KARAKTERISTIK BAHAN 1 SIFAT FISIS

TINJAUAN PUSTAKA

2.10 KARAKTERISTIK BAHAN 1 SIFAT FISIS

2.10.1.1 PENYUSUTAN (SHRINKAGE)

Penyusutan terjadi akibat menurunnya porositas dimana keporian terisi oleh bahan-bahan yang mudah melebur. Penyusutan suatu produk sangat erat kaitannya dengan proses pembuatan (fabrication) bahan tersebut.

Temperatur pembakaran sangat berpengaruh terhadap penyusutan. Semakin tinggi temperatur pembakaran yang diberikan terhadap bahan keporian akan semakin tertutupi oleh bahan yang mudah melebur sehingga terjadi penyusutan yang semakin besar. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi penyusutan antara lain:

a. Pembentukan b. Lama pembakaran c. Ukuran butir d. Komposisi, dll

Penyusutan massa adalah persentasi penyusutan massa sebelum dan sesudah dibakar. ... (2.1) Keterangan :

Msbl

M

= massa sebelum dibakar (Kilogram)

sdh

Pengukuran susut volum dilakukan pada benda uji dengan menggunakan persamaan: = massa sesudah dibakar (Kilogram)

... (2.2) Keterangan :

Vsbl = massa sebelum dibakar (m3

V

)

sdh = massa sesudah dibakar (m3)

2.10.1.2 DENSITAS

Densitas material keramik didefinisikan sebagai: massa per satuan volum. Dinyatakan dalam persamaan sederhana:

... (2.3) Keterangan : ρ = Densitas (Kilogram/m3

%

100

%

x

V

V

V

Bakar

Susut

sbl sdh sbl

−

=

)

V

m

=

ρ

%

100

%

x

M

M

M

massa

Susut

sbl sdh sbl

−

=

m = Massa (Kilogram) V = Volum

Dalam prakteknya kadang-kadang sampel yang akan diukur mempunyai ukuran dari bentuk yang tidak teratur, sehingga persatuan volum mengalami kesulitan serta kerapatannya diragukan. Pengukuran kerapatan massa memberikan hasil yang lebih akurat dapat dilakukan dengan metode Archimedes. Dalam pengukuran Archimedes bahannya dilapisi lilin agar pori-pori yang terbentuk tidak terisi oleh air.

2.10.1.3 POROSITAS

Porositas suatu medium adalah perbandingan volum rongga-rongga pori terhadap volume total seluruh batuan. Perbandingan ini biasanya dinyatakan dalam persen. Pengukuran Porositas dilakukan dengan cara yang sederhana, yakni dengan cara merendam sampel ke dalam air selama ± 6 jam pada suhu dan tekanan ruang, Setelah tercapai waktu tersebut, sampel di lap kemudian ditimbang massanya dengan menggunakan neraca analitis, nilai porositas setiap sampel diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan persamaan:

... (2.4) Keterangan :

Msbl

M

= massa basah (Kilogram)

sbl

ρ = massa jenis air (Kilogram/m

= massa kering (Kilogram)

3

V

)

t = Volum total sampel (m3)

2.10.1.4 PERMEABILITAS

Permeabilitas merupakan kemampuan bahan untuk mengalirkan fluida. Permeabilitas di ukur dengan menggunakan alat Leter Detroit. Alat ini terdiri dari dua skala yaitu small oriface

(dalam satuan mmH2O) dan large oriface (dalam satuan Pascal), Nilai yang di dapat dalam skala

mmH2O diubah dengan cara mengkonversinya dengan menggunakan persamaan berikut:

... (2.5) Nilai-nilai dan Kisaran Permeabilitas bergantung pada cara yang sangat kompleks terhadap sifat-sifat ruang pori atau tempat retakan. Pengaruh yang dominan antara lain :

- Porositas

- Ukuran pori dan distribusinya

- Bentuk pori, morfologi permukaan pori, permukaan internal khusus,

%

100

)

(

%

x

V

x

M

M

Porositas

t a krg bsh

ρ

−

=

1 mmH2O = 9,8066 Pa

- Susunan pori dan rongga pori (topologi jaringan pori) Berdasarkan hal tersebut maka terlihat jelas kecenderungan :

- Permeabilitas meningkat dengan meningkatnya porositas - Permeabilitas meningkat dengan meningkatnya ukuran butir

- Permeabilitas menurun dengan kompaksi dan sementasi (Boyles:2000)

2.10.2 SIFAT MEKANIK 2.10.2.1 KUAT TEKAN

Pengujian kekuatan tekan dilakukan secara manual dengan meletakkan sampel pada permukaan yang datar, di atas sampel tepat di bagian tengahnya diletakkan beban tekan secara perlahan-lahan dengan penambahan beban tekan sambil dilakukan pengamatan sampai sampel tersebut pecah dan dicatat nilai beban maksimum yang dipikul sampel.

Standar yang digunakan pada pengujian ini adalah ASTM C 270-04 dan ASTM C 780. Alat yang digunakan pada tes uji tekan mortar adalah Hydraulic Compresive Strength Machine

tipe MAC-200. Pembebanan diberikan sampai benda uji runtuh, yaitu pada saat beban maksimum bekerja. Beban maksimum dicatat sebagai F.

Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan (Sorahatua, 2009):

...(2.6) Keterangan : σ = Kuat Tekan (N/m2 F ) maks A = Luas penampang (m

= beban tekan maksimum (kgf)

2

2.10.2.2 Kuat Pukul (Impact Strength)

)

Suatu bahan mungkin memiliki kekuatan tarik yang tinggi, tapi tidak memenuhi syarat untuk kondisi pembebanan kejut. Kuat pukul biasanya diuji dengan menggunakan metode izord

atau yang bertakik maupun tidak bertakik dengan ASTM E-236-56T, Alat yang digunakan untuk mengukur kuat pukul adalah iber test.

Harga impak menjadi besar dengan meningkatnya absorbsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Impak dari benda uji dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan:

... (2.7) Keterangan :

K = Nilai pukulan takik (J/m2

A

F

Tekan

Kuat

_:σ

=

maks ) 0

)

(

A

W

K

Pukul

Kuat

=

W = Kerja pukulan (J)

A = Luas penampang benda uji (m2₎

2.10.2.3 KEKERASAN

Pengujian kekerasan dengan menggunakan alat Digital Equotip Hardness Tester dengan

ASTM E-18 yang hasilnya dapat langsung dibaca dan diperoleh dalam satuan Hardness of Vickers, dengan menggunakan persamaan (Voort,1995)

HB = 0,941 HV Keterangan : ... (2.8) HB = Hardness of Brinnel HV = Hardness of Vickers 2.11 Gas Analyzer

Untuk mengetahui besar persentase gas buang kendaraan bermotor yang terserap oleh sampel dapat ditentukan dengan persamaan matematis sebagai berikut (Sembiring:2010)

... (2.9)

Keterangan : X0

X

= Jumlah gas / sebelum menggunakan filter

S = Jumlah gas CO2, CO, HC, O2 dan NOX sesudah menggunakan filter

2.12 XRD ( X – RayDiffraction )

XRD (X–Ray Diffraction) adalah Alat yang digunakan untuk menentukan substansi atau

kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu menimbulkan pola difraksi yang unik, kecuali amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul menampilkan substansi parameter kisi dan tipe kristal dan untuk mengetahui rincian lain misalnya susunan berbagai jenis atom dalam kristal, keberadaan cacat, ukuran butir, orientasi, ukuran dan kerapatan presipitat yang terdapat pada sampel tersebut. Oleh karena itu pola difraksi tiap unsur pada gambar 2.8 adalah spesifik, maka metode ini sangat akurat untuk menentukan komposisi unsur dan senyawa yang terdapat dalam sampel, karena pola yang terbentuk seperti fingerprint dari suatu materi. Difraksi oleh bidang atom

di tunjukkan pada gambar 2.8 berikut

%

100

%

0 0

x

X

X

X

gas

Absorbsi

=

−

S

Gambar 2.8 Difraksi sinar –X oleh bidang atom (Perdinan:2012)

Jika dari hasil XRD diperoleh nilai FWHM (Full Width at Half Maximum), maka dengan

menggunakan persamaan Debye Scherer dapat diperoleh ukuran butir partikel pada sampel. Persamaan Debye Scherer dituliskan sebagai berikut:

... (2.10) Keterangan :

K = 0,94 dianggap bentuk kristal mendekati bola L = Ukuran kristal

λ = 1,54 Å, jika anoda yang digunakan adalah Cu

2.12.1 Polymorphism Minerals

Polymorphism dalam ilmu bahan adalah kemampuan solid bahan di lebih dari satu

bentuk kristal struktur. Polymorphism berpotensi ditemukan dalam kristal bahan termasuk polimer,

mineral dan logam. Berikut ini ada dijelaskan beberapa macam mineral Polymorphism yaitu: