SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN FLY ASHrepository.ump.ac.id/2229/1/COVER_IKHSAN SEFRI...

i

SKRIPSI

PENGARUH PENAMBAHAN FLY ASH

TERHADAP KUALITAS FISIKA DAN KIMIA

PADA PRODUKSI PORTLAND COMPOSITE CEMENT

(PCC)

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat

Mencapai Derajat Sarjana

Oleh :

Ikhsan Sefri Priambodo

NIM 1203020013

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

2016

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Skripsi dengan judul :



PADA PRODUKSI PORTLAND COMPOSITE CEMENT (PCC)

Yang ditulis oleh :

Nama : Ikhsan Sefri Priambodo

NIM : 1203020013

Telah disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Pembimbing I,

Neni Damajanti, ST., MT.

NIDN. 0609027001

Pembimbing II,

Abdul Haris M., ST., MT.

NIDN. 0615106601

Pengaruh Penambahan Fly…, Ikhsan Sefri Priambodo, Fakultas Teknik UMP, 2016

iii

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini saya :

Nama : IKHSAN SEFRI PRIAMBODO

NIM : 1203020013

Fakultas /Program Studi : Teknik / Teknik Kimia

Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto

Menyatakan dengan sebenar - benarnya bahwa Skripsi ini adalah hasil karya saya

dan bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Demikian pernyataan ini dan apabila kelak di kemudian hari terbukti ada unsur

penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sesuai dengan

ketentuan yang berlaku.

Purwokerto, 18 Februari 2016

Yang menyatakan,



iv

HALAMAN PENGESAHAN



PADA PRODUKSI PORTLAND COMPOSITE CEMENT (PCC)


1203020013

Telah dipertahankan di depan Panitia Ujian Skripsi

pada hari Sabtu, 20 Februari 2016

Susunan Panitia Ujian

Ketua,

M. Taufiq Tamam, S.T., M.T.

NIK. 2160223

Sekretaris,

Anwar Ma’ruf, S.T., MT.

NIDN. 0604027501

Penguji I,

Anwar Ma’ruf, S.T., MT.

NIDN. 0604027501

Penguji II,

Endar P., S.T., M.T.

NIDN. 0605117801

Penguji II,

Ir. Regawa Bayu P.,M.T.

NIK. 21160118

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik

M. Taufiq Tamam, S.T., M.T.

NIK. 2160223


v

KATA PENGANTAR

Penulis senantiasa memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT yang

selalu memberi rahmat, hidayah serta kekuatan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi berjudul “Pengaruh Penambahan Fly Ash Terhadap

Kualitas Fisika dan Kimia Pada Produksi Portland Composite Cement (PCC)”.

Penulisan skripsi ini adalah salah satu persyaratan kurikulum untuk

menyelesaikan pendidikan gelar sarjana pada Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universits Muhammadiyah Purwokerto.

Penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih dengan segala ketulusan dan

kerendahan hati atas terlaksanannya penelitian dan penulisan laporan skripsi ini

kepada :

1. Bapak Dr.H. Syamsuhadi Irsyad, M.H. selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Purwokerto

2. Bapak Muhamad Taufiq Tamam, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Purwokerto

3. Bapak Anwar Ma‟ruf, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto

4. Ibu Neni Damajanti, S.T., M.T. selaku Pembimbing I atas kesabaran dan

perhatian yang dicurahkan dalam membimbing penulis selama menyusun

skripsi

5. Bapak Abdul Haris Mulyadi, S.T., M.T. selaku Pembimbing II atas bantuan

bimbingan, motivasi dan dukungannya

6. Seluruh dosen (Pak Alwani Hamad, S.T., M.Sc.; Pak Teguh Wibowo S.T.;

Pak Ir. Regawa Bayu P., M.T.; Pak Haryanto S.T., M.T. dan Bu Endar

Puspawiningtyas, S.T., M.T.) dan laboran (Mas Rochmat) Program Studi

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto atas

bimbingan, bantuan, motivasi dan rasa kekeluargaan yang telah diberikan

kepada penulis


vi

7. Seluruh Tata Usaha dan Civitas Akademika Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Purwokerto

8. Rekan - rekan ekstensi yang satu angkatan dengan penulis: Wahid Putra P.,

Putut Hardi Suseno, Rendo Tidy, Rewol Pratowo, Firman Hamdani, Hastin

Makhfudoh, dan Septi Wijayanti serta rekan – rekan mahasiswa reguler

9. Keluarga di Cilacap, Bapak Sukendar, Ibu Amsiyah, istriku Anita Susmawati

serta putraku Rasyid Lathif Priambodo tercinta dan semua keluarga yang

tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu, yang telah mendampingi dan selalu

memotivasi dengan kasih sayang dalam menyusun skripsi ini

10. Manajer, superintendent dan rekan kerja karyawan maupun kontraktor di PT.

Holcim Indonesia Tbk. Pabrik Cilacap, khususnya Departemen Produksi dan

Teknikal atas dukungannya berupa ijin pemakaian alat – alat laboratorium

11. Semua pihak lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah

membantu penulis menyelesaikan laporan skripsi ini;

Sebagai manusia biasa yang tak luput dari kesalahan, penulis sadar bahwa

laporan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak kekurangan di

sana – sini, oleh sebab itu penulis senantiasa mengharapkan saran dan kritik yang

membangun agar dapat menjadi pedoman dalam perbaikan. Akhir kata semoga

skripsi ini dapat berguna serta memberikan manfaat yang berarti bagi pembacanya

dan bisa digunakan semestinya.

Purwokerto, Februari 2016

Penulis


vii

ABSTRAK

Fly ash merupakan abu sisa pembakaran batubara yang tertangkap oleh

penyaring debu Electrostatic Precipitator dari gas buang dan bersifat pozzolanic

yaitu dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar sehingga bila ditambahkan

dalam produksi semen PCC bersama bahan bahan lain seperti klinker

(clinker/terak semen), gypsum, dan pozzolan akan memberi pengaruh pada

kualitas semen PCC yang dihasilkan antara lain kualitas fisika berupa kehalusan

blaine dan kuat tekan mortar semen serta kualitas kimia berupa kandungan

senyawa. Besarnya pengaruh tersebut bergantung pada presentase jumlah fly ash

yang ditambahkan. Penambahan fly ash dalam produksi semen PCC akan

menurunkan clinker factor (presentase klinker / terak semen dalam bahan – bahan

penyusun semen PCC) sehingga dapat menurunkan biaya produksi semen dan

akan mendatangkan keuntungan finansial. Fly ash yang digunakan sebagai

konstituen dalam semen PCC juga akan mengurangi pencemaran lingkungan

karena tidak dibuang secara langsung. Hasil yang diperoleh setelah dilakukan

percobaan pencampuran semen PPC dengan fly ash untuk memproduksi semen

PCC dalam hal kualitas fisika yaitu kenaikan kehalusan semen yang dinyatakan

dengan nilai blaine dari 4313 cm2/g (semen PPC tanpa tambahan fly ash) sampai

4657 cm2/g (semen PCC dengan penambahan fly ash 28 % w/w), sedangkan

untuk kualitas kuat tekan mortar terjadi penurunan pada kuat tekan mortar 3 hari

dari 281 kg/cm2 (semen PPC tanpa fly ash) menjadi 244 kg/cm

2 (semen PCC

dengan penambahan fly ash 28 % w/w) dan kuat tekan mortar 7 hari dari 350

kg/cm2 (semen PPC tanpa tambahan fly ash) menjadi 302 kg/cm

2 (semen PCC

dengan penambahan fly ash 28 % w/w). Namun begitu, hasil yang diperoleh untuk

kuat tekan akhir 28 hari menunjukan kenaikan dari 423 kg/cm2 (semen PPC tanpa

tambahan fly ash) menjadi 440 kg/cm2 (semen PCC dengan penambahan fly ash 7

% w/w) dan kemudian turun menjadi 407 kg/cm2 pada sampel semen PCC dengan

penambahan fly ash 21 % w/w. Dari segi kualitas kimia terlihat adanya kenaikan

kandungan SiO2 dari 27,2 % (semen PPC tanpa fly ash) menjadi 32,28 % (semen

PCC dengan penambahan fly ash 28 % w/w) dan Al2O3 dalam semen dari 5,86

%(semen PPC tanpa tambahan fly ash) menjadi 10,81 % (semen PCC dengan

penambahan fly ash 28 % w/w) serta penurunan kandungan CaO dari 59,74 %

(semen PPC tanpa fly ash) menjadi 50,85 % (semen PCC dengan penambahan fly

ash 28 % w/w) dan kandungan SO3 dari 1,98 % (semen PPC tanpa fly ash)

menjadi 1,55 % (semen PCC dengan penambahan fly ash 28 % w/w).

Kata kunci : Semen PCC, fly ash, kuat tekan mortar semen, kehalusan blaine,

kandungan kima, lingkungan, clinker factor, biaya produksi.


viii

ABSTRACT

Fly ash, the residual material of coal combustion caught by Electrostatic

Precipitator has pozzolanic properties that makes it reacts with lime in room

temperature. For that reason, it will influences properties of PCC when added to

PPC constituents (clinker, gypsum and pozzolan). PCC properties that may be

influenced by fly ash addition are physical properties such as blaine fineness and

mortar compressive strength and also chemical property. The significance of

those influence will vary on the percentage of fly ash addition to PCC ingredients.

Fly ash addition will decrease clinker factor (clinker percentage of all

constituents) and lower the production cost of PCC to make financial benefit. Fly

ash addition also could reduce environmental contamination since it is a

dangerous waste and direct disposal will pollute the environmet. In this paper,

subject to be studied is the influence of different level fly ash addition to physical

and chemical properties of PCC to obtain optimal values of fly ash addition that

will produce PCC with good quality according to SNI Standard in lower

production cost. The result of experiment at physical properties aspect shows

increment of blaine fineness from 4313 cm2/g (PPC without fly ash) till 4657

cm2/g (PCC with 28 % w/w fly ash addition), degradation of early strength (3 and

7 days) from 281 kg/cm2 and 350 kg/cm

2 (PPC without fly ash) to 244 kg/cm

2 and

302 kg/cm2 (PCC with 28 % w/w fly ash addition), it also shows increment of final

compressive strength (28 days) from 423 kg/cm2 (PPC without fly ash) to 440

kg/cm2 at 7 % w/w fly ash addition then decreased to 407 kg/cm

2 at 21 % w/w fly

ash addition. Meanwhile at chemical property aspect, it shows fly ash addition

increases SiO2 content from 27,2 % (no fly ash added) to 32,28 % (28 % w/w fly

ash addition) and Al2O3 content from 5,86 % (no fly ash addition) to 10,8 % (28%

w/w fly ash addition), observation also shows fly ash addition decreases CaO

content from 59,74 % (no fly ash addition) to 50,85 % (28 % w/w fly ash addition)

and SO3 content from 1,98 % (no fly ash addition) to 1,55 % (28 % w/w fly ash

addition).

Keywords : PCC, Fly Ash, compressive strength of cement mortar, blaine

fineness, chemical content, environment, clinker factor, production cost


ix

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................. i

Halaman Persetujuan ....................................................................................... ii

Pernyataan ....................................................................................................... iii

Halaman Pengesahan ...................................................................................... iv

Kata Pengantar ................................................................................................ v

Abstrak ............................................................................................................ vii

Daftar Isi .......................................................................................................... ix

Daftar Tabel .................................................................................................... xi

Daftar Grafik ................................................................................................... xii

Daftar Gambar ................................................................................................. xiii

Daftar Lampiran .............................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah ........................................................................ 4

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 4

1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Semen ............................................................................................. 6

2.1.1 Jenis Semen Berdasarkan Aplikasinya ................................ 6

2.1.2. Jenis Semen Berdasarkan Proses Produksinya ................... 9

2.1.3. Semen PCC (Portland Composite Cement) ........................ 11

2.1.4. Bahan Baku Semen ............................................................. 13

2.1.5. Fungsi Senyawa Kimia Dalam Bahan Baku ....................... 15

2.1.6. Proses Produksi Semen ....................................................... 19

2.2 Fly Ash ............................................................................................ 30

2.3 Kehalusan Semen ........................................................................... 34

2.4 Kuat Tekan Semen .......................................................................... 36

2.5 Hidrasi Semen ................................................................................ 37


x

2.6 Penelitian Terdahulu ....................................................................... 38

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian ..................................................................... 42

3.2 Variabel Penelitian dan Kondisi Percobaan ................................... 44

3.3 Alat dan Bahan Percobaan .............................................................. 47

3.4 Prosedur Percobaan ......................................................................... 51

3.5 Pengolahan Data .............................................................................. 51

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 63

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 63

5.2 Saran ................................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 66

LAMPIRAN .................................................................................................... 68


xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Utama Semen Portland ................................... 7

Tabel 2.2 Standar kualitas semen PCC Tipe 1 (SNI 15-7064-2004) .............. 12

Tabel 2.3 Kategori fly ash dan sifat-sifat kimianya ......................................... 34

Tabel 3.1 Konfigurasi urutan run dari hasil randomisasi ................................ 44

Tabel 3.2 Komposisi material PPC dan fly ash yang ditambahkan ................ 46

Tabel 3.3 Komposisi semen PCC untuk tiap run ............................................ 46

Tabel 4.1 Hasil uji homogenitas sampel campuran

fly ash dan semen PPC ........................................................................ 53

Tabel 4.2 Hasil uji kuat tekan mortar semen untuk semua run ....................... 54

Tabel 4.3 Komposisi kimia fly ash dan semen PCC dengan

variasi persentase fly ash ..................................................................... 61


xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Hubungan Kuat tekan 3, 7 dan 28 hari

dan Persentase Fly Ash yang ditambahkan ........................................... 54

Grafik 4.2 Hubungan nilai kehalusan blaine

dan Persentase Fly Ash yang ditambahkan ............................................ 55


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Senyawa dan oksida dalam partikel semen ................................. 18

Gambar 2.2 Skema proses produksi semen ..................................................... 21

Gambar 2.3 Bagan alat hammer crusher.......................................................... 21

Gambar 2.4 Vertical roller mill dan bagian - bagiannya ................................. 22

Gambar 2.5 Bagan proses di pre-heater, kiln dan cooler ............................... 24

Gambar 2.6 Skema proses tahap penggilingan akhir semen ........................... 25

Gambar 2.7 Detail ball mill dan unit ball mill

di PT Holcim Indonesia Tbk. Pabrik Cilacap ........................................ 26

Gambar 2.8 Proses penggilingan material di dalam ball mill ......................... 27

Gambar 2.9 Layar pada sistem kendali ball mill

di Central Control Room ....................................................................... 28

Gambar 2.10 Layar pada sistem kendali ball mill

yang menunjukan titik pencampuran fly ash dengan semen .................. 28

Gambar 2.11 Proses bongkar fly ash dari truk pengangkut ............................ 29

Gambar 2.12 Weight feeder untuk menakar fly ash

sebelum dicampur dengan semen ........................................................... 29

Gambar 2.13 Layar kendali weight feeder fly ash .......................................... 30

Gambar 2.14 Fly Ash ....................................................................................... 30

Gambar 2.15 Diagram proses di system furnace

yang menghasilkan fly ash ..................................................................... 31

Gambar 2.16 Tampilan mikrografi partikel fly ash ......................................... 32

Gambar 3.1 Diagram alur proses kerja penelitian ........................................... 42

Gambar 3.2 Ball mill skala laboratorium ........................................................ 48

Gambar 3.3 Jaw crusher ................................................................................. 48

Gambar 3.4 Alat pengaduk otomatis ............................................................... 48

Gambar 3.5 Set alat uji kehalusan blaine ........................................................ 48

Gambar 3.6 Alat uji kuat tekan mortar semen jenis slinder hidraulik ............ 48

Gambar 3.7 Meja leleh dan cetakan kubus benda uji kuat tekan mortar ........ 49


xiv

Gambar 3.8 XRF untuk pengecekan kandungan kimia sampel ....................... 49

Gambar 3.9 Material bahan – bahan semen PCC

(klinker, gypsum, pozzolan dan fly ash) ................................................ 50

Gambar 3.10 Pasir kwarsa yang memenuhi pesyaratan standar

pasir Ottawa ASTM No.: C 190 ............................................................ 50

Gambar 4.1 Ilustrasi reaksi hidrasi dan reaksi pozzolanik

dalam partikel mortar semen ................................................................. 59

Gambar 4.2 Tampilan SEM dari partikel fly ash yang mengalami

reaksi pozolanik ..................................................................................... 60


xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Prosedur Pembuatan Semen PCC ................................................. 68

Lampiran 2 Pengukuran kehalusan (luas permukaan spesifik)

dengan alat blaine .................................................................................. 70

Lampiran 3 Pembuatan Mortar Semen dan

Pengujian Kuat Tekan Mortar Semen .................................................... 72

Lampiran 4 Prosedur analisa kandungan kimia

menggunakan XRF ................................................................................. 77

Lampiran 5 Hasil analisa data penelitian dengan Program SPSS .................... 80

Lampiran 6 Hasil uji kuat tekan mortar semen

usia 3, 7 dan 28 hari ............................................................................... 90


SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN FLY ASHrepository.ump.ac.id/2229/1/COVER_IKHSAN SEFRI...

Documents

Transcript of SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN FLY ASHrepository.ump.ac.id/2229/1/COVER_IKHSAN SEFRI...