KAJIAN AWAL PEMANFAATAN ABU AMPAS TEBU SEBAGAI

BAHAN SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON BERBASIS

SEMEN PORTLAND TIPE I

Tugas Akhir Sarjana

Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan Program Strata-1

Program Studi Teknik Material

Oleh:

Jan Tagor

13703024

PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2 0 0 8

PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Akhir

KAJIAN AWAL PEMANFAATAN ABU AMPAS TEBU SEBAGAI

BAHAN SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON BERBASIS

SEMEN PORTLAND TIPE I

Diajukan untuk memenuhi persyaratan akademik dalam menempuh ujian sarjana strata

satu Program Studi Teknik Material ITB

Oleh :

Jan Tagor

13703024

Mengetahui dan Menyetujui

Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra NIP. 131284857

PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144

TUGAS SARJANA

Diberikan kepada : Jan Tagor

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra

Jangka Waktu Penyelesaian : 7 (tujuh) bulan

Judul : Kajian Awal Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai

Bahan Substitusi Parsial Semen Pada Beton Berbasis

Semen Portland Tipe I

Tujuan Penelitian : Mempelajari pengaruh penggunaan abu ampas tebu

sebagai bahan substitusi parsial semen terhadap kekuatan

tekan beton.

Bandung, Februari 2008

Pembimbing

Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra NIP. 131284857

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas penyertaan

dan pertolongan-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Setelah melalui

perjalanan panjang dan berbagai rintangan, akhirnya tugas akhir dengan judul, ” Kajian

Awal Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Bahan Substitusi Parsial Semen Pada

Beton Berbasis Semen Portland Tipe I ”, selesai penulis lakukan. Dalam tugas akhir ini

penulis membahas tentang pemanfaatan abu ampas tebu yang merupakan limbah pada

industri gula sebagai bahan substitusi semen dalam campuran beton.

Dalam proses penyusunan dan penulisan tugas akhir ini penulis mendapat banyak

bantuan, dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Keluarga tercinta, Bapak, Mama, Kakak dan Abang yang telah memberikan dorongan

dan doa.

2. Bapak Dr.Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra, dosen pembimbing Tugas Akhir Sarjana.

3. Bapak Dr.Ir Bambang Widyanto, selaku Ketua Program Studi Teknik Material yang

telah memberikan izin pelaksanaan tugas akhir ini.

4. Bapak Dr.Ir Husaini Ardy, selaku dosen wali penulis atas semua bantuannya selama

penulis melakukan studi di Program Studi Teknik Material ITB.

5. Seluruh Dosen Staf Pengajar Program Studi Teknik Material yang telah memberikan

ilmu pengetahuan dan bimbingannya selama penulis menuntut ilmu di ITB.

6. Seluruh Staf TU Teknik Material dan Lab Logam : Teh Wiwi, Teh Iis, Teh Wulan,

dan Pak Idrus.

7. Seluruh Staf Teknisi Lab logam dan Material : Pak Achmadi, Pak Jai, Pak Tatang,

dan Pak Maskun.

8. Seluruh Staf Laboratorium Struktur dan Bahan Program Studi Teknik Sipil : Pak

Tukirno, Pak Agus, Pak Ruswanto, Pak Darsono, dan staf lainnya yang telah

membantu penulis.

9. Teman–teman di Teknik Material khususnya angkatan 2003, terima kasih atas

persahabatan dan segala bantuan yang teman-teman berikan.

i

10. GCLK, terima kasih banyak untuk semuanya.

11. Teman-teman PSM-ITB 2003, Lido (GBUa..!), Novri, Andre, Lona, Uli, Siska, Petra,

Rudi, Nael, Rael, Dono, Nila, Cimol, Sari, Dame, Vitta, Ronny, Khrisna, Kokoh,

Budi, Billy, terima kasih untuk persahabatan, pengalaman dan susah senang kita

bersama.

12. Teman-teman keluarga besar PSM-ITB dari seluruh angkatan, khususnya 2004 dan

2005. Hanya satu kata yang dapat kuucap : Terima kasih !!

13. Music, the most magical thing in this world...

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena

itu, kritik atau saran demi kemajuan bersama sangat penulis harapkan. Semoga tugas

akhir ini dapat bermanfaat.

Bandung, Februari 2008

Penulis

ii

ABSTRAK

Abu ampas tebu adalah abu yang diperoleh dari hasil pembakaran ampas tebu.

Pada pabrik penghasil gula pasir, ampas tebu digunakan sebagai bahan bakar untuk boiler

yang digunakan dalam proses pengolahan tebu. Sisa pembakaran ampas tebu ini berupa

abu yang disinyalir memiliki kadar silika yang cukup tinggi sehingga dapat digunakan

sebagai alternatif bahan substitusi semen dalam campuran beton. Abu ampas tebu yang

digunakan di dalam penelitian ini disaring terlebih dahulu sebelum dipakai sebagai bahan

campuran beton. Abu ampas tebu yang digunakan adalah yang lolos saringan 600 mm

(0,6 μm). Selain proses penyaringan, abu ampas tebu tidak diproses lebih lanjut sebelum

dimasukkan ke dalam campuran beton.

Dalam penelitian ini, efek penggunaan abu ampas tebu sebagai bahan substitusi

semen terhadap kekuatan tekan beton akan diteliti. Persentase abu ampas tebu sebagai

bahan substitusi semen yang direncanakan adalah 0 %, 5 %, 10 % serta 15 %. Perawatan

(curing) beton dilakukan dengan media air selama waktu curing yang telah direncanakan.

Kuat tekan beton yang menggunakan abu ampas tebu dibandingkan dengan kuat tekan

beton normal (tanpa penambahan abu ampas tebu). Tiap komposisi beton yang dihasilkan

diuji kekuatan tekannya pada umur 3 hari, 7 hari, 14 hari dan 28 hari.

Hasil pengujian kekuatan tekan beton menunjukkan bahwa penggunaan abu

ampas tebu tidak memberi kontribusi yang positif terhadap kekuatan tekan beton. Dari

seluruh sampel uji, beton normal memiliki nilai kuat tekan yang lebih tinggi

dibandingkan dengan beton dengan penambahan abu ampas tebu. Hal ini antara lain

disebabkan oleh ukuran partikel serta tingkat kristalinitas abu ampas tebu yang

digunakan.

iii

ABSTRACT

Sugarcane bagasse ash can be defined as residue from the burning process of sugar

cane bagasse. At the sugar mill, sugarcane bagasse is utilized as fuel for boilers used to

process sugarcane. The burning process residue is mainly ash that contains considerably

high silica content, therefore, it can be used as an alternative to substitute cement in

concrete mixture. Sugarcane bagasse ash used in this research was previously sieved

before utilized as concrete mixture constituent. Sugarcane bagasse ash that is used was

one that passed a 600 mm (0,6 μm) sieve. Besides sieving, the ash was not furthermore

processed before used at the concrete mixture.

In this research, the effect of using sugarcane bagasse ash as a substitution of

cement to the compressive strength of concrete is evaluated. The substitution percentages

are 0 %, 5%, 10% and 15%. Curing process was conducted in water as curing media for

planned curing period. Compressive strength of concrete containing sugarcane bagasse

ash was compared to that of normal concrete (without sugarcane bagasse ash addition).

Each concrete composition was tested for its compressive strength at 3, 7, 14 and 28

days.

Compressive test result shows that utilization of sugarcane bagasse ash does not

give positive contribution to the compressive strength of concrete. Of all samples, normal

concrete have higher compressive strength compared to sugarcane bagasse ash concrete.

This is caused by the sugarcane bagasse ash particle size and degree of crystallinity.

iv

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................................. i

ABSTRAK …………………………………………………………………………...iii

ABSTRACT …………………………………………………………………………..iv

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………..v

DAFTAR GAMBAR.................................................................................................viii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………………….ix

DAFTAR GRAFIK. …………………………………………………………………..x

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang................................................................................... 1

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.4 Metodologi Penelitian........................................................................ 3

1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

BAB II TEORI DASAR ....................................................................................... 4

2.1 Beton .................................................................................................. 4

2.1.1 Semen........................................................................................ 4

2.1.2 Agregat...................................................................................... 9

2.1.3 Air ........................................................................................... 10

2.1.4 Admixtures .............................................................................. 11

2.2 Abu Ampas Tebu ............................................................................. 12

2.3 Karakterisasi dan Pengujian............................................................. 14

2.3.1 Analisis Kimia Basah.............................................................. 14

2.3.2 X-Ray Diffraction ( XRD ) ..................................................... 14

2.3.3 Scanning Electron Microscopy ( SEM ) ................................. 16

2.3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................. 16

v

BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................... 17

3.1 Alat dan Bahan................................................................................. 17

3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 18

3.3 Perancangan Percobaan ................................................................... 19

3.3.1 Proses Pengujian Keadaan Fisik Bahan-Bahan Beton............ 19

3.3.1.1 Pemeriksaan Zat Organik Dalam Agregat Halus........ 19

3.3.1.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Halus .............. 20

3.3.1.3 Analisis Saringan ........................................................ 21

3.3.1.4 Pemeriksaan Berat Volume Agregat........................... 22

3.3.1.5 Pemeriksaan Kadar Air Agregat Kasar dan

Halus ..... ......................................................................23

3.3.1.6 Analisis Specific Gravity dan Absorbsi Agregat

Halus ..... ......................................................................23

3.3.2 Perencanaan Komposisi Bahan Campuran ( Mix Design )

Beton ....................................................................................... 24

3.4 Persiapan Benda Uji......................................................................... 25

3.5 Pengujian Kuat Tekan Beton ........................................................... 26

3.6 X-Ray Diffraction ( XRD ) .............................................................. 27

3.7 Scanning Electron Microscopy ( SEM ) .......................................... 27

BAB IV DATA DAN ANALISIS......................... .... ..........................................28

4.1 Karakterisasi Abu Ampas Tebu ............................. …….………….28

4.1.1 Analisis Kimia Basah.............................................................. 28

4.1.2 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ..................... 28

4.2 Pengujian Berat Volume Agregat................................... .... .............29

4.2.1 Agregat Halus ......................................................................... 29

4.2.2 Agregat Kasar ......................................................................... 30

4.3 Analisis Saringan ............................................................................ 30

4.3.1 Agregat Halus ......................................................................... 31

4.3.2 Agregat Kasar ......................................................................... 32

vi

4.4 Pemeriksaan Kandungan Organik Agregat Halus ......................... 32

4.5 Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus ........................................ 33

4.6 Pengujian Kadar Air Agregat........................................................... 33

4.6.1 Agregat Halus .................................................................... 33

4.6.2 Agregat Kasar .................................................................... 33

4.7 Pengujian Specific Gravity dan Absorbsi Agregat ..................... ….34

4.7.1 Agregat Halus ........................................................................ 34

4.7.2 Agregat Kasar ........................................................................ 34

4.8 Perencanaan Komposisi Bahan Campuran ( Mix Design ) Beton ... 35

4.9 Hasil Kuat Tekan Beton................................................................... 35

4.10 Analisis Pengamatan Secara Visual ( Visual Observation ) .......... 42

4.11 Analisis Scanning Electron Microscopy ( SEM ) .......................... 44

4.12 Analisis X-Ray Diffraction ( XRD ).............................................. 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 50

5.1 Kesimpulan ..... .................................................................................50

5.2 Saran ...................... ..........................................................................50

DAFTAR PUSTAKA.......................... ........................................................................ xi

LAMPIRAN............................................................................................................... xiii

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses produksi semen……………………………………………… 5

Gambar 2.2 Skema pengolahan tebu...................................................................... 12

Gambar 2.3 Difraksi sinar-X oleh bidang – bidang atom....................................... 15

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ..........................................................……… 19

Gambar 3.2 (a) Pembuatan larutan NaOH 3% (b) Verifikasi warna

larutan agregat halus....................................................................... 20

Gambar 3.3 Pengujian kadar lumpur agregat halus..................…………………. 21

Gambar 3.4 Saringan agregat……………………………………………..….….. 22

Gambar 3.5 Pengujian Berat Volume Agregat (a) Oven drying (b) Pemadatan… 22

Gambar 3.6 (a) Dehidrasi agregat dengan oven (b) agregat kasar

kering oven (c) agregat halus kering oven ……….............……... 23

Gambar 3.7 (a) Piknometer (b) Penimbangan piknometer dalam air.................... 24

Gambar 3.8 (a) Penimbangan bahan (b) Pencampuran (c) Pengecoran................ 25

Gambar 3.9 (a) Pembukaan cetakan (b) Curing (c) Pengampelasan

benda uji......................................................................................... 26

Gambar 3.10 Pengujian kuat tekan beton……………………………………....... 26

Gambar 4.1 Hasil SEM abu ampas tebu................................................................ 28

Gambar 4.2 Ukuran partikel beberapa bahan sementisius[4].................................. 40

Gambar 4.3 Partikel tidak terbakar dalam beton.................................................... 41

Gambar 4.4 Pengamatan secara visual terhadap sampel uji tekan......................... 43

Gambar 4.5 Hasil SEM beton normal.................................................................... 44

Gambar 4.6 Hasil SEM beton dengan 5 % abu ampas tebu................................... 45

Gambar 4.7 Hasil SEM beton dengan 10 % abu ampas tebu................................. 45

Gambar 4.8 Hasil SEM beton dengan 15 % abu ampas tebu................................. 46

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kandungan oksida pada semen portland …………………………...... 6

Tabel 2.2 Komposisi senyawa semen portland ……………………………….... 6

Tabel 2.3 Karakteristik senyawa penyusun semen.....………………….……….. 7

Tabel 2.4 Komposisi kimiawi beberapa bahan tambah ……………………….... 13

Tabel 4.1 Hasil analisis kimia basah..................................................................... 28

Tabel 4.2 Spesifikasi wadah pengujian berat volume agregat............................... 29

Tabel 4.3 Hasil pengujian berat volume agregat halus.......................................... 30

Tabel 4.4 Hasil pengujian berat volume agregat kasar.......................................... 30

Tabel 4.5 Hasil pengujian saringan agregat halus................................................. 31

Tabel 4.6 Hasil pengujian saringan agregat kasar................................................. 32

Tabel 4.7 Hasil pengujian kandungan organik agregat halus................................ 33

Tabel 4.8 Hasil pengujian kadar lumpur agregat halus......................................... 33

Tabel 4.9 Hasil pengujian kadar air agregat halus................................................. 33

Tabel 4.10 Hasil pengujian kadar air agregat kasar............................................... 34

Tabel 4.11 Hasil pengujian specific gravity dan absorpsi agregat halus............... 34

Tabel 4.12 Hasil pengujian specific gravity dan absorpsi agregat kasar............... 34

Tabel 4.13 Kuantitas bahan dalam campuran beto................................................ 35

Tabel 4.14 Rekapitulasi nilai kuat tekan benda uji media curing air.................... 37

ix

DAFTAR GRAFIK

Grafik 2.1 Kenaikan kekuatan berbanding waktu empat komponen kimia

semen portland……………………………………………………..... 8

Grafik 4.1 Kurva distribusi ukuran agregat halus.................................................. 31

Grafik 4.2 Kurva distribusi ukuran agregat kasar.................................................. 32

Grafik 4.3 Fluktuasi nilai kuat tekan beton uji....................................................... 38

Grafik 4.4 Rata – rata kuat tekan beton.................................................................. 38

Grafik 4.5 Hasil XRD gabungan (B1 dan B4)......................................................... 47

Grafik 4.6 Hasil XRD beton normal....................................................................... 47

Grafik 4.7 Hasil XRD beton dengan 15 % abu ampas tebu................................... 48

x