CIVIL ENGINEERING EXPO (CEE) 2017 I NNO NNOVATION VATION OF OF GRE E N CONCRE CONCRE TE COMP COMPE E TI TI ON
ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN TAMBAH DALAM PEMBUATAN CAMPURAN BETON
OLEH : WITON
M. Fadhillah R.
151121033
Maula Nur Hakim
151134014
Yuwono Anggoro
151121033
JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala kuasa dan pertolongan yang diberikan oleh-Nya kami dapat menyelesaikan proposal “ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN TAMBAH DALAM PEMBUATAN CAMPURAN BETON” dengan
tepat waktu. Tidak lupa shalawat serta salam semoga selalu tercurah limpahkan kepada Rasulullah SAW, kepada para keluarganya, para sahabatnya dan semoga kita termasuk didalamnya. Dalam penulisan proposal ini ditujukan dalam rangka untuk mengikuti lomba beton di d i Civil Engineering Expo Jurusan Teknik Sipil POLBAN 2017, kami mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak – pihak pihak yang telah memberikan dukungan kepada kami baik secara langsung maupun tidak langsung, khusunya kepada : 1.
Kepada kedua orang tua yang selalu mendukung, memberikan doa, kasih sayang yang tak terhingga nilainya.
2.
Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil yang telah berbagi pengalamannya kepada kami. Semoga proposal ini bisa dipahami untuk setiap pembacanya. Sekiranya proposal yang telah
disusun ini dapat dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca. Atas perhatiannya kami ucapkan terima kasih.
Bandung, 29 September 2017
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………………………………………….........i
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………ii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………iv ABSTRAK ………………………………………………………………………v BAB
I
PENDAHULUAN
……………………………………………………… Error!
Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang …………………………………………………………1 1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………2 1.3 Tujuan Penelitian……………………………………………………3 ........ 1.4 Manfaat Penelitian……………………………………………………4 ......
BAB II TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………5 BAB III PEMBAHASAN………………………………………………………6 3.1 Data Pengujian Material……………………………………………7 ......... 3.2 Mix Desain…………………………………………………………8 3.3 Rincian Biaya Per m 3………………………………………………9 3.4 Pembahasan Inovasi Beton yang Dibuat……………………………10 .........
BAB IV PENUTUP
Error! Bookmark not defined.
4.1 Kesimpulan .................................................................................................... 4.2 Saran
2
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………13 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Abu sekam padi
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Komposisi Kimia dari Abu Sekam Tabel 3.1 Kuat Tekan Rencana Tabel 3.2 Perkiraan Jumlah Air Tabel 3.3 Faktor Air Semen Tabel 3.4 Volume Padat Beton
ABSTRAK Beton adalah sebuah bahan komposit yang terbuat dari campuran semen, agregat kasar, agregat halus dan juga air. Dalam suatu konstruksi, beton merupakan elemen yang sangat penting untuk menunjang terlaksananya suatu konstruksi tersebut. Inovasi mengenai campuran beton sudah mulai dikembangkan berdasarkan perkembangan zaman. Jenis jenisnya pun mulai beragam di Indonesia. Semen merupakan bahan utama pembentuk semen, namun penggunaan semen yang berlebih dapat merusak lingkungan karena proses produksi semen menghasilkan emisi CO2 yang cukup besar. Untuk mengurangi pencemaran li ngkungan yang terjadi maka dilakukan memanfaatkan limbah sebagai penggant semen. Didapatkan sisa pembakaran sekam padi yang berupa abu sekam padi yang memiliki kandungan silika yang cukup tinggi, yaitu 9496%. Kandungan oksida silika (SiO 2) yang tinggi memberikan sifat pozzolanik yang baik bagi abu sekam padi untuk dimanfaatkan sebagai bahan pengganti parsial semen. Abu sekam padi pada proposal ini menjadi objek spesial dikarenakan inovasi dalam pembuatan campuran beton. Campuran beton dengan abu sekam padi menimbulkan kuat tekan beton diatas rata-rata. Pada penelitian ini digunakan abu sekam padi sebesar 5% untuk mendapatkan kuat tekan beton yang lebih besar dari kuat tekan beton normal.
Kata Kunci : Beton, Padi, Pozzolanik , Semen, Lingkungan
BAB I
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Perkembangan teknologi rekayasa dibidang teknik sipil saat ini begitu sangat pesat baik dalam rekayasa struktur maupun teknologi bahan. Beton merupakan unsur yang paling penting dan dominan yang digunakan dalam pembangunan di dunia teknik sipil. Bahkan kebutuhan beton terus mengalami peningkatan untuk digunakan sebagai bahan konstruksi karena mempunyai banyak kelebihan diantaranya adalah mudah dikerjakan, biayanya ekonomis, dapat dibentuk sesuai dengan keinginan kita, mampu menahan kuat tekan yang baik, tahan aus, dan perawatannya mudah. Dengan segala perkembangannya maka dibutuhkan peningkatan kualitas dari beton, maka diperlukan suatu rancangan campuran beton dengan sesuai persyaratan untuk meningkatkan kualitas beton itu sendiri. Pada dasarnya beton ditinjau dari segi kekuatan tekannya dan juga bahan pembentuk yang ekonomis. Namun demikian, akibat dari pencemaran lingkungan dari salah satu bahan pembentuk beton yaitu semen yang mengeluarkan emisi CO 2 sehingga harus dikurangi penggunaannya untuk mengatasi hal tersebut. Dibutuhkan senyawa kimia yang dapat memiliki sifat pozzolan yaitu mengandung silika (SiO 2). Abu sekam padi adalah suatu senyawa yang memiliki kandungan silika (SiO 2), senyawa yang apabila dicampur dengan semen dan air akan meningkatkan kuat tekan beton sehingga abu sekam padi dapat juga dipakai dalam campuran beton. Abu sekam padi merupakan limbah dari hasil pengolahan padi menjadi beras di pabrik pengilingan padi yang tidak lagi digunakan untuk proses selanjutnya. Sehingga dapat dimanfaatkan untuk digunakan pada campuran beton. Selain itu juga dengan mengurangi penggunaan semen dan menambahkan abu sekam padi dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Ditambah lagi biaya yang dikeluarkan untuk memperoleh abu sekam padi tidak terlalu mahal.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang, maka dapat dirumuskan permasalahannya adalah :
1. Apakah abu sekam padi dapat digunakan sebagai bahan campuran pembuatan beton ? 2. Bagaimana pengaruh abu sekam padi terhadap kekuatan tekan bet on ? 3. Bagaimana pengaruh abu sekam padi sebesar 5%,pada nilai kuat tekan beton ? 4. Berapa presentase abu sekam padi yang menghasilkan kuat tekan beton yang tinggi ? 1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui pengaruh abu sekam padi terhadap bahan campuran beton. 2. Mengetahui pengaruh abu sekam padi terhadap kekuatan tekan beton. 3. Mengetahui penambahan abu sekam padi sebesar 5% pada nilai kuat tekan beton. 4. Mendapatkan presentase abu sekam padi untuk kuat tekan beton yang tinggi yang akan digunakan dalam campuran bahan pembuatan beton.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah : 1. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menfaatkan abu sekam padi pada bahan pembuatan campuran beton. 2. Diharapkan mampu memberikan manfaat terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi. 3. Diharapkan digunakan secara konsisten di bidang konstruksi 4. Dengan penambahan abu sekam padi pada bahan campuran beton dapat meningkatkan nilai kuat tekan beton.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Abu Sekam Padi (R ice H usk As )
Sekam padi adalah kulit yang membungkus butiran beras, dimana kulit padi akan terpisah dan menjadi limbah atau buangan. Jika sekam padi dibakar akan menghasilkan abu sekam padi. Secara tradisional, abu sekam padi digunakan sebagai bahan pencuci alat-alat dapur dan bahan bakar dalam pembuatan batu bata. Penggilingan padi selalu menghasilkan kulit gabah / sekam padi yang cukup banyak yang akan menjadi material sisa. Ketika bulir padi digiling, 78% dari beratnya akan menjadi beras dan akan menghasilkan 22% berat kulit sekam. Kulit sekam ini dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam proses produksi. Kulit sekam terdiri 75% bahan mudah terbakar dan 25% berat akan berubah menjadi abu. Abu ini dikenal sebagai Rice Husk Ash ( RHA) yang memiliki kandungan silika reaktif sekitar 85%- 90%. Dalam setiap 1000 kg padi yang digiling akan dihasilkan 220 kg (22%) kulit sekam. Jika kulit sekam itu dibakar pada tungku pembakar, akan dihasilkan sekitar 55 kg (25%) RHA. Sekitar 20% dari berat padi adalah sekam padi, dan bervariasi dari 13 sampai 29% dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar. Nilai paling umum kandungan silika (SiO2) dalam abu sekam padi adalah 94 – 96% dan apabilam nilainya. mendekati atau dibawah 90 % kemungkinan disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi oleh zat lain yang kandungan silikanya rendah. Abu sekam padi apabila dibakar secara terkontrol pada suhu o
tinggi sekitar (500 – 600 C) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia (Prasetyoko, 2001). Sekam padi merupakan bahan berligno-selulosa seperti biomassa lainnya namun mengandung silika yang tinggi. Kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 25 – 30% lignin, dan 15 – 20% silica (Ismail and Waliuddin,1996). Pembakaran sekam padi dengan menggunakan metode konvensional seperti fluidised menghasilkan emisi CO antara 200 – 2000 mg/Nm
3
bed combustors
dan emisi NOx antara 200 –
3
300mg/Nm (Armestoetal, 2002). Metode pembakaran sekam padi yang dikembangkan oleh COGEN-AIT mampu mengurangi potensi emisi CO 2 sebesar 14.762 ton, CH 4 sebesar 74 ton, danNO 2 sebesar 0,16 ton pertahun dari pembakaran sekam padi sebesar 34.919 ton pertahun (Mathias, 2000).
Pada proses pembakaran akibat panas yang terjadi akan menghasilkan perubahan struktur silika yang berpengaruh pada dua hal yaitu tingkat aktivitas pozolan dan kehalusan butiran abu. Pada tahap awal pembakara n, abu sekam padi menjadi kehilangan o
berat pada suhu 100 C, pada saat itulah hilangnya sejumlah zat dari sekam padi ters ebut. o
Pada suhu 300 C, zat- zat yang mudah menguap mulai terbakar dan memperbesar o
o
kehilangan berat. Kehilangan berat terbesar terjadi pada suhu antara 400 C-500 C, pada o
tahap ini pula terbentuk oksida karbon. Di atas suhu 600 C ditemukan beberapa formasi kristal quartz . Jika temperatur ditambah, maka sekam berubah menjadi kristal silica (Wijanarko, W., 2008).
Gambar 1 Abu sekam padi
Sekam padi saat ini telah dikembangkan sebagai bahan baku untuk menghasilkan abu yang dikenal di dunia sebagai RHA (rice husk ask). Ab u sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada s uhu 400-500 oC akan menjadi silika amorphous dan pada suhu lebih besar dari 1.000 oC akan menjadi silika kristalin. Silika amorphous yang dihasilkan dari abu sekam padi diduga sebagai sumber penting untuk menghasilkan silikon murni, karbid silikon, dan tepung nitrid silicon (Katsukietal , 2005). Tabel 1. Komposisi kimia dari abu sekam padi pada perlakuan temperatur yang berbeda
TABEL 1. Komposisi Kimia dari Abu Sekam Temp Bahan
Orginº
400º
600º
700º
1000º
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
SiO2
88.01
88.05
88.67
92.15
95.48
MgO
1.17
1.13
0.84
0.51
0.59
SO3
1.12
0.83
0.81
0.79
0.09
CaO
2.56
2.02
1.73
1.60
1.16
K2O
5.26
6.48
6.41
3.94
1.28
Na2O
0.79
0.76
1.09
0.99
0.73
TiO2
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Fe2O3
0.29
0.74
0.46
0.00
0.43
Sumber : HWANG, C.L., (2002)
BAB III PEMBAHASAN
3.1
Data Pengujian Material
1.
f’c
2. Slump
= 25 MPa = 75 – 100 mm
3. Fas maksimum yang disesuaikan = 0,52 4. Agregat kasar :
Type
= Batu pecah
Ukuran nominal maksimum = 16 mm
Berat isi padat
= 1397,5 kg/m3
BJ bulk
= 2,54
Penyerapan air
= 1,61%
Kadar air (asumsi)
= 2%
5. Agregat halus :
Type
= Pasir alam
BJ bulk
= 2,38
Penyerapan air
= 6,75%
Kadar air (asumsi)
= 6%
Fineness Modulus
= 3,2
6. Semen
3.2
Type
= Portland PCC
BJ
= 3,15
Mix Design
1. Menentukan kuat tekan rencana (f’c) f’c = 25 MPa 2. Menentukan nilai tambah untuk kuat tekan rencana (M) dari Tabel 3.1 M = 8,5 MPa
Tabel 3.1 Kuat Tekan Rencana
3. Menentukan kuat tekan rata-rata yang ditargetkan (fcr) fcr = f’c + M fcr = 25 + 8,5 fcr = 33,5 MPa 4. Menentukan slump beton yang direncanakan Nilai slump 70 – 100 mm 5. Menentukan ukuran nominal maksimum agregat yang akan digunakan Ukuran agregat nominal maksimum agregat 16 mm 6. Perkirakan jumlah air pengaduk dari Tabel 3.2 Jumlah air = 184 kg/m3 Tabel 3.2 Perkiraan Jumlah Air
7. Menentukan faktor air semen (fas) dari Tabel 3.3 Menggunakan interpolasi
35 − 30 0,39 − 0,45
=
33,5 − 30 − 0,45
Maka diketahui nilai x = fas = 0,41 Tabel 3.3 Faktor Air Semen
8. Menghitung kadar semen yang dibutuhkan Kadar semen
= kadar air bebas/fas = 184/0,41 = 448,78 kg/m 3
9. Perkirakan kadar agregat kasar Untuk nilai fm agregat halus 3,2 dan ukuran nominal maksimum agregat 16 mm, diperkirakan volume padat agregat kasar s ebesar 0,58 m3, sehingga berat keringnya: 0,58 x 1397,5 kg/m 3 = 810,55 kg 10. Perkirakan kadar agregat halus a. Atas dasar perhitungan berat Atas dasar ukuran nominal maksimum agregat sebesar 16 mm, dari Tabel 3.4 dapat diperkirakan berat volume padat beton sebesar 2275 kg/m3. Sehingga kadar agregat halus dapat dihitung: 2275 -(184 + 448,78 + 810,55) = 831,67 kg/m 3 Tabel 3.4 Volume Padat Beton
b. Atas dasar volume absolut Volume air
= 184/1000
= 0,184 m 3
Volume semen
= 448,78/(3,15 x 1000)
= 0,142 m 3
Volume agregat kasar = 810,55/(2,54 x 1000)
= 0,319 m 3
Jumlah volume tanpa agregat halus
= 0,646 m3
Volume agregat halus = 1 – 0,646
= 0,354 m 3
Berat agregat halus
= 843,510
= 0,354 x 2,38 x 1000
kg/cm3 11. Koreksi proporsi campuran (agregat dan air), oleh akibat kadar air agregat, meliputi: a. Koreksi terhadap berat agregat Akibat kadar air dari agregat kasar dan agregat halus masingmasing 2% dan 6%, maka komposisi berat dari kedua agregat tersebut menjadi terkoreksi: Agregat kasar = 810,55 x (100% + 2%) = 826,761 kg Agregat halus = 831,67 x (100% + 6%) = 881,570 kg b. Koreksi terhadap air Air = 184 – [810,55 x (2% - 1,61%)] – [831 x (6% - 6,75%)] = 187,076 kg 12. Perkirakan kadar abu sekam padi Abu sekam padi diambil 5% dari kadar semen Berat abu sekam padi = 5% x 448,780 = 22,439 kg 13. Kadar semen terkoreksi Kadar semen setelah dikurangi berat abu sekam padi Kadar semen = 448,78 – 22,439 = 426,341 kg
No.
Bahan
Komposisi beton 1 m3
Komposisi beton untuk
setelah di koreksi
1 zak semen
1
Semen (kg)
426,341
50
2
Air (liter)
187,076
21,94
3
Agregat kasar (kg)
826,761
96,96
4
Agregat halus (kg)
881,570
103,388
5
Abu sekam padi (kg)
22,439
2,632
Rincian Biaya Per m3
3.3
Bahan yang dibutuhkan
Semen
: 426,321 kg ≈ 9 zak
Air
: 187,076 liter
Agregat kasar
: 826,761 kg 826,761/1397,5 = 0,592 m 3
Agregat halus
: 881,57 kg 881,57/1478 = 0,596 m 3
Abu sekam padi
: 22,439 kg
Biaya yang dibutuhkan untuk 1 m 3 beton No
Bahan
1 2 3 4 5
Semen Air Agregat kasar Agregat halus Abu sekam padi
Koefisien Satuan Zak 1
1 1 1 9
Liter m3 m3 Kg Jumlah Pembulatan
Harga Satuan
Jumlah Rp 61.000,00 9 Rp 1.000,00 187 Rp 137.050,00 0,592
Total Harga Rp 549.000,00
Rp 129.500,00 Rp 10.000,00
Rp Rp
0,596 22,439
Rp 187.000,00 Rp 81.133,60
Rp 919.247,82 Rp 920.000,00
3.4 Pembahasan Inovasi Beton yang Dibuat
Sekam padi merupakan hasil dari penggilingan padi menjadi beras yang tidak akan dipakai lagi pada proses selanjutnya. Kemudian sekam padi tersebut dibakar hingga menjadi abu yang kemudian dimanfaatkan pada penelitian ini. Banyak yang membuang hasil daripada sekam padi ini. Oleh karena itu, kami menggunakan nya pada bahan campuran beton ini dengan berupa abu. Karena abu sekam padi bersifat pozzolan dan memiliki kandungan silika (SiO 2) yang cukup tinggi sehingga baik untuk digunakan pada bahan campuran beton. Terlebih
lagi
bisa
mengurangi
penggunaan
77.182,00 24.932,22
semen
yang
umumnya
mengeluarkan emisi gas CO2 yang bisa menyebabkan pencemaran lingkungan. Selain itu dengan ditambahkannya abu sekam padi pada campuran beton akan
meningkatkan kuat tekan beton yang lebih besar dari kuat tekan beton normal biasanya. Dari segi keekonomisan, abu sekam padi mudah didapatkan dan juga harganya sangat murah dan terjangkau.
BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan, analisa, dan pembahasan yang telah direncanakan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Pengaruh abu sekam padi dalam campuran beton segar terjadi pada kuat tekan beton dan biaya bahan tambah yang lebih murah dari pada admixture yang diperjual belikan. 2. Proporsi
bahan
yang
diperlukan
1. Semen
= 426,341 kg
2.Air
= 187,076 liter
3.Agregat kasar
= 826,761 kg
4.Agregat halus
= 881,570 kg
untuk
1 3 beton
adalah
:
5. Abu sekam padi = 22,439 kg
3. Inovasi dalam penggunaan abu sekam padi pada campuran beton memiliki keuntungan yaitu biaya yang murah pada bahan tambah campuran beton untuk menambahkan kuat tekan beton yang direncanakan.
4.2 Saran
1. Inovasi dikembangkan lagi mengenai pengujian 7, 14, serta 28 hari menggunakan bahan tambah abu sekam padi. 2. Abu sekam padi diuji berdasarkan proporsi 5%- 20%, tidak hanya 5% dalam campuran.
DAFTAR PUSTAKA
Departemen Pekerjaan Umum, Spesifikasi Bahan Tambah Untuk Campuran Beton, SK SNI-18-1990-03, Yayasan LPMB Bandung Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal , SK SNI-T-15-1990, Yayasan LPMB Bandung Subagdja, Aceng. 2009. Pengujian Bahan dan Agregat Untuk Campurann Beton : Politeknik Negeri Bandung.
LAMPIRAN
