Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 7

Experimental matrix palm oil empty fruit bunch composite concrete K300 (POEFB-cc K300) as a reinforcement of concrete road structures

Doświadczalny beton kompozytowy K300 (POEFB-cc K300) z pustą wiązką owoców oleju palmowego jako zbrojenie betonowych konstrukcji drogowych

10.15199/48.2023.07.14

nr katalogowy: 144160
10.15199/48.2023.07.14

Streszczenie

Experimental matrix Palm Oil Empty Fruit Bunch K300 Composite Concrete (POEFB-CC: K300) was carried out to reinforce the structure of concrete roads by maximizing the use of Empty Fruit Bunch (EFB) fibers in the concrete mixture. This study began with previous experiments, namely on K225 concrete, to determine the best percentage and size of EFB fibers added to the standard concrete mixture. It was found that the best addition is 1% and 5% with POEFB fiber sizes of 5 mm to 0.1 mm. The experimental and matrix analysis on the POEFB-CC: K300 matrix with the percentage and size of EFB fibers was the same as the experimental results on K225 concrete. The experimental and analysis presented in this study is the type of concrete K300 standard age of 28 days, using 72 experiments matrix POEFB-CC: K300 in the form of cubes, cylinders and beams according to the sample size of the Indonesian National Standard 03-2834-2000 (INS 03-2834-2000), and the main mixture of concrete according to INS 2847: 2013. Meanwhile, experimental analysis according to INS 03-1974-190, and INS 4331: 2011 had proven that the average compressive strength value of the POEFB-CC: K300 matrix in the addition of 1% and 5% of fibers measuring 5 mm to 0.1 mm is still within the standard K300 compressive strength value range; where the Compressive Strength value was 287.36kg/cm 2 at 1%, and 280.59kg/cm 2 at 5% for POEFB-CC: K300matrix: Medium K300 on standard K300 concrete was 240kg/cm 2 to 300kg/cm 2 . As for the average value of matrix bending strength exceeded the standard K300 concrete bending strength value, namely 34.82 MPa on the X (MX) array matrix, 32.95 MPa on MY and 36.29 MPa on MZ; while in K300 concrete the standard bending strength value was 29.4 MPa. The results of this analysis proved that the addition of 1% EFB fiber and 5% measuring 5 mm to 0.1 mm can increased the bending strength of standard K300 concrete with compressive strength still within the permissible limits of the standard. So it was recommended to use 1% and 5% EFB fibers measuring 5mm to 0.1 mm in standard K300 concrete mixtures, and other types of concrete to increase the structural strength of various types of concrete roads according to the POEFB-CC: K300 matrix: K300; and EFB is no longer considered waste.

Abstract

Matryca eksperymentalna Palm Oil Empty Fruit Bunch K300 Composite Concrete (POEFB-CC: K300) została przeprowadzona w celu wzmocnienia konstrukcji dróg betonowych poprzez maksymalizację wykorzystania włókien Empty Fruit Bunch (EFB) w mieszance betonowej. Niniejsze badanie rozpoczęto od wcześniejszych eksperymentów, a mianowicie na betonie K225, w celu określenia najlepszego udziału procentowego i wielkości włókien EFB dodawanych do standardowej mieszanki betonowej. Stwierdzono, że najlepszym dodatkiem jest 1% i 5% przy wielkości włókien POEFB od 5 mm do 0,1 mm. Analiza eksperymentalna i matrycowa na osnowie POEFB-CC: K300 z procentem i rozmiarem włókien EFB była taka sama jak wyniki eksperymentalne na betonie K225. Eksperyment i analiza przedstawiona w tym opracowaniu dotyczy betonu typu K300 o standardowym wieku 28 dni, przy użyciu 72 eksperymentów macierzowych POEFB-CC: K300 w postaci kostek, walców i belek zgodnie z wielkością próbki Indonezyjskiej Normy Narodowej 03- 2834-2000 (INS 03-2834-2000), a mieszanka betonu głównego wg INS 2847:2013. Tymczasem analiza eksperymentalna wg INS 03-1974-190 oraz INS 4331:2011 wykazała, że średnia wytrzymałość na ściskanie wartość POEFBCC: osnowa K300 z dodatkiem 1% i 5% włókien o średnicy od 5 mm do 0,1 mm mieści się nadal w standardowym zakresie wartości wytrzymałości na ściskanie K300; gdzie wartość wytrzymałości na ściskanie wynosiła 287,36 kg/cm 2 przy 1% i 280,59 kg/cm 2 przy 5% dla POEFB-CC: matryca K300: Średnia K300 na standardowym betonie K300 wynosiła od 240 kg/cm 2 do 300 kg/cm 2. średnia wartość wytrzymałości na zginanie osnowy przekroczyła normę wytrzymałości na zginanie betonu K300, tj. 34,82 MPa na matrycy X (MX), 32,95 MPa na MY i 36,29 MPa na MZ; natomiast w betonie K300 standardowa wartość wytrzymałości na zginanie wynosiła 29,4 MPa. Wyniki tej analizy wykazały, że dodatek 1% włókna EFB i 5% włókna o wymiarach 5 mm do 0,1 mm może zwiększyć wytrzymałość na zginanie standardowego betonu K300 przy wytrzymałości na ściskanie wciąż mieszczącej się w granicach dopuszczalnych przez normę. Zalecono więc stosowanie 1% i 5% włókien EFB o wymiarach od 5mm do 0,1mm w standardowych mieszankach betonowych K300 oraz innych rodzajach betonu w celu zwiększenia wytrzymałości strukturalnej różnego rodzaju dróg betonowych wg POEFB-CC: macierz K300: K300; a EFB nie jest już uważany za odpad

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] T. J. Killeen, N. L. Harris, K. Brown, M. Netzer and P. Gunarso, “Projections of Oil Palm Expansion in Indonesia, Malaysia and Papua New Guinea from 2010 to 2050,” Rspo.Org, September 2013, pp. 89–112, 2013.
[2] F. B. Ahmad, Z. Zhang, W. O. S. Doherty, and I. M. O’Hara, “The prospect of Microbial Oil Production and Applications from Oil Palm Biomass,” Biochem. Eng. J., Vol. 143, pp. 9–23, 2019, doi: 10.1016/j.bej.2018.12.003.
[3] E. Hambali and M. Rivai, “The Potential of Palm Oil Waste Biomass in Indonesia in 2020 and 2030,” IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., Vol. 65, no. 1, 2017, doi: 10.1088/1755-1315/65/1/012050.
[4] L. Indriati, N. Elyani, and S. F. Dina, “Empty Fruit Bunches, Potential Fiber Source for Indonesian Pulp and Paper Industry,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Vol. 980, no. 1, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/980/1/012045.
[5] Erwinsyah, Atika Afriani, and Teddy Kardiansyah. “Potensi dan Peluang Tandan Kosong Sawit Sebagai Bahan Baku Pulp Dan Kertas: Studi Kasus Di Indonesia,” Jurnal Selulosa, Vol. 5, No. 2: 2015, 79-88.
[6] Siu Hua Chang. “An Overview of Empty Fruit Bunch from Oil Palm as Feedstock for Bio-Oil Production,” Biomas and bioenergy. 2014, 174-179.
[7] K. K. Mahato, K. Dutta, and B. C. Ray, “Emerging Advancement of Fiber- Reinforced Polymer Composites in Structural Applications,” INC, 2020.
[8] Muthia Egi Rahmasita. “Analisa Morfologi Serat Tandan Kosong Kelapa SawitSebagai BahanPenguat Komposit Absorpsi Suara,” Jurnal Teknik ITS Vol. 6, No. 2, 2017, 2337- 3520.
[9] Samuel Adu-Amankwah. “Relationship between Cement Composition and the Freeze-Thaw Resistance of Concretes,” ICE Publishing. Duke University, 2018.
[10] Chu-Kia Wang, and Salmon Charles G. “Disain Beton Bertulang,” Erlangga, Jakarta, 1993.
[11] R. R. Irawan. “Semen Portland Di Indonesia Untuk Aplikasi Beton Kinerja Tinggi,” 2013.
[12] Laurynas Zarauskasa, Gintautas Skripkiūnas, and Giedrius Girskas. “Influence of Aggregate Granulometry on Air Content in Concrete Mixture and Freezing-Thawing Resistance of Concrete,” Science Direct. Procedia Engineering 172: 1278- 1285, 2017.
[13] Devid Falliano. “Experimental Investigation on the Compressive Strength of Foamed Concrete: Effect of Curing Conditions, Cement Type, Foaming Agent and Dry Density. Construction and Building Materials,” 165: 735-749, 2018.
[14] Ilker Bekir Topcu, and Tayfun Uygunoglu. “Construction and Building Materials,” 24: 1286-1295, 2010.
[15] Vinh Duy Cao. “Microencapsulated Phase Change Materials for Enhancing the Thermal Performance of Portland cement Concrete and Geopolymer Concrete for Passive Building Applications,” Energy Conversion and Management 133: 56- 66, 2017.
[16] Sherif Yehia. “Strength and Durability Evaluation of Recycled Aggregate Concrete. International Journal of Concrete Structures and Materials,” DOI 10.1007/s40069-015-0100-0, 2015.
[17] T. Mulyono. “Teknologi Beton: Dari Teori Ke Praktek,” No. October 2018, p. 574, 2006.
[18] Mulyati, and Herman. “Komposisi Dan Kuat Tekan Beton Pada Campuran Portland Composite Cement, Pasir Dan Kerikil Sungai Dari Beberapa Quarry Di Kota Padang,” Jurnal Momentum. Vol.17 No.2, 2015.
[19] Siswadi, Alfeatra Rapa, and Dhian Puspitasari. “Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu Sisa Penggergajian Terhadap Kuat Desak Beton,” Jurnal Teknik Sipil. Volume 7 No. 2: 144-151, 2007.
[20] Sri Hidayati, Sapta Zuidar, and Ahmad Fahreza. “Optimasi Produksi Pulp Formacell dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan Metode Permukaan Respon,” Reaktor, Vol. 16 No. 4: 161-171, 2016.
[21] M. Ahmadi, S. Farzin, A. Hassani, and M. Motamedi. “Mechanical properties of the concrete containing recycled fibers and aggregates,” Constr. Build. Mater, Vol. 144, pp. 392– 398, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.03.215.
[22] M. K. A and R. S. “A Review on Natural Fiber and Its Characteristics,” Ind. Eng. J., Vol. 13, no. 3, 2020, doi: 10.26488/iej.13.3.1224.
[23] A. M. Brandt. “Fibre Reinforced Cement-Based (FRC) Composites after Over 40 Years of Development in Building and Civil Engineering,” Compos. Struct., Vol. 86, no. 1–3, pp. 3–9, 2008, doi: 10.1016/j.compstruct.2008.03.006.
[24] Standar Nasional Indonesia. “Spesifikasi Bahan Tambahan Untuk Konkrit,” SNI 03-2495. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, 1991.
[25] W. Maynet, E. M. Samsudin, and N. M. Z. N. Soh. “Physical and Mechanical Properties of Cement Board Made From Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber: A Review,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Vol. 1144, no. 1, p. 012008, 2021, doi: 10.1088/1757-899x/1144/1/012008.
[26] R. da R. Azambuja, V. G. de Castro, B. T. V. Bôas, C. F. A. Parchen, and S. Iwakiri. “Particle Size and Lime Addiction on Properties of Wood-Cement Composites Produced By the Method of Densification by Vibro Compaction,” Ciência Rural, Vol. 47, no. 7, pp. 2–6, 2017, doi: 10.1590/0103- 8478cr20140250.
[27] P. A. Bonnet-Masimbert, F. Gauvin, H. J. H. Brouwers, and S. Amziane. “Study of Modifications on the Chemical and Mechanical Compatibility between Cement Matrix and Oil Palm Fibres,” Results Eng., Vol. 7, p. 100150, 2020, doi: 10.1016/j.rineng.2020.100150.
[28] T. S. Cheng, D. N. Uy LAN, S. Phillips, and L. Q. N. Tran. “Characteristics of Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber and Mechanical Properties of Its Unidirectional Composites,” Polym. Composite, Vol. 40, no. 3, pp. 1158–1164, 2019, doi: 10.1002/pc.24824.
[29] J. Wang, Z. Xiao, C. Zhu, C. Feng, and J. Liu. “Experiment on the Bonding Performance of the Lightweight Aggregate and Normal Weight Concrete Composite Beams,” Case Stud. Construction Material, Vol. 15, no. May, p. e00565, 2021, doi: 10.1016/j.cscm.2021.e00565.
[30] Khairul Amna, Wesli, and Hamzani. “Pengaruh Penambahan Serat Tandan Sawit Terhadap Kuat Tekan Dan Kuat Kelenturan Konkrit,” Teras Jurnal. Vol.4, No.2: 11-20, 2014.
[31] Siswadi, Alfeatra Rapa, and Dhian Puspitasari. “Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu Sisa Penggergajian Terhadap Kuat Desak Konkrit,” Jurnal Teknik Sipil. Volume 7 No. 2: 144-151, 2017.
[32] Sri Hidayati, Sapta Zuidar, and Ahmad Fahreza. “Optimasi Produksi Pulp Formacell dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan Metode Permukaan Respon,” Reaktor, Vol. 16 No. 4: 161-171, 2016.
[33] L. Indriati, N. Elyani, and S. F. Dina. “Empty Fruit Bunches, Potential Fiber Source for Indonesian Pulp and Paper Industry,” IOP Conf. Ser. Material, Sci. Eng., Vol. 980, no. 1, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/980/1/012045.
[34] Maya Jacoba, Sabu Thomasa, and K.T. Varugheseb. “Mechanical Properties Of Sisal/Oil Palm Hybrid Fiber Reinforced Natural Rubber Composites,” Composites Science and Technology 64: 955-965, 2004.
[35] Reza Mahjoub. “Tensile Properties of Kenaf Fiber Due to Various Conditions of Chemical Fiber Surface Modifications,” Construction and Building Materials. 55: 103-113, 2014.
[36] M.S. Sreekalaa. “The Mechanical Performance of Hybrid Phenol-Formaldehyde-Based Composites Reinforced With Glass and Oil Palm Fibres,” Composites Science and Technology 62: 339-353, 2002.
[37] Hamid Essabir. “Mechanical and Thermal Properties of Hybrid Composites: Oil-PalmFiber/Clay Reinforced High Density Polyethylene,” Mechanics of Materials. MECMAT 2581, 2016.
[38] Kepala Badan and Standar Nasional. “Penetapan Standar Nasional Indonesia 2847 : 2019 Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung dan Penjelasan Sebagai Revisi dari Standar Nasional Indonesia 2847 : 2013,” No. 8, 2019.
[39] Standar Nasional Indonesia and B. S. Nasional. “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal,” 2000.
[40] Standar Nasional Indonesia and B. S. Nasional. “Metode Pengujian Kuat Tekan Beton,” 1990.
[41] Standar Nasional Indonesia 4431-2011. “Cara Uji Kuat Lentur Beton Normal Dengan Dua Titik Pembebanan,” Badan Standar Nasional Indonesia, p. 16, 2011.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-7 , nr katalogowy 144160 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-7 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-7

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma