TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI KOMPOSISI ANTARA LIMBAH PLASTIK HIGH

DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) DAN ABU DASAR BATUBARA

SEBAGAI MATERIAL KOMPOSIT DENGAN MATRIK SEMEN

TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN SERAPAN AIR

Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

ZAENNAL MUTTAQIM

NIM : D200 150 013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu

perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat

karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain,

kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya

diatas, maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya

iii

iv

v

vi

LEMBAR MOTTO

Orang yang hebat itu bukanlah yang selalu menang dalam

pertarungan, namun ia yang selalu mampu mengendalikan

diri saat marah

(HR. Bukhari Muslim)

Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup

ditepi jalan dan dilempari orang dengan batu tetapi dibalas

dengan buah

(Ali bin Abi Thalib)

Tidak semua orang pintar itu benar, dan tidak semua orang

benar itu pintar. Banyak orang pintar yang tidak benar dan

banyak orang benar yang tidak pintar. Tetapi… daripada

jadi orang pintar yang tidak benar, lebih baik jadi orang

benar walaupun tidak pintar. Karena… memintarkan orang

benar lebih gampang daripada membenarkan orang pintar.

(Anwar Zahid)

Aku laki-laki, sedihku pendek, galauku pendek tapi

bahagiaku panjang

(Mario Teguh)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan kerendahan hati kupersembahkan karya sederhana ini

kepada:

1. Ibunda Jumiati dan Ayahanda Dalimin tercinta yang

mengajarkan prinsip hidup.

2. Kakak, saudara, dan keluarga besar tercinta yang selalu

medukungku dan memberi motivasi.

3. Teman-teman transfer Teknik Mesin Universitas

Muammadiyah Surakarta yang selalu memberi masukan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Seluruh teman-teman Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Semoga tugas akhir ini membawa kebermanfaatan. Jika hidup bisa

kuceritakan di atas kertas, entah berapa banyak yang dibutuhkan

hanya untuk kuucapkan terima kasih.

viii

ABSTRAKSI

Sampah merupakan masalah yang serius jika tidak segera diatasi.

Baik itu sampah organik maupun sampah anorganik. Sampah anorganik

contohnya plastik, abu batubara besi, kaleng dan lainya. Terlebih lagi

sampah yang sulit didaur ulang. Plastik merupakan salah satu jenis

sampah anorganik yang mana tidak semua dari material jenis ini

dapat didaur ulang.

Penelitian ini dilakukan untuk mengurangi sampah khususnya

limbah plastik HPDE (high density polyethylene). Dengan menggunakan

semen sebagai perekat dan menggunakan abu dasar batubara sebagai

bahan tambah peneliti ingin memanfaatkan ketiga bahan tersebut menjadi

suatu komposit yang bernilai. Pedoman penelitian ini mengacu pada SNI

(Standart Nasional Indonesia) sebagai acuan standart. SNI-03-6825-2002

untuk pengujian kuat tekan dan SNI 03-0349-1989 pengujian serapan air

dengan ukuran benda uji kubus 5x5x5 cm. Penelitian ini memvariasaikan

komposisi plastik HDPE : abu dasar batubara sebesar 70%:0%, 60%:10%,

50%:20%, dan 40%:30% dengan semen holcim sebesar 30% dari fraksi

volume. Pengujian dilakukan setelah komposit berumur 7 hari dan 28 hari.

Dari hasil pengujian didapatkan pada umur 7 hari kuat tekan sebesar

5,884 N/mm2 pada campuran 50%:20%. Dan pada komposist umur 28 hari

kuat tekannya sebesar 8,134 N/mm2. Serta serapan air semakin banyak

abu dasar batubara yng ditambah semakin sedikit serapan airnya pada

campuran 40%:30% serapan air sebesar 16,971%. Dilakukan pengujian

tambahan yaitu berat volume mendapat berat rata-rata 1,076 gr/cm3.

Kata kunci : plastic HDPE, Abu dasar batubara, kuat tekan, serapan

air

ix

ABSTRACT

Garbage is a serious problem in every develop country both of organic

and inorganic waste. The examples of inorganic waste are plastics, coal

ash, iron, tin and others. It were difficult to recycle naturally or to degrade

itself. Plastic is one type of inorganic waste that is not all of these types of

materials can be recycled.

This study was conducted to reduce waste, especially plastic waste of

HDPE (high density polyethylene). Cement was selected as an adhesive

and coal bottom ash as an additive. In the research, three components will

be used to develop a new composite materials.The standard reference of

this research is SNI ( (Indonesian National Standard). SNI-03-6825-2002

was used for compressive strength testing and SNI 03-0349-1989 was

selected for water absorbtion experiment. The size of the specimen was

5x5x5 cm. The ratio of HDPE:coal bottom ash was varied as 70%: 0%,

60%: 10%, 50%: 20% and 40%: 30%. The Holcim cement used 30% of

the volume fraction.

The testing was performed after 7 days and 28 days dried specimens.

From the test results, it was obtained that the age of 7 days specimen was

delivered the compressive strength of 5.884 N / mm2 in a ratio of 50%:

20%. For the 28 days specimen, it has compressive strength of 8.134 N /

mm2. The water absorbtion was porpotional with the coal bottom ash. The

lowest water absorbtion was given by ratio of 40%: 30% as 16.971%.

Another measurement was done for volume weight of the specimens. It

was delivered 1.076 gr / cm3 as average.

Keywords: HDPE, coal bottom ash, compressive strength, water

absorption

x

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum. Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamin, sungguh segala puji hanya teruntuk

hanya Allah subhanallohu wata’ala sang pencipta alam semesta. Dengan

segala izinNya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH VARIASI KOMPOSISI ANTARA

LIMBAH PLASTIK HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) DAN ABU

DASAR BATUBARA SEBAGAI MATERIAL KOMPOSIT DENGAN

MATRIK SEMEN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN SERAPAN

AIR” dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu

pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan

hati ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-

besarnya kepada :

1. Bapak Sri Sunarjono, Ir. MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo BR,. ST, M.Sc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng, Ph.D. selaku dosen

pembimbing, terimakasih telah banyak memberikan banyak waktu,

ilmu saran, arahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

xi

xii

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................... v

LEMBAR MOTTO .................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. vii

ABSTRAKSI ........................................................................................... viii

ABSTRACTS ........................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ................................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xv

DAFTAR TABEL .................................................................................. xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Perumusan Masalah ............................................................... 6

1.3. Tujuan Penelitian .................................................................... 6

1.4. Batasan Masalah ..................................................................... 6

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................. 7

1.6. Sistematika Penulisan ............................................................. 8

xiii

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kajian Pustaka ........................................................................ 10

2.2. Landasan Teori ....................................................................... 14

2.2.1. Pengertian Komposit ..................................................... 14

2.2.2. Klassifikasi Komposit ..................................................... 16

2.2.3. Bagian Utama Komposit ................................................ 24

2.2.4. Kelebihan Material Komposit ......................................... 27

2.2.5. Kegunaan Material Komposit ........................................ 28

2.2.6. Plastik ............................................................................ 29

2.2.7. Macam-Macam Jenis Plastik ......................................... 29

2.2.8. Beton ............................................................................. 37

2.2.9. Beton Serat ................................................................... 38

2.2.10. Semen Portland .......................................................... 39

2.2.11. Air ................................................................................ 41

2.2.12. Agregat ........................................................................ 42

2.2.13. High Density Polyethylene .......................................... 45

2.2.14. Abu Batubara .............................................................. 48

2.2.15. Battom Ash (Abu Dasar Batubara) .............................. 49

2.2.16. Fraksi Volume ............................................................. 51

2.2.17. Pengujian Hasil Komposit ............................................ 52

a. Pengujian Kuat Tekan .............................................. 52

b. Serapan Air .............................................................. 53

xiv

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 55

3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian .................................................. 56

3.3. Alat dan Bahan ....................................................................... 56

3.4. Variabel dan Pengujian Penelitian .......................................... 59

3.5. Peralatan Pengujian Spesimen .............................................. 60

3.6. Pelaksanaan Pengujian Komposit .......................................... 61

3.6.1. Persiapan Material ........................................................ 61

3.6.2. Parameter Komposit ...................................................... 61

3.6.3. Proses Pembuatan Komposit ........................................ 62

3.6.4. Kendala Pembuatan Komposit ...................................... 64

3.7. Pengujian Spesimen Hasil Komposit ...................................... 65

3.8. Uji Kuat Tekan ........................................................................ 66

3.9. Uji Serapan Air ....................................................................... 68

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Komposit ........................................................................ 71

4.2. Uji Kuat Tekan ........................................................................ 74

4.3. Uji Serapan Air ....................................................................... 81

4.4. Massa Volume ........................................................................ 84

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ............................................................................. 88

5.2. Saran ...................................................................................... 89

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1. Komponen penyusun komposit ......................................... 14

Gambar 2.2. Klasifikasi komposit ........................................................... 16

Gambar 2.3. Komposit partikel penguatnya berbentuk partikel/serbuk .. 17

Gambar 2.4. Komposit serat dapat serat sentetis atau serat alam ........ 18

Gambar 2.5. Jenis orientasi serat .......................................................... 20

Gambar 2.6. Komposit sandwich ........................................................... 22

Gambar 2.7. Komposit laminasi ............................................................. 22

Gambar 2.8. Produk plastik jenis PETE/PET ......................................... 30

Gambar 2.9. Produk plastik jenis HDPE ................................................ 31

Gambar 2.10. Produk plastik jenis PVC ................................................. 32

Gambar 2.11. Produk plastik jenis LDPE ............................................... 33

Gambar 2.12. Produk plastik jenis PP ................................................... 34

Gambar 2.13. Produk plastik jenis PS ................................................... 35

Gambar 2.14. Produk plastik jenis bahan plastik lain ............................. 36

Gambar 2.15. Kode dan jenis plastik ..................................................... 36

Gambar 2.16. Campuran beton ............................................................. 38

Gambar 2.17. Semen holcim ................................................................. 41

Gambar 2.18. Plastik HDPE .................................................................. 48

Gambar 2.19. Arang batubara ............................................................... 51

Gambar 2.20. Bentuk spesimen uji kuat tekan ....................................... 53

Gambar 2.21. Bentuk spesimen uji serapan air ..................................... 53

xvi

Gambar 3.1. Diagram alir ....................................................................... 55

Gambar 3.2. Cacahan plastik HDPE ...................................................... 58

Gambar 3.3. Semen Portland tipe I dari PT. Holcim Indonesia, Tbk ...... 58

Gambar 3.4. Abu dasar batubara ........................................................... 59

Gambar 3.5. Alat uji kuat tekan .............................................................. 60

Gambar 3.6. Oven pemanas .................................................................. 61

Gambar 3.7. Timbangan ........................................................................ 62

Gambar 3.8. Menimbang semen ............................................................ 62

Gambar 3.9 a. Menimbang plastik HDPE .............................................. 63

Gambar 3.9 b. Menimbang abu dasar batubara .................................... 63

Gambar 3.10. Campuran semen, plastik HDPE, Abu dasar batubara ... 63

Gambar 3.11. Hasil Komposit ................................................................ 64

Gambar 3.12. Spesimen benda uji disetiap variasi ................................ 66

Gambar 3.13. Spesimen uji tekan .......................................................... 67

Gambar 3.14. Posisi benda uji ............................................................... 67

Gambar 3.15. Spesimen uji serapan air ................................................. 69

Gambar 3.16. posisi pengovenan .......................................................... 69

Gambar 4.1. Cetakan benda uji kuat tekan ............................................ 74

Gambar 4.2. Benda uji kuat tekan .......................................................... 74

Gambar 4.3. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar

batubara terhadap kekuatan tekan umur 7 hari ................ 76

Gambar 4.4. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar

batubara terhadap kuat tekan umur 28 hari ...................... 79

xvii

Gambar 4.5. Cetakan benda uji serapan air .......................................... 81

Gambar 4.6. Benda uji serapan air ........................................................ 82

Gambar 4.7. Hubungan penambahan abu dasar batubara dengan

prosentase serapan air umur 28 hari ................................ 83

Gambar 4.8. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar

batubara terhadap berat volume umur 28 hari .................. 86

xviii

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1. Tabel kelebihan dan kekurangan serat sintetis ..................... 19

Tabel 2.2. Susunan unsur semen Portland ............................................ 40

Tabel 2.3. Batas gradasi agregat halus ................................................. 43

Tabel 2.4. Klasifikasi Polyethylene ......................................................... 45

Tabel 2.5. Struktur HDPE, LDPE, L-LDPE ............................................. 46

Tabel 2.6. Campuran komposisi adukan semen-HDPE-abu batubara ... 52

Tabel 3.1. Parameter campuran semen + HDPE + abu batu bara ......... 61

Tabel 3.2. Parameter Lama ................................................................... 65

Tabel 3.3. Parameter Baru ..................................................................... 65

Tabel 3.4. Jumlah spesimen pengujian .................................................. 66

Tabel 4.1. Hasil komposit semen dan plastik ......................................... 71

Tabel 4.2. Hasil pengujian kuat tekan komposit berumur 7 hari ............ 75

Tabel 4.3. Hasil pengujian kuat tekan komposit berumur 28 hari ........... 78

Tabel 4.4. Hasil pengujian serapan air komposit berumur 28 hari ......... 82

Tabel 4.5. Hasil pengujian massa volume komposit berumur 28 hari .... 85