Karakteristik Beton Polimer

Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian. Adapun karakteristik beton yang akan diuji antara lain:

pengujian sifat fisis (densitas, porositas, penyerapan air), pengujian sifat mekanik (kuat impak, kuat lentur, dan kuat tekan), pengujian mikrostruktur (SEM-EDX)

2.6.1. Pengujian Sifat Fisis a) Densitas

Massa jenis (densitas) adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

Semakin tingga massa jenis suatu benda maka semakin tinggi pula massa volumenya. Massa jenis rata-rata setiap beton merupakan total massa beton dibagi dengan total volume beton. Secara sistematis, massa jenis suatu zat dapat dinyatakan sebagai berikut :

𝜌 =^𝑚

𝑣 (2.1)

Dimana:

ρ = massa jenis beton (gr/cm³) m = massa beton (gr)

V = volume beton (cm³)

b) Porositas

Porositas dapat di definisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total beton. Besarnya persentase ruang-ruang kosong atau besarnya kadar pori yang terdapat pada beton dan merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kekuatan beton.

Pori-pori beton biasanya berisi udara atau berisi air yang saling berhubungan dan dinamakan dengan kapiler beton. Kapiler beton akan tetap ada walaupun air yang digunakan telah menguap, sehingga kapiler ini akan mengurangi kepadatan beton yang dihasilkan. Dengan bertambahnya volume pori maka nilai porositas juga akan semakin meningkat dan hal ini memberikan pengaruh buruk terhadap kekuatan beton.

Ada dua jenis porositas yaitu porositas tertutup dan porositas terbuka. Porositas tertutup pada umumnya sulit untuk ditentukan pori tersebut merupakan rongga yang terjebak di dalam padatan dan serta tidak ada akses kepermukaan luar, sedangkan porositas terbuka masih ada akses kepermukaan luar walaupun rongga tersebut ada ditengah-tengah padatan.

Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka dan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

P = ^{𝑀𝑏− 𝑀𝑘}

𝑉_𝑏 x ¹

𝜌_𝑎𝑖𝑟 x 100% (2.2)

Dimana:

P : Porositas (%)

Mb : Massa basah sampel setelah direndam (gr) Mk : Massa kering sampel setelah direndam (gr) Vb : Volume benda uji (cm³)

𝜌_𝑎𝑖𝑟: Massa jenis air (gr/cm³)

c) Penyerapan Air

Penyerapan Air (water absorbtion) merupakan salah satu parameter yang sangat penting untuk memprediksi dan mengetahui kekuatan dan kualitas beton polimer yang dihasilkan.Beton polimer yang berkualitas baik memiliki penyerapan air yang kecil dimana jumlah pori-pori pada permukaan sedikit dan rapat.

Penyerapan air = ^{𝑀𝑏− 𝑀𝑘}

𝑀_𝑘 x 100% (2.3)

Dimana:

Mb = massa basah sampel (gr) Mk = massa kering sampel (gr)

2.6.2. Pengujian Sifat Mekanik a) Kuat Impak

Kuat impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan suatu bahan. Kekuatan material terhadap beban kejut yang dapat diketahui dengan cara melakukan uji impak. Dari hasil pengujian akan dapat diperoleh tingkat kegetasan material tersebut. Kekuatan impak komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit sangat tergantung pada ikatan antara molekulnya. Semakin kuat ikatan molekulnya maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.

Secara umum metode pengujian impak ini dilakukan dengan dua metode yaitu metode yaitu metode charpy dan izord. Dimana metode charpy adalah pengujian tumbung dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar, dana rah pembebanan berlawanan dengan araha takikan, sedangkan metode izord adalah pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi dan pembebanan seraha dengan arah takikan. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energy potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji megalami deformasi. Dengan megnetahui besarnya energy

yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat dihitung sesuai dengan persamaan 2.4

Kekuatan Impak = ^Eserap

A (2.4)

Dimana:

σ : Kekuatan Impak (J/m²) Eserap : Energi yang diserap (J)

A : Luas penampang lintang sampel (m²)

b) Kuat Lentur

Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan material terhadap pembebanan. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada pemukaan bagian atas cuplikan yang terbebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Jika batang uji diberikan pembebanan pada kedua ujungnya dan beban tekuk dengan:

𝐹_𝐼𝑡= ^3𝑃𝐿

2𝑏𝑑² (2.5)

Dimana:

Flt = Kuat lentur (Nm^-2) P = Gaya penekan (N)

L = Jarak antar dua penumpu (m) b = Lebar sampel (m)

d = Tebal sampel (m)

c) Kuat Tekan

Kekuatan tekan suatu material didefenisikan sebagai kemampuan material dalam menahan beban/gaya mekanis sampai terjadinya kegagalan (failure). Kekuatan tekan pada dasarnya merupakan kekuatan material terhadap beban yang mengakibatkan hancurnya material tersebut. Hal ini umumnya dilakukan pada beton polimer, karena umumnya kekuatan tekan pada beton polimer lebih tinggi daripada

kekuatan tarik. Kuat tekan suatu bahan merupan perbandingan besarnya beban maksimum yang dapat ditahan beban. Pengaruh kuat tekan menggunakan alat Ultimate Testing Machine (UTM) dengan kecepatan penekanan sebesar 6,67 x 10-5 Untuk mengetahui kuat tekanpada benda dihitung dengan persamaan berikut :

𝑃 =^{𝐹𝑚𝑎𝑘𝑠}

𝐴 (2.6)

Dimana :

P : Kuat tekan (N/m²) Fmaks : Gaya maksimum (N) A : Luas penampang (m²)

2.6.3. Analisis Mikrostruktur

Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop elektron yang banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan material.SEM banyak digunakan kerena memiliki kombinasi yang unik, mulai dari persiapan spesimen yang simple dan mudah, kapabilitas tampilan yang bagus serta fleksibel.SEM digunakan pada sampel yang tebal dan memungkinkan untuk analisis permukaan. Pancaran berkas yang jatuh pada sampel akan dipantulkan dan didifraksikan. Adanya elektron yang terdifraksi dapat diamati dalam bentuk pola – pola difraksi. Pola – pola difraksi yang tampak sangat bergantung pada bentuk dan ukuran sel satuan dari sampel. SEM juga dapat digunakan untuk menyimpulkan data – data kristalografi, sehingga hal ini dapat dikembangkan untuk menentukan elemen atau senyawa.

Adapun fungsi utama dari SEM antara lain dapat digunakan untuk mengetahui informasi-informasi mengenai:

a. Topografi,yaitu ciri-ciri permukaan dan teksturnya (kekerasan, sifat memantulkan cahaya, dan sebagainya).

b. Morfologi,yaitu bentuk dan ukuran dari partikel penyusun objek (kekuatan, cacat pada Integrated Circuit (IC) dan chip, dan sebagainya).

c. Komposisi,yaitu data kuantitatif unsur dan senyawa yang terkandung di dalam objek (titik lebur, kereaktifan, kekerasan, dan sebagainya).

d. Informasi kristalografi, yaitu informasi mengenai bagaimana susunan dari butir-butir di dalam objek yang diamati (konduktifitas, sifat elektrik, kekuatan, dan sebagainya).

Energy dispersive spectroscopy X-ray (EDS atau EDX) adalah sebuah teknik analisis yang digunakan untuk elemen analisis atau karakterisasi sampel. Ini adalah salah satu varian dari fluoresensi sinar-X spektroskopi yang bergantung pada penyelidikan sampel melalui interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi, menganalisis sinar-x yang dipancarkan oleh materi dalam menanggapi pukulan dengan partikel bermuata. Analisis SEM EDX dilakukan untuk memperoleh gambaran permukaan atau fitur material dengan resolusi yang sangat tinggi hingga memperoleh suatu tampilan dari permukaan sampel yang kemudian dikomputasikan dengan software untuk menganalisis komponen materialnya baik dari segi kuantitatif maupun dari kualitatifnya.

BAB 3