Beton Ringan Mutu Tinggi dengan Menggunakan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Agregat Kasar dan GGBS, Fly Ash, dan Silica Fu...
PESC (PNB ENGINEERING SCIENTIFIC COMPETITION) 2017 Penggunaan Cangkang Kelapa Sawit dan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai campuran Beton Ringan Mutu Tinggi
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul
: Penggunaan
Cangkang
Kelapa
Sawit
dan
Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai sebagai campuran Beton Ringan Mutu Tinggi 2. Nama 2. Nama Perguruan Tinggi
: Universitas Indonesia
3. Nama Tim
: Makabon
4. Ketua Tim a. Nama Lengkap
: Moh. Gama Subarkah
b. Tahun Angkatan
: 2016
c. Alamat Rumah
:
Jalan KH Hasbullah No 111 RT/RT 03/09, Kampung Mekarsari, Garut-Jawa Barat
d. No. Hp
: 081318160275 081318160275
e. Alamat E-mail
:
[email protected]
5. Anggota Tim a. Nama Anggota Tim ke-1
: Gina Fairuz
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini. Penulisan makalah ini dibuat dalam rangka mengikuti kegiatan Lomba Beton Nasional PESC ( PNB ( PNB ENGINEERING SCIENTIFIC COMPETITION ) yang diselenggarakan oleh para mahasiswa Teknik Sipil Politeknik Negeri Bali yang bertema “ High Strength Lightweight Concrete”. Concrete”. Kami menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, makalah ini tidak akan dapat dapat diselesaikan tepat waktu. oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr.Dipl.-Ing. Nuraziz Handika, ST., MT., M.Sc. selaku dosen pembimbing satu yang telah menyediakan waktu, tenaga serta pikiran beliau untuk mengarahkan kami dalam penulisan makalah ini 2. Dr.Imam Jauhari Maknum, ST., MT., M.Sc. selaku dosen pembimbing dua yang telah menyediakan waktu, tenaga serta pikiran beliau untuk mengarahkan
DAFTAR ISI
HALAMAN MUKA MAKALAH LEMBAR PENGESAHAN ............................................ ................................................................... .................................... ............. i KATA PENGANTAR ................................................ ...................................................................... ........................................ .................. ii DAFTAR ISI ............................................. ................................................................... ............................................ .................................... .............. iii DAFTAR TABEL ............................................ .................................................................. ............................................ ............................. ....... iv DAFTAR GAMBAR ............................................... ..................................................................... ........................................... ..................... v DAFTAR LAMPIRAN ............................................ .................................................................. ........................................... ..................... vi BAB I PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ........................................ .................. 1 1.1 Latar Belakang .................................... .......................................................... ............................................ .................................... .............. 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................. .................................................................... ........................................... ..................... 2 1.3 Tujuan ........................................................ .............................................................................. ............................................. ............................. ...... 2 1.4 Manfaat ............................................................. .................................................................................... ............................................ ..................... 3
3.1.2.1 Material Utama.................................................... Utama......................................................................... ..................... 10 3.1.2.2 Material Tambahan ............................................. .................................................................. ..................... 10 3.2 Pengujian Material .................................................... .......................................................................... .................................... .............. 11 3.3 Perencanaan Mix Design ............................................................ .............................................................................. .................. 11 3.4 Metode Pembuatan Beton .......................... ................................................ ............................................. ............................. ...... 12 3.5 Metode Perawatan Beton ............................... ..................................................... ............................................. ......................... .. 13 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................ .............................................. .................................... .............. 14 4.1 Data Pengujian Material Materi al............................................ ................................................................... .................................... ............. 14 4.2 Mix Design .......................................... ................................................................ ............................................ .................................... .............. 14 4.3 Rincian Biaya per m3 ................................................ ...................................................................... .................................... .............. 18 4.4 Hasil Uji meliputi Berat Beton, Bacaan Dial dan Kuat Tekan Tekan ..................... ..................... 19 4.5 Pembahasan serta pemanfaatan ari inovasi beton yang dibuat ..................... ..................... 19 BAB V PENUTUP........................................... ................................................................. ............................................ ............................. ....... 20 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 1 Dokumentasi Kegiatan
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Jenis Agregat Ringan yang dipilih Bedasarkan Tujuan Konstruksi
Tabel 2.2
Ekspetasi Produksi Minyak Kelapa Sawit 2016
Tabel 2.3
Spesifikasi Agregat OPS Berdasarkan Percobaan
Tabel 3.1
Proporsi Campuran
Tabel 4.1
Data Pengujian Material
Tabel 4.2
Fraksi Volume Agregat Kasar yang Disarankan
Tabel 4.3
Estimasi Pertama Kebutuhan Air Pencampuran dan Kadar Udara Beton Segar Bedasarkan Pasir dengan 35% Rongga Udara
Tabel 4.4
Rasio W/(c+p) untuk beton dengan superplasticizer dengan superplasticizer
Tabel 4.5
Komposisi Campuran Beton
Tabel 4.6
Rencana Anggaran Biaya
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Cangkang Kelapa Sawit
Gambar 3.1
Diagram Alir Pembuatan Benda Uji
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Dokumentasi Kegiatan Lampiran 2 Hasil Uji Tekan Beton dari Laboratorium
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Perkembangan zaman telah mengubah cara berfikir manusia dalam berinovasi dan berkreatifitas. Hal ini terjadi juga dalam dunia konstruksi, baik desain bentuk konstruksi maupun dari segi material yang digunakan. Kita mengenal bahwa manusia terdahulu membuat bangunan besar dengan menggunakan batu yang dibuat persegi dan ditumpuk sedemikian rupa seperti halnya candi, pyramid ataupun bangunan besar lainnya. Namun dengan material tersebut dianggap tidak praktis dan efisien efis ien baik dari segi sumber material mat erial maupun proses konstruksi atau pemasangannya. Sekarang ini, zaman batu sudah lama ditinggalkan dan manusia telah mengubahnya dengan membuat batu tiruan sebagai konstruksi bangunan yaitu beton. Beton adalah campuran antara semen potland atau semen hidraulik yang yang lain,
salah satu permasalahan yang belum dikelola dengan baik, yaitu tempurung kelapa sawit. Dan setelah diteliti ternyata tempurung kelapa sawit ( Palm Oil Shell ) ini bisa digunakan sebagai bahan agrega kasar untuk pembuatan beton ringan ( Effects ( Effects of Oil Palm Shell Coarse Aggregate Species on High Str ength Lightweight Concrete, 2014). Dan dalam kesempatan ini, penulis membuat inovasi dalam bidang beton ringan guna mengikuti Lomba Beton Nasional PESC 2017. Dan judul yang diangkat penulis adalah “Penggunaan “Penggunaan Cangkang Kelapa Sawit dan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai sebagai campuran Beton Ringan Mutu Tinggi”. Tinggi”.
1.2 Rumusan Masalah
Di dalam makalah proposal ini, perancangan campuran beton yang dibuat dibatasi sebagai berikut: 1.
Bentuk benda uji beton beton yang dibuat dengan bentuk silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
2.
Berat isi beton < 1900 kg/m 3 sesuai SNI 03-2847-2002.
1.4 Manfaat
Manfaat dari perancangan inovasi beton ringan mutu tinggi ( High ( High Strength Lightweight Concrete) Concrete) adalah: 1.
Untuk menumbuhkan ide kreatif dan inovatif baru bagi penulis dalam pengembangan dan pembuatan inovasi terbaru di bidang beton ringan mutu tinggi ( High Strength Lightweight Concrete) Concrete) di Indonesia.
2.
Untuk mengaplikasikan ilmu ketekniksipilan yang dimiliki penulis di bidang struktur beton.
3.
Untuk memperdalam kemampuan penulis dalam pembuatan beton, khususnya beton ringan mutu tinggi tinggi ( High Strength Lightweight Concrete Concrete). ).
BAB II
Strength h L i ghtw ghtwei ght Tinjauan Pustaka Beton Ringan Mutu Tinggi ( H i gh Strengt Concrete) 2.1 Beton Ringan Mutu Tinggi
Menurut SNI-03-2847-2002 SNI-03-2847-2002 beton adalah campuran antara semen Portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang yang membentuk padat. Dan untuk beton beton ringan ini adalah beton yang yang mempunyai mempunyai agregat ringan ringan dan mempunyai berat satuan tidak lebih dari 1900 kg/m 3. Dan untuk beton ringan mutu tinggi didefinisikan sebagai beton ri ngan yang memiliki kuat tekan yang disyaratkan fc’ > 41,4 MPa.
2.2 Semen
Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen Portland terutama yang terdiri atas kalsium yang bersifat
Tabel 2.1 Jenis Agregat Ringan yang dipilih Bedasarkan Tujuan Konstruksi
Sumber: SNI 03-3449-2002
Adapun ketentuan untuk agregat yang digunakan untuk mutu tinggi adalah: 1. Agregat halus yang digunakan adalah agregat halus dengan modulus kehalusan antara 2,5 sampai dengan 3,2.
2.7 Admixture dan Aditif
Beton ringan mutu tinggi dihasilkan dengan memberi campuran tambahan berupa superplasticizer berupa superplasticizer (high (high range water reducer ) dan aditif mineral yang bersifat cementitious yaitu cementitious yaitu berupa : abu terbang ( fly ash), ash), GGBS (Ground (Ground Granulated Blast Furnace Slag ) dan mikrosilika ( silicafume) silicafume) dengan kadar yang tepat.
2.7.1
Superplasticizer atau high range water reducer dalam hal ini sangat
diperlukan karena kondisi fas untuk beton mutu tinggi adalah sangat rendah, sehingga untuk mengontrol dan menghasilkan nilai slump yang baik pada beton segar (workability (workability). ). Untuk penambahan superplasticizer ini diperlukan dosis 2%, atau dilakukan beberapa percobaan (trial ( trial mixes) mixes) dengan variasi dosis penambahan untuk mendapatkan hasil yang optimum.
2.7.2
GGBS atau Ground Granulated Blast Furnace Slag merupakan produk
yang dihasilkan dari proses pembuatan besi menggunakan tanur tinggi, sel anjutnya
terbesar di dunia, hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.2 Ekspetasi Produksi Minyak Kelapa Sawit 2016
Tabel 2.2 Ekspetasi Produksi Minyak Kelapa Sawit 2016
Sumber: Index Mundi
Berdasarkan data pada Tabel 2.2 diatas, dapat ditunjukkan produksi OPS pada tahun 2016 mencapai 36 juta ton metrik. Maka dari itu, dapat diketahui jumlah
cangkang kelapa sawit yang di lakukan di Laboratorium Material dan Struktur Universitas Indonesia dihasilkan :
Tabel 2.3 Spesifikasi Agregat OPS Berdasarkan Percobaan
Spesifikasi
Nilai Karakteristik
Berat Jenis
1.21
Fineness Modulus
7.186
Berat Isi
670 Kg/m3
Penyerapan Air
15.6%
Sumber : Data Pribadi
Dari hasil nilai karakteristik spesifikasi yang dihasilkan jika dibandingkan dengan spesifikasi agregat ringan yang terdapat dalam SNI 03 – 2461 – 2002 tentang Spesifikasi Agregat Ringan untuk Beton Ringan Struktural , Struktural , agregat cangkang
BAB III METODOLOGI
Dalam tahap pembuatan benda uji untuk mengikuti Lomba Beton dengan tema “Beton Ringan Ringan Mutu Tinggi” ini, i ni, kami menggunakan acuan SNI, ACI dan ASTM untuk ketentuan spesifikasi dan proporsi campuran beton ringan. Alur pembuatan benda uji dijelaskan dalam diagram alir dibawah ini:
3.1.2
Properti Material
3.1.2.1 Material Utama Semen Portland
Semen Portland yang digunakan harus memenuhi SNI-15-2049-1994. Semen yang digunakan kali ini adalah Semen Portland Tipe I (Ordinary Portland Cement) yang diproduksi oleh PT. Indocement Tunggal Tunggal Prakarsa.
Agregat Kasar
Agregat kasar yang digunakan adalah agregat alami yang sesuai dengan SNI 03-1750-1990 tentang Mutu dan Cara Uji Agregat Beton. Pada kali ini digunakan agregat berukuran maksimum 12.5 mm sesuai dengan ASTM C33 yaitu agregat nomor 7.
Agregat Halus
Agregat halus yang digunakan harus memenuhi SNI 03-1750-1990. Pada
Si lica F ume ume Silica Fume
yang digunakan adalah silica
fume dengan merek
“MasterLife® SF 100” 100 ” yang diproduksi oleh PT. BASF Indonesia.
Supe Superpla rplasti sti cize cizer Superplasticizer
harus
memenuhi
SNI
03-2495-1991
tentang
“Spesifikasi Bahan Tambahan untuk Beton” Beton ”. Superplasticizer yang digunakan bermerek “MasterGlenium® SKY 8233” 8233” yang diproduksi oleh PT. BASF Indonesia.
F ly Ash Abu terbang yang digunakan dalam beton kekuatan tinggi adalah yang mempunyai nilai hilang pijar maksimum 3%, kehalusan butir yang tinggi, dan berasal dari suatu sumber sumber dengan mutu yang yang seragam (sesuai dengan ketentuan SNI 03-2460-1991) 03-2460-1991) yang didapatkan dari PT. Adhimix
campuran dengan target kuat tekan sebesar fc-index sebesar fc-index = = 41 MPa seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut, Tabel 3.1 Proporsi Campuran
Material
Kadar Campuran* (Kg/m3)
Agregat Kasar (Cangkang Kelapa Sawit)
454.195
Agreat Halus (Pasir Bangka)
477.204
Semen Portland Semen Portland
380.596
Air
180.26
Superplasticizer
7.6
Ground Granulated Blast Furnace Slag
25.37
Fly Ash
40.59
Silica Fume
60.894
*Proporsi campuran optimum dari hasil trial and error berdasarkan berdasarkan penelitian sebelumnya
d. Setelah campuran tercampur secara merata, persiapkan komponen untuk pengujian slump flow slump flow.. Lalu diikuti dengan memindahkan campuran beton kedalam tabung pengujian slump flow slump flow.. e. Setelah tercapai slump yang diharapkan, siapkan cetakan silinder yang telah diberi pelumas, lalu memasukkan campuran beton bertahap kedalam silinder sembari dilakukan perataan agar tidak terdapat rongga udara menggunakan vibrator. Setelah itu meratakan permukaan bekisting dengan menggunakan alat al at yang tersedia. f. Setelah cetakan terisi penuh, diamkan campuran tersebut kuran lebih selama 30 menit agar campuran sedikit mengeras, lalu diberi koin nominal duaratus rupiah sebagai tanda. g. Setelah mengeras selama kurang lebih 24 jam, beton dilepas dari cetakan silinder, lalu memasukkan kedalam air untuk untuk memulai masa curing hingga umur pengetesan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Pengujian Material
Data hasil pengujian material yang digunakan dalam mix design beton ringan mutu tinggi dapat dilihat pada Tabel 4.1 Data Pengujian Material sebagai berikut
Tabel 4.1 Data Pengujian Material Spesifikasi
Nilai karakteristik karakteristik
Berat isi pasir
1621 kg/m 3
Berat isi agregat kasar (kelapa sawit)
683 kg/m 3
Berat jenis semu agregat kasar (kelapa sawit)
1.21
Berat jenis pasir
2.5
Sumber: Dokumen Pribadi
c. Menentukan kadar agregat kasar optimum Besar fraksi volume agregat padat kering oven yang disarankan bedasarkan besarnya ukuran ukuran agregat maksimum, tercantum dalam Tabel 4.2 Fraksi Volume Agregat Kasar yang Disarankan berikut ini
Tabel 4.2 Fraksi Volume Agregat Kasar yang Disarankan
Ukuran (mm)
10
15
20
25
Fraksi Volume Padat Kering Oven
0.65
0.68
0.72
0.75
Sumber: SNI 03-6468-2000
Ukuran agregat yang digunakan adalah 12.5 sehingga nilai fraksi volume padat kering oven diinterpolasi antara ukuran 10 dengan 15, didapatkan fraksi volume padat kering oven sebesar 0.665
Berat agregat kasar padat kering oven per m3 beton = 0.665 x 683 kg/m 3
Nilai slump = 50~75 mm Ukuran Agregat Kasar Maksimum = 12.5 mm Jika nilai air pencampur ukuran agregat kasar maksimum 10 mm dan 15 diinterpolasi maka dihasilkan nilai air pencampur dengan ukuran agregat kasar maksium 12.5 mm adalah 187 liter/m 3 dengan kadar udara 2.25% Selanjutnya menghitung koreksi kadar air adalah sebagai berikut V
= {1-(Berat Isi / SG Agregat Halus*1000)}*100 = [1-(1621/2.5*1000)]*1 [1-(1621/2.5*1000)]*10 0 = 35.16%
Penyesuaian air campuran
= (V-35)* 4.75 = (35.16-25)* 4.75 = 0.76 liter/m3
Total air yang dibutuhkan
= 187+ 0.76 = 187.76 liter/m liter/ m 3
f. Menghitung agregat halus yang dibutuhkan Semen
= 507.45 / 3.15*1000 = 0.16
Air
= 187.76 / 1*1000
Agregat Kasar
= 454.19 / 1.21*1000 = 0.375
Kadar Udara
= 2.25 / 100
Total
= 0.747
Volume Agregat Halus
= 1-0.747 = 0.253
= 0.187
= 0.025
Berat Agregat Halus = 442.36 kg/m 3
g. Menghitung additive dan admixture yang dipakai (dihitung dari berat semen) Silica Fume
= 12% * 507.45
= 60.894
Superplasticizer
= 1.5% * 507.45
= 7.6
Fly Ash
= 8% * 507.45
= 40.59
GGBS
= 5% * 507.45
= 25.37
Koreksi jumlah air dan semen
Material
Kebutuhan per meter kubik (kg/m3)
Kebutuhan untuk 6 silinder
Agregat Halus
442.36
18.28 kg
Fly Ash
40.59
1.67 kg
Silica Fume
60.894
2.5 kg
GGBS
25.37
1.05 kg
7.6
0.3 kg
Superplasticizer
Sumber: Dokumen Pribadi
4.3 Rincian Biaya per m3
Perhitungan rencana anggaran biaya yang dibutuhkan untuk pembuatan beton yang diperoleh dari hasil trial and and error dari mix design, disajikan pada tabel 4.6 dibawah ini : Tabel 4.6 Rencana Anggaran Biaya
Pekerjaan
: Pembuatan Beton Ringan Agregat Cangkang Kelapa Sawit per M³
4.4 Hasil Uji meliputi Berat Beton, Bacaan Dial dan Kuat Tekan
Penggunaan Cangkang Kelapa Sawit dan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai sebagai campuran bahan beton ringan mutu tinggi didapatkan hasil uji kuat tekan beton yang bisa dilihat pada Lampiran 2 Hasil Uji Tekan Beton dari Laboratorium, ringkasannya bisa dilihat pada Tabel 4.7 sebagai berikut
Tabel 4.7 Hasil Uji Kuat Tekan Beton umur 7 hari Bacaan Dial
Berat isi beton
Kuat Tekan
(kN)
(kg/m3)
(N/mm2)
No.
Nama Beton
Berat Beton
1.
MKB 1
9.10 kg
395.64
1692.47
22.39
2.
MKB 2
9.02 kg
378.29
1657.42
21.41
3.
MKB 3
9.06 kg
334.80
1605.44
18.95
Sumber: Dokumen Pribadi
BAB V PENUTUP
Kesimpulan yang didapatkan dari hasil perancangan beton ringan mutu tinggi dengan menggunakan cangkang kelapa sawit dan ground granulated blast furnace slag adalah adalah sebagai berikut: 1. Didapatkan komposisi material per 1 m 3 Semen
= 380.596 kg/m3
Pasir
= 187.76 kg/m3
Camgkang Kelapa Sawit
= 454.19 kg/m3
Air
= 187.76 kg/m3
Fly Ash (8%)
= 40.59 kg/m3
GGBS (5%)
= 25.37 kg/m3
Silica Fume (7%)
= 60.894 kg/m3
Superplasticizer (1.5%) Superplasticizer (1.5%)
= 7.6 liter/m3
DAFTAR PUSTAKA
ACI. 1997. 1997. State of the Art Report on High Strength Concrete . (ACI 363R92)
Indonesia, Standar Nasional. 2004. Semen Portland (SNI-15-2049-2004). Jakarta: BSN
Indonesia, Standar Nasional. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (Beta Version). (SNI-03-2847-2002). Jakarta: BSN
Indonesia, Standar Nasional. 2000. Tata Cara Perencanaan Campuran Tinggi Dengan Semen Protland Dengan Abu Terbang
Iskandar, Darmansyah Tjitradi, Eliatun. 2005. Nilai Slump Ideal Untuk
LAMPIRAN 1 Dokumentasi Kegiatan
Gambar 1. Pasir bangka yang
Gambar 2. Uji karakteristik
didapatkan dari PT. Adhimix
cangkang kelapa sawit
Gambar 5. Proses pengecoran trial
Gambar 6. Proses curing beton beton trial
mix
mix
LAMPIRAN 2 Hasil Uji Tekan Beton dari Laboratorium
