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1.
Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Surya Darma dan Ibunda Yanti Hafizah serta kakak tersayang (Putri Zapisyah dan Windi Deviana) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2.
Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam, MSME 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. Bapak Ir.Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.
4.
Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh
iii Universitas Sumatera Utara
pegawai administrasi DTM FT USU, juga kepada staf Fakultas Teknik. 5.
Teman satu tim (Feby Danimastari) yang telah bersama-sama menyelesaikan seluruh penelitian dengan kerja tim yang baik.
6.
Abang dan Kakak Mahasiswa Magister Teknik Mesin (Ade Irwan, Mahadi, Ria Dini) yang telah banyak meluangkan tenaga, waktu dan pikiran dalam membimbing penulis.
7.
Bapak Nuzuli Fitriadi, ST dan Zulfikar, ST, MT sebagai asisten Laboratorium IFRC yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membimbing penulis.
8.
Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2010, khususnya (Afrinedi, Fakhrur Rozy, Muhammad Ilham, Suhandika Putra, Chandra, Sabda, Nico, Harry, Aji, Bowo, Jeri dan Fadil) yang telah memberi dukungan kepada penulis dalam menyusun skripsi ini baik berupa tenaga, waktu, pikiran maupun motivasi.
9.
Kerabat dekat (Imam, Rizqi, Gheby, Fauziah Nami, Wawan dan Yudha) yang telah banyak mendukung dan memotivasi penulis.
10. Abang-abang 2009 khususnya (Suwandy, Eky Andrianta, dan Randy) yang telah banyak ikut membantu. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kesalahan di dalam skripsi. Oleh karena itu, kritik dan saran yang mebangun sangat diharapkan untuk mencapai kesempurnaan pada skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat menjadi sumber inspirasi dan berguna bagi seluruh kalangan yang membacanya. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, 8 Juni 2015 Penulis,
Ahmad Riyaldi NIM : 100401016 iv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ........................................................................................................... i KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii DAFTAR ISI ........................................................................................................ v DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR NOTASI .............................................................................................. x BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................... 1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1.2. Rumusan Masalah............................................................................... 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................ 1.3.1. Tujuan Umum .......................................................................... 1.3.2. Tujuan Khusus ......................................................................... 1.4. Manfaat Penelitian .............................................................................. 1.5. Sistematika Penulisan .........................................................................
1 1 3 3 3 3 4 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5 2.1. Sejarah Paving block .......................................................................... 5 2.2. Paving block ....................................................................................... 5 2.3. Metode Pembuatan Paving block ....................................................... 5 2.4. Standar Mutu Paving block ................................................................ 6 2.5. Kelebihan dan Kelemahan Paving block ........................................... 7 2.5.1. Kelebihan ................................................................................. 7 2.5.2. Kelemahan ............................................................................... 8 2.6. Beton .................................................................................................. 8 2.6.1. Beton Ringan ........................................................................... 10 2.7. Material Komposit.............................................................................. 11 2.8. Material Penyusun Paving block Komposit ....................................... 11 2.8.1. Serat TKKS .............................................................................. 11 2.8.2. Semen ...................................................................................... 13 2.8.3. Foaming Agent ........................................................................ 14 2.8.4. Pasir ......................................................................................... 15 2.8.5. Air ............................................................................................ 15 2.9. Perilaku Mekanik Akibat Beban Statik .............................................. 15 2.10. Porositas Pada Beton .......................................................................... 18 2.11. Daya Serap Air ................................................................................... 19 2.12. Pola Retak .......................................................................................... 19
v Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODE PENELITIAN ....................................................................... 21 3.1. Tempat dan Waktu ............................................................................. 21 3.1.1. Tempat .................................................................................... 21 3.1.2. Waktu ....................................................................................... 21 3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 21 3.2.1. Alat .......................................................................................... 21 3.2.2. Bahan ....................................................................................... 22 3.3. Geometri Paving block Komposit Beton Busa .................................. 23 3.4. Proses Perlakuan Serat TKKS ............................................................ 23 3.5. Proses Pembuatan Paving block Komposit Beton Busa .................... 24 3.6. Pengujian Spesimen Paving block ..................................................... 30 3.6.1. Penyiapan Spesimen Uji .......................................................... 30 3.6.2. Uji Daya Serap Air .................................................................. 30 3.6.3. Pengujian Tekan Statik ............................................................ 31 3.6.4. Setup Alat Uji .......................................................................... 32 3.6.5. Metode Pengukuran ................................................................. 33 3.7. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 33 BAB 4 ANALISA DATA .................................................................................... 35 4.1. Reduksi Berat ..................................................................................... 35 4.2. Hasil Uji Daya Serap Air ................................................................... 36 4.3. Hasil Uji Tekan Statik ........................................................................ 37 4.3.1. Hasil Uji Paving block Campuran A4 ..................................... 39 4.3.2. Hasil Uji Paving block Campuran B4 ..................................... 41 4.3.3. Hasil Uji Paving block Campuran B5 ..................................... 43 4.3.4. Hasil Uji Paving block Komersil ............................................. 45 4.4. Makrostruktur Pola Retakan Paving block......................................... 48 4.5. Makrostruktur Paving block ............................................................... 49 4.6. Pengaruh Penambahan Serat TKKS dengan Kuat Tekan Paving Block................................................................... 50 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 52 5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 52 5.2. Saran .................................................................................................. 54 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 1 SNI-03-0691-1996 PAVING BLOCK LAMPIRAN 2 DATA HASIL UJI TEKAN PAVING BLOCK LAMPIRAN 3 TABEL KOMPOSISI CONCRETE FOAM
vi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4
Mutu Paving Block ............................................................................. 7 Parameter tipikal TKKS per kg .......................................................... 12 Perbandingan Tensile Strength dan Tensile Modulus Serat Alam ..... 13 Lokasi dan Aktifitas Penelitian .......................................................... 21 Alat dan Bahan Penelitian .................................................................. 22 Bahan-Bahan yang Digunakan Dalam Penelitian .............................. 22 Komposisi Material-Material Penyusun Concrete Foam................... 25 Berat Paving Block Sebelum dan Sesudah Perendaman .................... 35 Daya Penyerapan Air Paving Block ................................................... 36 Hasil Pengujian Tekan Statik Paving Block ....................................... 38 Porositas Bagian Dalam Paving Block ............................................... 50
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman 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 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 3.15 Gambar 3.16 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5
Prinsip Kerja Metode Konvensional ............................................. 6 Prinsip Kerja Metode Mekanis ...................................................... 6 Bentuk-bentuk Paving Block ......................................................... 8 Gabungan Makroskopis Fasa-fasa Pembentuk Komposit ............. 11 Tipikal Kurva Respon Tegangan-Regangan Akibat Beban Tekan Statik Aksial ............................................................ 16 Diagram Uji Tekan Statik .............................................................. 17 Beton Berpori ................................................................................ 18 Tipe Pola Retak ASTM C39/C 39M-04a ...................................... 20 Desain Bentuk dan Geometri Paving Block .................................. 23 Serat TKKS ................................................................................... 24 Pasir yang Telah Diayak ................................................................ 25 Semen yang Telah Diayak ............................................................. 26 Serat yang Telah Dihaluskan ......................................................... 26 (a) Pencampuran Bahan Sebelum Ditambah Air, (b) Pencampuran Bahan Setelah Pengadukan dan Penambahan Air...................................................................... 27 Pencampuran Foaming Agent........................................................ 27 Foam Mortar .................................................................................. 28 Foam Mortar Pada Cetakan ........................................................... 28 (a) Paving Block Komposit Beton Busa (b) Paving Block Komersil ............................................................ 29 Diagram alir proses pembuatan paving block ............................... 29 Paving Block Komposit Sebelum Pengujian ................................. 30 Perendaman Paving Block Selama 24 Jam .................................... 31 Mesin Uji Tekan Statik Di Lab. Beton Teknik Sipil USU ............ 32 Pengujian Tekan Statik Paving block Komposit ........................... 33 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 34 Grafik Reduksi Berat Paving Block Penelitian dengan Paving Block Komersil ..................................................... 35 Perbandingan Grafik %Serap Air Paving block Komposit dan Paving Komersil .................................................... 37 Hasil Uji Tekan Paving block Beton Busa Komposit Campuran A4................................................................................. 39 Bentuk Paving block Setelah Pengujian, (a) Bagian Atas, (b) Bagian Samping ....................................................................... 40 Hasil Uji Tekan Paving Block Beton Busa Komposit Campuran B4 ................................................................................. 41 viii Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14
Bentuk Paving Block B4 Setelah Pengujian, (a) Bagian Atas, (b) Bagian Samping ............................................ 42 Grafik Kuat Tekan Paving block Campuran B5............................ 43 Bentuk Paving block Setelah Pengujian Tekan Statik, (a) Bagian Atas, (b) Bagian Samping ........................................... 44 Grafik Kuat Tekan Hasil Uji Paving block Komersil ................... 45 Bentuk Paving Block Setelah Pengujian Tekan Statik, (a) Bagian Atas, (b) Bagian Samping ............................................ 46 Grafik Kuat Tekan Keempat Tipe Paving block ........................... 47 Struktur Makro Retakan Hasil Uji Paving block Busa Komposit dengan Serat TKKS ...................................................... 48 Makrostruktur (a) A4, (b) B5, (c) B4 ............................................ 49 Grafik Pengaruh Penambahan Serat TKKS dengan Kuat Tekan ........................................................................ 51
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Ketarangan
Satuan
𝜎
Tegangan
N/mm2
𝜀
Regangan
%
A
Luas Penampang
mm2
F
Gaya
N
f’c
Kuat Tekan Statik
MPa
M
Kokoh Tekan
Kg/cm2
P
Beban Tekan
N
x Universitas Sumatera Utara
