Analisa Respon Mekanik Genteng Komposit Beton Busa Diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Flexure dengan Variasi Ukuran Butir Pasir

(1)

ANALISA RESPON MEKANIK GENTENG KOMPOSIT BETON

BUSA DIPERKUAT SERAT TKKS AKIBAT BEBAN

FLEXURE

DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR PASIR

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MUHAMMAD ILHAM

NIM.100401017

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

ABSTRAK

Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil industri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai material engineering. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa mutu fisik dan respon mekanik produk genteng komposit berbahan

concrete foam yang diperkuat serat TKKS akibat beban flexure secara eksperimental. Pada penelitian ini spesimen yang akan diuji berukuran 380×235×15 mm dan analisa mutu fisik ditinjau dari makrostruktur dan uji rembesan air. Kekuatan mekanik material diperoleh dengan cara melakukan pengujian yaitu menggunakan uji flexure. Dari hasil analisa mutu fisik produk genteng komposit diperoleh rata-rata area porositas pada spesimen genteng komposit mesh 10 sebanyak 34,54 %, genteng komposit pada mesh 20 sebanyak 29,56 %, genteng komposit pada mesh 30 sebayak 23,22 % dan pada genteng komposit mesh 40 sebanyak 19,34 %, dan pada hasil uji rembesan air tidak ditemukan adanya kerusakan struktur dan rembesan air, namun terjadi penyerapan air. Dari hasil pengujian flexure diperoleh genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 10 memilki kekeuatan flexure 0,0057, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 20 yang memilki kekeuatan flexure 0,007, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 30 yang memilki kekeuatan flexure 0,0099, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 40 yang memilki kekeuatan flexure 0,01047.

Kata kunci : Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit, Material Engineering,

(3)

ABSTRACT

Development of the palm oil industry is increasing rapidly these days. The outcome of the palm oil industry, which become waste are empty palm bunches (EPB). This EPB can be processed into fibers that eventually can be used as engineering materials. The purpose of this research is to analyze the physical quality and the mechanical response of composite roof tile products made from EPB fiber-reinforced concrete foam due to the load of flexure test experimentally. In this study, the specimens to be tested were measured as 380×235×15 mm and analysis of physical quality are based of 3 terms which is macrostructure and permeability. The mechanical strength of the materials obtained by using flexure test. From the results of the analysis of physical quality of composite roof tile products obtained an average area of porosity on composite tile mesh specimen 10 as much as 34,54%, composite tile on mesh 29,56% as many as 20, the composite tile on mesh 30 sebayak 23,22% and composite tile on mesh 40 19,34%, and as much on the test results of water seepage is not found the presence of damage to the structure and seepage of water, but the water absorption occurs. Flexure test results obtained from tile composite mesh sand size 10 has a lot of 0,0057 flexure, tile composite mesh sand size 20 that has a lot of 0,007 flexure, tile composite mesh sand size 30 which has a lot of 0,0099 composite tile, flexure with 40 mesh sand size that has a lot of flexure 0,01047.

(4)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH Subhanahuwata’ala yang telah memberikan

rahmat dan karunia-Nya. Shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad

SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat mahasiswa untuk dapat lulus menjadi

Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah

Proses Produksi Non-Logam, yaitu “ANALISA RESPON MEKANIK

GENTENG KOMPOSIT BETON BUSA DIPERKUAT SERAT TKKS

AKIBAT BEBAN FLEXURE DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR

PASIR”.

Di dalam penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari

berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan motivasi sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini serta penulis banyak mengucapkan banyak terima

kasih Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing yang

telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.

Pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih

sedalam-dalamnya kepada:

1. Kedua orang tua tercinta dan tersayang,Ayahanda Syahrial Koto dan

Ibunda Nurmala Chaniago serta adik tersayang Muhammad Fahmi

Nurseha Amd dan Dinda Rezeki Fadillah atas doa dan motivasinya yang

tiada hentinya untuk memberikan semangat kepada penulis sehingga dapat

menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing

Skripsi yang banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat, dan

pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian Skripsi ini.

3. Bapak Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Ir.Syahril Gultom, MT selaku

Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

Bapak Ir.Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.

4. Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal

pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh

(5)

5. Teman-teman satu tim IFRC Fakhrur Rozy, Ahmad Riyaldi, Feby

Danimasthari, Suhandika Putra, Afrinedi, Muhammad Zakiy, Siddiq yang

telah bersama-sama menyelesaikan skripsi ini dengan kerja sama.

6. Abang dan Kakak Magister Teknik Mesin S2 (Nuzuli Fitriadi, ST, Ade

Irwan ST, Mahadi ST, Ria Dini Wanty ST) yang telah banyak

memberikan motivasi dan arahan buat penulis

7. Seluruh kawan-kawan stambuk 2010 yang telah memberikan dukungan

baik berupa tenaga dan motivasi kepada penulis.

8. Serta teman-teman angkatan 2007 SMA N2 Tebing Tinggi XII IA1 (D’pha

One) yang telah memberikan dukungan dan motivasi bagi penulis.

Semoga skripsi ini dapat memberikan ilmu tambahan bagi pembaca serta

dapat bermanfaat bagi orang lain. Penulis menyadari akan kekurangan skripsi ini

sehingga penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun

dalam penyempurnaan skripsi. Penulis mengucapkan banyak terima kasih atas

kerjasamanya.

Medan, Juni 2015

Muhammad Ilham

(6)

DAFTAR ISI

2.4. Klasifikasi Material Komposit ...10

2.5. Teknik Pembuatan Material Komposit ...11

2.6. Beton ...12

2.7. Adukan Beton ...13

2.8. Material Komposit Concreate Foam ...14

2.8.1. Semen ...15

2.8.2. Pasir ...16

2.8.3. Air ...16

2.8.4. Bahan Pengembang ...17

2.8.5. Serat TKKS ...17

2.9.Perilaku Mekanik Akibat Beban Flexure ...19

2.10.Porositas ...20

3.3. Desain Genteng Komposit ...27

3.3.1. Genteng Profil Medium ...27

(7)

3.3.3. Genteng High Profil ...28

3.4. Proses Pembuatan Genteng Komposit ...29

3.5. Makrostruktur ...30

3.6.Uji Rembesan Air ...31

3.7. Prosedur Pengujian Flexure ...31

3.7.1. Set up Alat Uji ...34

3.8. Diagram Alir Penelitian ...35

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ...36

4.1. Pendahuluan ...36

4.2. Hasil Pembuatan Genteng Komposit ...36

4.3. Analisa Hasil Produk ...37

4.3.1.Hasil Makrostruktur ...37

4.3.2. Hasil Uji Rembesan Air ... 44

4.4. Hasil Uji Flexure ...45

4.4.1Genteng komposit mesh 10 ...45

4.5. Pembahasan Genteng Komposit Ukuran Mesh Pasir ...50

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...51

5.1.Kesimpulan ...51

5.2.Saran ...52

DAFTAR PUSTAKA ...53 LAMPIRAN 1 DATA UJI FLEXURE

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Parameter tipikal TKKS per kg ...17

Tabel 2.2 Perbandingan tensile strength dan tensile modulus serat alam ...18

Tabel 2.3 Karakteristik beban lentur minimal genteng ...20

Tabel 2.4 Konversi dari mesh ke milimeter ...23

Tabel 3.1 Lokasi dan aktivitas penelitian ...25

Tabel 3.2 Alat-alat penelitian ...25

Tabel 3.3 Bahan-bahan penelitian ...26

Tabel 3.4 Komposisi bahan dalam satuan gram ...29

Tabel 4.1 Rata-rata area porositas permukaan ...43

Tabel 4.2 Rata-rata area porositas dalam ...44

Tabel 4.3 Hasil uji rembesan air ...44

Tabel 4.4 Hasil uji pasir mesh 10 ...46

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Aktifitas pemasangan atap ...4

Gambar 2.1. Berbagai type genteng berdasarkan desain profilnya ...8

Gambar 2.2. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit ...9

Gambar 2.3. Serat TKKS setelah diproses dan dihaluskan ...18

Gambar 2.4. Ilustrasi beban flexure pada material ...19

Gambar 2.5. Saringan yang memiliki ukuran pori tertentu ...22

Gambar 2.6. Gambar Vibrating scener ...22

Gambar 2.7. Gambar pasir yang sudah diayak sesuai dengan ukuran (a) mesh 10, (b) mesh 20, (c) mesh 30, (d) mesh 40 ...24

Gambar 3.1. Model genteng profil medium ...27

Gambar 3.2. Model genteng profil datar ...28

Gambar 3.3. Model genteng high profil ...28

Gambar 3.4. Set up uji rembesan air ...31

Gambar 3.5 Set-up Uji Tekan Flexure ...32

Gambar 3.6 Skematik pembebanan pada uji flexure ...33

Gambar 3.7 Pengujian specimen genteng concreate foam ...33

Gambar 3.8 Diagram alir penelitian ...35

Gambar 4.1 Spesimen hasil cetakan ...36

Gambar 4.2 Analisa makrostruktur permukaan genteng mesh 10 ...37

Gambar 4.3 Analisa makrostruktur bagian dalam genteng mesh 10 ...37

Gambar 4.10 Proses patahan yang diakibatkan beban flexure ...45

Gambar 4.11 Genteng komposit mesh 10 yang telah diuji ...46

Gambar 4.12 Grafik tegangan vs regangan mesh 10 yang telah diuji ...46

(10)

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

σ Tegangan Mpa

M Momen N/mm

C Jarak dengan sumbu netral mm

(11)

ABSTRAK

Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil industri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai material engineering. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa mutu fisik dan respon mekanik produk genteng komposit berbahan

concrete foam yang diperkuat serat TKKS akibat beban flexure secara eksperimental. Pada penelitian ini spesimen yang akan diuji berukuran 380×235×15 mm dan analisa mutu fisik ditinjau dari makrostruktur dan uji rembesan air. Kekuatan mekanik material diperoleh dengan cara melakukan pengujian yaitu menggunakan uji flexure. Dari hasil analisa mutu fisik produk genteng komposit diperoleh rata-rata area porositas pada spesimen genteng komposit mesh 10 sebanyak 34,54 %, genteng komposit pada mesh 20 sebanyak 29,56 %, genteng komposit pada mesh 30 sebayak 23,22 % dan pada genteng komposit mesh 40 sebanyak 19,34 %, dan pada hasil uji rembesan air tidak ditemukan adanya kerusakan struktur dan rembesan air, namun terjadi penyerapan air. Dari hasil pengujian flexure diperoleh genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 10 memilki kekeuatan flexure 0,0057, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 20 yang memilki kekeuatan flexure 0,007, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 30 yang memilki kekeuatan flexure 0,0099, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 40 yang memilki kekeuatan flexure 0,01047.

Kata kunci : Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit, Material Engineering,

(12)

ABSTRACT

Development of the palm oil industry is increasing rapidly these days. The outcome of the palm oil industry, which become waste are empty palm bunches (EPB). This EPB can be processed into fibers that eventually can be used as engineering materials. The purpose of this research is to analyze the physical quality and the mechanical response of composite roof tile products made from EPB fiber-reinforced concrete foam due to the load of flexure test experimentally. In this study, the specimens to be tested were measured as 380×235×15 mm and analysis of physical quality are based of 3 terms which is macrostructure and permeability. The mechanical strength of the materials obtained by using flexure test. From the results of the analysis of physical quality of composite roof tile products obtained an average area of porosity on composite tile mesh specimen 10 as much as 34,54%, composite tile on mesh 29,56% as many as 20, the composite tile on mesh 30 sebayak 23,22% and composite tile on mesh 40 19,34%, and as much on the test results of water seepage is not found the presence of damage to the structure and seepage of water, but the water absorption occurs. Flexure test results obtained from tile composite mesh sand size 10 has a lot of 0,0057 flexure, tile composite mesh sand size 20 that has a lot of 0,007 flexure, tile composite mesh sand size 30 which has a lot of 0,0099 composite tile, flexure with 40 mesh sand size that has a lot of flexure 0,01047.

(13)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di zaman sekarang kebutuhan hidup manusia akan tempat tinggal semakin

meningkat seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk. Sehingga

permintaan akan rumah minimalis yang nyaman membuat perkembangan dunia

industri terutama industri bahan bangunan meningkat. Sehingga industri dituntut

untuk membuat yang ramah lingkungan dan lebih unggul dari pada bahan

bangunan yang konvensional seperti akan permintaan kebutuhan akan atap rumah.

Sejarah genteng ditemukan pada awal millennium ke-3 SM di Yunani.

Situs ini berisi ribuan puing-puing ubin terakota yang jatuh dari temuan awal

genteng di Yunani kuno yang didokumentasikan berasal dari daerah yang sangat

terbatas yaitu sekitar Korintus (Yunani), di mana genteng mulai menggantikan

atap jerami di dua kuil Apollo dan Poseidon antara 700-650 SM [1].

Genteng merupakan bahan bangunan yang sangat penting yang berfungsi

melindungi bagian dalam bangunan dari faktor luar seperti angin, cahaya

matahari, hujan, salju dan badai dan juga genteng harus mampu menahan beban

flexure dan juga beban dinamik dan mampu meredam kebisingan yang

ditimbulkan akibat rain drop, tidak mudah terdeformasi akibat perubahan suhu,

serta memiliki bobot yang tidak terlalu berat. Sehingga dibutuhkan genteng

alternatif yang lebih kuat, lebih tahan cuaca dan suhu, lebih ringan, lebih tahan

lama. Material yang digunakan sekarang ini untuk pembuatan genteng antara lain:

beton, tanah liat, metal, polimer. Material-material tersebut memiliki kelemahan

dan keunggulan masing-masing sehingga perlu ada penelitian untuk mencari

genteng yang mempunyai keunggulan yang dapat meredam kebisingan, tahan

beban flexure, tidak mudah terderformasi perubahan suhu, dan genteng yang

ringan. Peneliti mencoba untuk membuat genteng komposit yang menggunakan

concreate foam yang diperkuat dengan tandan kosong kelapa sawit dengan variasi

dari butiran pasir. Dipasaran sekarang ini genteng konvensional mempunyai

beberapa perbedaan dari bentuk tebal dan panjangnya yang memilki nama flat

(14)

Studi mengenai genteng komposit berpenguat serat alam telah banyak

diteliti, diantaranya penggunaan serat ijuk, serat sawit dan lain-lain. Serat-serat

alami pada pembuatan genteng beton telah terbukti mampu memperbaiki sifat

fisis mekanis yang dimiliki, seperti meningkatkan kekuatan lentur dan

mengurangi sifat regasnya. Hasil penelitian sebelum-sebelumnya juga

membuktikan bahwa penambahan serat alami menyebabkan benda uji (genteng

dan panel dinding) tidak mengalami patah kejut saat dibebani. Disini penelitian

menggunakan serat tandan kosong kelapa sawit dalam pembuatan genteng.

Disini peneliti membuat genteng komposit dengan mencampurkan serat

sawit sebagai filler. Agregat penguat (reinforcing filler) digunakan untuk

meningkatkan sifat-sifat mekanikal concrete foam seperti yang telah dijelaskan

diatas. Sedangkan pengisi bukan penguat seperti foaming agent digunakan untuk

membuat pori-pori udara dalam concrete foam. Setiap jenis agregat ringan

memberikan sifat-sifat tertentu kepada concrete foam sebagai akibat dari sifatnya

yang spesifik. Agregat penguat yang digunakan adalah limbah serat Tandan

Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Peneliti mengambil serat sawit sebagai campuran

karena selama ini tandan sawit yang sudah dioalah di pabrik-pabrik kurang

dimanfaatkan. Biasanya tandan yang sudah dioalah hanya diolah untuk pupuk

kelapa sawit itu sendiri. Serat TKKS memiliki sifat kekuatan tarik yang baik

terutama setelah dilakukan perlakuan (treatment) khusus yaitu merendam serat

tersebut ke dalam 1% cairan NaOH yang berfungsi untuk menghilangkan

beberapa kandungan seperti lignin, minyak, protein, dan lain-lain yang dapat

menyebabkan pembusukan pada serat. Pembuatan beton ringan menggunakan

metode fisika dengan mencampurkan semen dengan busa dan serat TKKS dengan

bentuk spesimen uji. Busa berfungsi untuk membentuk butir udara yang dibuat

melalui foam generator sehingga dapat mengurangi beratnya. Komposisi Serat

material bahan beton ringan diambil berdasarkan fraksi berat material penyusun

dari masing-masing material pendukungnya dengan variasi terhadap semen, pasir,

air dan serat TKKS, sedangkan jumlah foam adalah tetap. Variasi tersebut untuk

membentuk material beton ringan yang mempunyai kekuatan yang berbeda

sehingga dapat diketahui komposisi yang lebih baik, ekonomis, serta dapat

(15)

1.2 Rumusan Masalah

Pembangunan sekarang harus dituntut menghasilkan konstruksi yang tahan

terhadap beban- beban yang bekerja padanya. Beban–beban yang bekerja tersebut

perilakunya tentu pula beraneka ragam diantaranya beban yang menghasilkan

benturan-benturan. Beban yang seperti ini biasanya kekuatannya agak besar

sehingga diperlukan konstruksi yang lebih kuat. Beban yang demikian terdapat

pada bangunan hidrolik, jalan raya, lantai jembatan dan landasan pesawat udara.

Sekarang ini genteng beton konvensioanal yang ada dipasaran ada 3

bentuk profil yaitu flat profil, medium profil, high profil genteng konvensional ini

dikenal kuat, kokoh, serta memiliki kemampuan serap bunyi dan panas yang baik.

Namun genteng jenis ini memiliki bobot yang berat, sehingga mengakibatkan

rangka atap menerima beban yang berat. Pada umumnya, produk genteng beton

dengan ukuran 380×235×15 mm memiliki bobot sekitar 2,7 kg/pcs.

Sehingga pada penelitian genteng berbahan komposit busa polimer

diperkuat serat TKKS akan dijadikan subjek penelitian. Dipilihnya material

tersebut karena diketahui bahwa material tersebut mampu mereduksi berat

konstruksi [2]. Namun produk genteng berbahan PF maupun CF diperkuat serat

TKKS harus memenuhi kualifikasi sifat-sifat fisis dan mekanis tertentu yang

mengacu pada standar SNI 0096:2007 [3]. Dimana kualifikasi sifat fisis dan

mekanis tersebut menurut standar SNI antara lain:

1. Sifat tampak, genteng harus mempunyai permukaan atas yang mulus,

tidak terdapat retak, atau cacat lainyang mempengaruhi sifat pemakaian.

2. Ketetapan ukuran, genteng untuk semua tingkat mutu harus memiliki

ukuran yang konsisten yang telah ditetapkan oleh BSNI.

3. Kerataan maksimal 3mm.

4. Penyerapan air maksimum 10%.

5. Permeabilitas genteng, yaitu genteng harus mampu untuk menampung

air dengan kuantitas dan jangka waktu tertentu tanpa rembesan.

6. Mampu menahan beban lentur tertentu sesuai tipe genteng.

Selain harus memenuhi syarat-syarat tersebut genteng sebagai pelindung

bagian dalam bangunan juga kerap mendapatkan pembebanan impak akibat

(16)

berkemungkinan kejatuhan benda asing ketika cuaca buruk, sehingga

menimbulkan kerusakan seperti diperlihatkan pada gambar 1.1. Sehingga pada

penelitian ini, juga akan diteliti respon mekanik produk genteng akibat beban

impak kecepatan rendah.

Gambar. 1.1. Aktifitas pemasangan atap

Dikarenakan penelitian produk genteng berbahan komposit busa

diperkuat serat TKKS ini masih dalam skala pengembangan laboratorium,

sehingga kajian yang dilakukan pada penelitian ini dibatasi pada:

1. Pembuatan spesimen uji berupa produk genteng dari beton busa

komposit diperkuat serat TKKS.

2. Pengujian kekuatan flexure genteng dengan metode three point

bending.

1.3 Tujuan Penelitian

1.3.1 Tujuan Umum

Dari hasil latar belakang dan rumusan masalah pada pendahuluan

didapatkan tujuan umum dari penelitian adalah untuk menganalisis respon

mekanik dan mutu fisik genteng komposit berbahan concreate foam yang

diperkuat serat TKKS akibat dari beban flexure dengan variasi pasir secara

(17)

1.3.2 Tujuan Khusus

Adapun tujuan khusus dari penelitian ini diantaranya:

1.Untuk menganalisa hasil produk genteng komposit berbahan concreate

foam yang diperkuat serat TKKS berdasarkan mutu fisik yang terdiri

dari distribusi porositas dan rembesan air

2.Untuk mendapatkan nilai beban flexure maksimum yang mampu

diterima genteng dengan metode three point bending terhadap variasi

butir pasir.

1.4. Batasan Masalah

Untuk dapat arah penelitian yang baik maka perlu adanya batasan masalah

sebagai berikut:

1. Membuat genteng komposit berbahan concreate foam diperkuat dengan

serat TKKS dengan metode penuangan dan pengeringan dengan suhu

ruangan.

2. Ukuran spesimen genteng komposit yang dibuat adalah 380×235×15

mm.

3. Menganalisa mutu fisik hasil produk genteng komposit.

4. Menganalisa nilai respon mekanik yang diterima genteng akibat beban

flexure.

5. Menganalisa butiran pasir terhadap beban flexure.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun beberapa manfaat yang diharapkan dari proses penelitian ini

antara lain:

1. Memberi masukan kepada dunia pendidikan dan industri tentang

performa produk genteng ringan dari material concrete foam diperkuat

serat TKKS secara fisis dan mekanis.

2. Dapat menjadi referensi untuk pengembangan dan aplikasi material

terkhusus material concrete foam diperkuat serat TKKS di masa yang

(18)

1.6 Sistematika Penulisan

Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan

mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab

berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dengan urutan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang yang menentukan pengambilan penelitian dan

dilanjutkan dengan rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,

batasan maslah, metode penelitian dan sistematika penulisan skripsi ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang berhubungan dengan

penelitian skripsi ini baik dari teori dasar maupun teori penunjang lainnya.

BAB III METODOLOGI

Di bab ini membahas tentang hal-hal yang ditujukan untuk mencapai tujuan

dimana mencakup dalam segi perencanaan dan perhitungan

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan menjelaskan hasil dari yang didapat dari hasil penelitian

meliputi data-data yang sudah ada maupun data-data tambahan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari semua penelitian yang dilakukan untuk

skripsi ini dan saran yang mendukung kedepannya.

DAFTAR PUSTAKA

Berisi seluruh reverensi yang digunakan dalam penelitian untuk pembuatan

tugas akhir ini.

(19)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

Genteng sendiri merupakan bagian dari atap rumah yang memiliki fungsi

dan kegunaan untuk melindungi bagian dalam rumah maupun dari luar rumah dari

benda-benda asing. Sehingga kebutuhan akan genteng sendiri cukup besar seiring

dengan kebutuhan akan rumah minimalis pun meningkat karena perkembangan

hidup dari manusia itu sendiri. Sehingga sekarang ini penelitian akan genteng

cukup banyak sekarang ini penelitian bertujuan menggunakan serat alami.

Penelitian terhadap bahan campuran pembuatan genteng sekarang sudah mulai ke

komposit yaitu dengan adanya penambahan dari bahan-bahan alami seperti serat

sawit yang dapat diteliti pengaruh penambahan serat sawit akan kekuatan genteng

tersebut sehingga genteng harus bisa menahan kekuatan lentur dan kekuatan

impak selain itu genteng harus bisa melindungi bagian dalam rumah dari cahaya

matahari, hujan, salju, dan angin.

2.2 Genteng

Genteng umumnya memiliki beberapa model dan bentuk yang terdapat

dipasaran saat ini dengan harga yang berbeda-beda dengan tipe flat/low profile,

medium profile, high profile. Saat ini memiliki permukaan datar atau

bergelombang, dan berbentuk persegi panjang. Genteng tersedia dalam berbagai

luas penampang profil, bentuk, ukuran, tekstur permukaan, dan warna.

Berdasarkan desain profilnya, secara umum genteng diklasifikasikan dalam

beberapa tipe antara lain:

1. Flat/LowProfile (Gambar. 2.1 (a)). Genteng yang memiliki desain

profile rata atau ketinggian profil kurang dari ½ inch.

2. MediumProfile (Gambar. 2.1 (b)). Genteng yang ketinggian profilnya

lebih besar dari ½ inch, dan rasio perbandingan antara tinggi dan lebar

profilnya kurang atau sama dengan 1:5.

3. High Profile (Gambar. 2.1 (c)). Genteng dengan rasio perbandingan

(20)

Gambar. 2.1. Berbagai type genteng berdasarkan desain profilnya; (a). Flat/Low

Profile, (b). Medium Profile, dan (c). High Profile

2.3 Pengertian Komposit

Komposit dikenal sebagai bahan teknologi karena diperoleh dari hasil

teknologi pemprosesan bahan. Kemajuan teknologi pemprosesan bahan dewasa

ini telah menghasilkan bahan teknik yang dikenal sebagai bahan komposit.

Komposit adalah campuran dua material atau lebih yang dicampur secara

makroskopik untuk menghasilkan suatu material baru [4]. Material komposit

terdiri dari dua bagian utama yaitu: (1) Matriks dan (2) penguat (reinforcement).

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume

terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi:

a. mentransfer tegangan ke serat.

b. membentuk ikatan koheren, permukaan matriks/serat.

c. melindungi serat.

d. memisahkan serat.

e. melepas ikatan.

f. tetap stabil setelah proses manufaktur.

Reinforcement atau filler atau Fiber salah satu bagian utama komposit

adalah reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai penanggung beban utama

pada komposit. Pada penelitian pembutan genteng komposit ini peneliti

menggambil filler dari serat sawit untuk menambah kekuatan dari genteng dalam

menahan tegangan flexure.

Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat sesuai

kebutuhan, biasanya unsur pembentuk komposit dipilih berdasarkan kebutuhan (c)

(21)

terhadap sifat fisis dan mekanis tertentu. Secara skematik hal ini dapat

diilustrasikan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit

Berdasarkan definisi ini maka pemilihan jenis material yang tepat dalam

penelitian ini ialah jenis material komposit, dimana yang diharapkan adalah

kekuatan material yang lebih baik dari penggabungan dua atau lebih material

penyusunnya. Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat, hal

ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang

akan dihasilkan. Komposit dikenal sebagai bahan teknologi karena diperoleh dari

hasil teknologi pemrosesan bahan.

Dari hasil teknologi pemprosesan bahan komposit dikenal sebagai bahan

teknologi. Kemajuan teknologi pemprosesan bahan telah menghasilkan bahan

teknik yang dikenal sebagai bahan komposit. Ada tiga faktor yang menentukan

sifat-sifat dari material komposit, yaitu:

1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk

memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat

kompositnya.

2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan

ukuran tiap-tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya

merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan

komposit secara keseluruhan.

3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan penggabungan

beberapa komponen yang berbeda, baik dalam hal bahannya maupun

bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.

(22)

penyusun, serta interaksi antara keduanya. Parameter penting lain yang mungkin

mempengaruhi sifat bahan komposit adalah bentuk, ukuran, orientasi dan

disribusi dari penguat (filler) dan berbagai ciri-ciri dari matriks. Sifat mekanik

merupakan salah satu sifat bahan komposit yang sangat penting untuk dipelajari.

Untuk aplikasi struktur, sifat mekanik ditentukan oleh pemilihan bahan. Sifat

mekanik bahan komposit bergantung pada sifat bahan penyusunnya [5].

Peran utama dalam komposit berpenguat serat adalah untuk

memindahkan tegangan (stress) antara serat, memberikan ketahanan terhadap

lingkungan yang merugikan dan menjaga permukaan serat dari efek mekanik dan

kimia. Sementara kontribusi serat sebagian besar berpengaruh pada kekuatan

tarik (tensile strength) bahan komposit [5].

2.4 Klasifikasi Material Komposit

Dewasa ini teknologi komposit banyak digunakan sebagai aplikasi pada

proses manufaktur sebagai material baru, material komposit mampu menggeser

dominan logam dalam aplikasi dan struktur. Secara garis besar klasifikasi material

komposit dibagi menjadi 3 yang berdasarkan pada matrik penyusunnya komposit

terdiri dari beberapa jenis material komposit yaitu:

1.Metal Matric Composite (MMC)

Metal Matric composite adalah salah satu jenis komposit yang memiliki

matric logam. Terdiri dari matrik logam aluminium, timbal, tungsten,

magnesium, kobalt, molibdenum, besi, dan keramik. Kelebihan MMC:

a.Transfer tegangan dan regangan yang baik.

b.Ketahanan terhadap temperature tinggi.

c.Tidak mudah terbakar.

2.Ceramic Matric Composite (CMC)

CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai

reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari

keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah

oksida, carbide, dan nitrid. Kelebihan dari CMC:

a.Dimensinya stabil bahkan lebih stabil dari pada logam.

(23)

c.Unsur kimianya stabil stabil pada temperature tinggi.

3. Polymers Matric Composite

Terdiri dari matrik termoset seperti polyester tidak jenuh dan epoxiy

atau termoplastik seperti Polycarbonate, polivinilklorida, nylon,

polystrene dan kaca, karbon, baja, serbuk kayu atau serat kevlar.

Kelebihan Polymers Matric Composite:

a.Biaya pembuatan lebih rendah.

b.Dapat dibuat dengan produksi massal.

c.Ketangguhan baik.

2.5 Teknik Pembuatan Material Komposit

Pembuatan material komposit pada umumnya tidak melibatkan

penggunaan suhu dan tekanan yang tinggi. Penggabungan material matriks dan

penguat dilakukan dengan proses pengadukan. Proses pengadukan ini dilakukan

dengan selang waktu tertentu sebelum terjadi pengerasan material komposit. Ada

beberapa metode pembuatan material komposit diantaranya adalah:

1. Metode penuangan secara langsung. Pada metode penuangan

secara langsung dilakukan dengan cara melekatkan atau menyentuhkan

material-material penyusun pada cetakan terbuka dan dengan

perlahan-lahan diratakan dengan menggunakan roda perata atau dengan

pemberian tekanan dari luar. Metode ini cocok untuk jenis serat

kontiniu.

2. Metode pemampatan atau tekanan. Pada metode pemampatan atau

dengan menggunakan tekanan ini menggunakan prinsip ekstrusi

dengan pemberian tekanan pada material bakunya yang dialirkan

kedalam cetakan tertutup. Metode ini umumnya berupa injeksi,

mampatan atau semprotan. Material yang cocok untuk jenis ini adalah

penguat partikel.

3. Metode pemberian tekanan dan panas. Metode selanjutnya adalah

metode pemberian panas dan tekanan, dimana metode ini

menggunakan tekanan dengan pemberian panas awal yang bertujuan

(24)

yang sulit terjangkau atau ukuran yang sangat kecil.

2.6. Beton

Beton menyerupai batu yang biasanya berbentuk persegi panjang yang

diperoleh dengan membuat suatu campuran yang mempunyai komposisi tertentu

dari semen, pasir, batu-batu kerikil , dan air untuk membuat campuran tersebut

menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang

diinginkan.

Pada umumnya beton terdiri dari ± 15% semen, ± 8% air, ± 3% udara,

selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah mengeras mempunyai

sifat yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya. Perbandingan

campuran, cara pencampuran, cara mengangkut, cara mencetak, cara

memadatkan, dan sebagainya akan mempengaruhi sifat-sifat beton. Sifat beton

diantaranya mudah diaduk, disalurkan, dicor, dipadatkan dan di-finishing tanpa

menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan mutu beton yang

disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Material beton mempunyai beberapa

keunggulan teknis jika dibanding dengan material konstruksi lainnya. Bahan baku

pembuatan beton, seperti semen, pasir dan batu pecah, yang sangat mudah

diperoleh.

Keunggulan lain yang dimiliki beton dibandingkan dengan material

lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya

perawatannya relatif lebih murah. Selain itu, material beton juga lebih tahan

terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap

suhu tinggi, sehingga banyak digunakan sebagai pelindung struktur baja terhadap

pengaruh kebakaran pada bangunan gedung. Sifat dan karakter mekanik beton

secara umum:

1. Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength),

tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength). Bahkan

kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya

tekannya.

2. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi,

(25)

3. Konduktivitas termal beton relatif rendah.

Beton akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir

dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang

mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga

nampak jelas pada permukaan betonnya). Dalam keadaan yang mengeras, beton

bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat

diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni

arsitektur atau semata-mata untuk tujuan dekoratif.

Faktor–faktor yang membuat beton banyak digunakan karena beton memiliki keunggulan–keunggulannya antara lain:

1. Kemudahan pengolahannya.

2. Material yang mudah didapat.

3. Kekuatan tekan tinggi.

4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari

kelebihannya.

Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan di atas, beton

juga memiliki kekurangan seperti berikut:

1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah,

2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.

3. Berat (bobotnya besar).

4. Daya pantul suara yang besar.

Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal, kecuali semen

portland atau bahan tambahan kimia. Sehingga sangat menguntungkan secara

ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencanaan tidak

memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan

dengan perilaku struktur yang akan dibuat [6].

2.7 Adukan Beton

Beton yang berasal dari pengadukan bahan-bahan penyusun agregat kasar

dan agregat halus kemudian diikat dengan semen yang bereaksi dengan air

sebagai bahan perekat, harus dicampur dan diaduk dengan benar dan merata agar

(26)

dilakukan menggunakan mesin pengaduk kecuali jika hanya untuk mendapatkan

beton mutu rendah pengadukan dapat dilakukan tanpa menggunakan mesin

pengaduk.

Waktu pengadukan lamanya tergantung pada kapasitas isi mesin

pengaduk, jumlah adukan, jenis serta susunan butir bahan penyusun, dan slump

beton, pada umumnya tidak kurang dari 1,5 menit dimulai semenjak

pengadukan, dan hasil umumnya menunjukkan susunan dan warna merata.

Sesuai dengan tingkat mutu beton yang dihasilkan memberikan:

1. Keenceran dan kekentalan adukan yang memungkinkan pengerjaan

beton (penuangan, perataan, pemadatan) dengan mudah

kedalam adukan tanpa menimbulkan kemungkinan terjadinya

segregation atau pemisahan agregat.

2. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus (kedap air, korosif).

3. Memenuhi uji kuat yang hendak dipakai.

Beton memilki densitas yang berbeda-beda sehingga beton bisa

dikelompokkn dan diklasifikasikan. Beton diklasifikasikan menjadi dua jenis,

yaitu beton normal dan beton ringan. Beton normal adalah beton memiliki

densitas 2,2x10-3 kg/m3 hingga 2,5x10-3 kg/m3. beton ringan adalah beton yang memiliki densitas kurang dari 1,9x10-3 kg/m3. Beton ringan juga terbagi dalam

dua jenis, yaitu beton ringan berpori dan beton ringan tidak berpori. Sehingga

beton yang dklasifikasikan mempunyai perbedaan porositas.

2.8 Material Komposit Concreate Foam Dengan Serat TKKS

Material Komposit Concreate Foam dengan serat TKKS merupakan

material yang terdiri dari semen, pasir, air, blowing agent, dan serat TKKS.

Blowing agent dalam bahan kimia dalam penelitian pembuatan genteng komposit

yang digunakan adalah surfaktan yang dicampur dengan air dengan menggunakan

mesin foam generator. Penelitian sebelumnya mengenai concreate foam yang

dilakukan oleh Nuzuli Fitriadi pengujian pada komposisi B4 memiliki material

yang kuat tekan, tarik dan modulus elastisitas yang optimal dengan Kekuatan

tarik impak sebesar 4,54 MPa dan nilai modulus elastisitas dinamik sebesar 5,82

(27)

2.8.1 Semen

Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat batu, bata, batako,

maupun bahan bangunan lainnya. Sedangkan kata semen sendiri berasal dari

caementum (bahasa Latin), yang artinya memotong menjadi bagian-bagian kecil

tak beraturan [8].

Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan

kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa

yang padat yang mempunyai kekuatan yang cukup. Semen merupakan hasil

industri dari paduan bahan baku: batu gamping/kapur sebagai bahan utama, yaitu

bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), dan

lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida

(SiO2), Aluminium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida

(MgO) atau bahanpengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk

bubuk (bulk), tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau

membatu pada pencampuran dengan air. Untuk menghasilkan semen, bahan baku

tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang

kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang

sesuai. Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat yang

terpisah sehingga menjadi satu kesatuan. Bahan dasar pembentuk semen adalah:

a.3CaO.SiO2 (tricalcium silikat) disingkat C3S (58% - 69%)

b.2CaO.SiO2 (dicalcium silikat) disingkat C2S (8% - 15%)

c.3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate) disingkat C3A (2% - 15%)

d.4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit) disingkat

C4AF(6-14%)

Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran beton.

Sehingga faktor dari semen itu sendiri menentukan. Kandungan semen hidraulis

yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain dapat membuat

campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih tahan air, lebih cepat

mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya adalah

dengan cepatnya campuran beton mengeras, maka dapat menyebabkan susut

kering yang lebih tinggi pula. Beton dengan kandungan hidraulik rendah akan

(28)

2.8.2 Pasir

Pasir merupakan agregat alam yang terdapat pada batuan sedimen sisa

hasil rombakan batuan padat. Butir pasir yang berukuran 1-2 milimeter disebut

pasir kasar, dan yang berukuran (1/16)-(1/8) millimeter disebut pasir sangat halus,

menurut skala wentworth. Pasir umumnya berukuran antara 0,0625 sampai 2

milimeter. Materi pembentuk pasir adalah silikon dioksida, tetapi di beberapa

pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari batu kapur yang digunakan

untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75% bagian dari

beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan semakin

mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan mengurangi panas

yang timbul pada saat pencampuran air dan hubungan antara thermal stresses dan

shrinkage cracks. Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 Mpa

ukuran agregatnya lebih dari 40 mm dan untuk kekuatan diantaranya 30 Mpa

agregat yang digunakan berukuran 20 mm.

2.8.3 Air

Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga

sebagai bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras.

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen,

membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Oleh

karena itu, air sangat dibutuhkan dalam pelaksanaan pengerjaan bahan. Nilai

banding berat air dan semen untuk suatu adukan beton dinamakan water cement

ratio (w.c.r). Berdasarkan SNI 03-6817-2002 air yang dapat digunakan dalam

proses pencampuran beton adalah sebagai berikut [9]:

1.Air yang digunakan pada campuran beton haruslah bersih dan bebas

dari bahan–bahan yang merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan–bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.

2.Air pencampur yang digunakan pada beton atau pada beton yang di

dalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air bebas yang

terkandung dalam agregat, tidak boleh mengandung ion klorida dalam

(29)

2.8.4 Bahan Pengembang

Bahan pengembang adalah material yang digunakan untuk menghasilkan

struktur berongga pada komposit yang dibentuk, agar material komposit

mengalami pengembangan volume. Pada penelitian ini menggunakan bahan kimia

Surfactant (surface active agent) dan stabilizer yang berfungsi sebagai bahan

untuk menghasilkan foam (busa) guna mengembangkan volume adonan bata

ringan. Bahan ini mempunyai kemampuan menyangga pengembangan adonan

sampai setting time adonan tercapai (biasanya selama 2 jam sejak proses mixing).

Alat yang digunakan untuk mengolah bahan pengembang dalam penelitian ini

menggunakan foam generator.

2.8.5 Serat TKKS

Tanaman kelapa sawit (Elaeis guinensis jacq) merupakan salah satu

tanaman palma penghasil minyak nabati yang dapat dimakan dengan melakukan

beberapa pengolahan. Tandan buah segar yang sudah diolah melalui beberapa

tahapan dipabrik akan menghasilkan limbah. Limbah yang dihasilkan dari

pabrik-pabrik kelapa sawit ini kurang dimanfaatkan dengan maksimal sehingga limbah

kelapa sawit ini dibuang begitu saja. Limbah yang dihasilkan ini berupa janjangan

sawit. Janjangan sawit ini lah yang akan diolah untuk mengambil serat sawit.

Serat TKKS ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong kelapa sawit yang

merupakan limbah pada proses pengolahan di suatu pabrik kelapa sawit.

Kandungan yang terdapat pada serat sawit dilihat dari komposisi material

kimianya diketahui bahwa kandungan material serat dalam TKKS seperti

diperlihatkan pada tabel 2.1. [10].

Tabel 2.1. Parameter tipikal TKKS per kg

No. Material-material Kandungan Komposisi (%)

(30)

No. Material-material Kandungan Komposisi (%)

11. P 0.06

12. Mn, Zn, Cu, Fe 1.07

T O T A L 100.00

Proses yang dilakukan dalam mengolah tandan kelapa sawit dilakukan

secara kimiawi untuk mengurangi tingginya kandungan zat ekstraktif dan asam

lemak, sehingga serat sawit harus diolah dengan perendaman agar tidak

menurunkan sifat mekanik material yang ingin dibentuk. Setelah menghilangkan

zat ekstraktif dan asam lemak sawit dicacah dengan mesin penggiling. Seperti

pada gambar 2.3. adalah sawit yang telah dicacah menjadi bagian kecil dan serat

TKKS yang telah dihaluskan.

Gambar 2.3. Serat TKKS setelah diproses dan dihaluskan

Tandan kosong segar yang dihasilkan PKS pada umumnya memiliki komposisi lignoselulosa 30,5%, minyak 2,5%, dan air 67%. Serat tandan kosong kelapa sawit memiliki kekuatan tensile strength yang rendah, sedangkan tensile modulus agak conservative di antara serat alam lainnya[11], seperti terlihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Perbandingan tensile strength dan tensile modulus serat alam

Natural Fiber Name Ave. Tensile Strength (MPa)

Ave.Tensile Modulus (GPa)

Bamboo fiber 25 – 35

(EFB) Ǿ= 0.44 mm 253 16

Coir, cocos nucifera 220 6

Sisal, agave sissalan 400-600 38

Jute 430 – 530 10 – 30

(31)

2.9 Perilaku Mekanik Akibat Beban Flexure

Pengujian beban lentur merupakan salah satu cara uji sifat mekanis

genteng. Pengujian lentur secara normal digunakan untuk menentukan

karakteristik perkerasan beton dan hasilnya dinyatakan dalam modulus of rupture.

Dikenal juga dengan uji bending atau uji flexure yang untuk mengetahui nilai

Modulus of Rupture (MOR) atau disebut juga sebagai kekuatan patah (flexural

strength). MOR menyatakan ketahanan material terhadap mechanical stress

maupun thermal stress. Ketika gaya yang bekerja pada benda sehingga terjadi

pelenturan benda disepanjang sumbunya menyebabkan sisi bagian atas tertekan,

karena memendek, dan sisi bagian bawah tertarik, karena bertambah panjang,

dengan demikian struktur material benda di atas sumbu akan mengalami tegangan

tekan, sebaliknya dibagian bawah sumbu akan menderita tegangan tarik.

Sedangkan daerah diantara permukaan atas dan bawah, yaitu yang sejajar dengan

sumbu benda tetap, tidak mengalami perubahan, ini disebut sebagai bidang netral.

Sumbu netral merupakan titik potong permukaan netral dengan penampang

melintang balok yang tegaklurus terhadap sumbu memanjangnya disebut sumbu

netral (neutral axis). Semua serat yang terletak disebelah sumbu netral dalam

kondisi tarik dan disebelah lainnya dalam kondisi tekan. Kekuatan patah amat

dipengaruhi oleh komposisi, struktur material, pori-pori, dan ukuran butiran. Ada

dua metode untuk mengukur kekuatan patah material, yaitu: metode three point

bending, dan four point bending. Dimana, metode four point bending dilakukan

ketika sebuah material belum mampu patah jika dilakukan dengan metode three

point bending. Secara skematik, material yang mengalami beban flexure

diperlihatkan pada Gambar. 2.4.

(32)

Flexural strength pada batang dapat dihitung dengan persamaan:

σ =

� �

� ………..(2.1) dimana:

σ = Tegangan bending maksimum, (MPa)

M= Momen pada sumbu netral (N/mm)

C= Jarak tegak lurus dengan sumbu netral (mm)

I= Momen inersia penampang benda (mm4)

Menurut SNI-9006-2007, genteng harus mampu menumpu beban flexure

tertentu sesuai dengan geometri dan dimensinya, yang diperlihatkan pada tabel 2.3

[3].

Tabel 2.3. Karakteristik beban lentur minimal genteng

Tinggi profil

Beban lentur (N) 2000 1400 1400 1000 1200 800 550

2.10 Porositas

Porositas adalah 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 [12].

Beton mempunyai kecenderungan berisi rongga akibat adanya

gelembung-gelembung udara yang terbentuk selama atau sesudah pencetakan.

Dapat ditambahkan bahwa selain air yang mengawali pemakaian ruangan dan

(33)

persentase yang kecil. Hal lain adalah terdapatnya pengurangan volume absolut

dari semen dan air setelah reaksi kimia dan terjadi pengeringan sedemikian rupa

sehingga pasta semen yang sudah kering akan menempati volume yang lebih

kecil dibandingkan dengan pasta yang masih basah [13].

Agregat yang menempati kurang lebih 70-75% dari volume beton akan

sangat berpengaruh terhadap porositas beton akibat porositas yang dimiliki oleh

agregat sendiri. Butiran yang dimiliki oleh agregat juga berpengaruh

terhadap nilai porositas beton karena dengan ukuran yang seragam maka

porositas akan semakin besar sedangkan dengan ukuran yang tidak seragam

porositas beton justru berkurang. Ini dikarenakan butiran yang kecil dapat

menempati ruangan/pori diantara butiran yang lebih besar sehingga porositas

beton menjadi kecil.

2.11 Ukuran Pengayakan Pasir

Pengayakan adalah sebuah cara pengelompokan butiran, yang akan

dipisahkan menjadi satu atau beberapa kelompok. Dengan demikian dapat

dipisahkan antara partikel lolos ayakan (butiran halus) dan yang tertinggal di

ayakan ( butiran kasar). Ukuran butiran tertentu yang masihdapat melintasi ayakan

dinyatakan sebagai butiran batas. Proses pengayakan juga digunakan sebagai alat

pembersih, pemisah kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan baku.

Pengayakan memudahkan kita untuk mendapatkan serbuk dengan ukuran yang

seragam. Dengan demikian pengayakan dapat didefinisikan sebagai suatu metode

pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel

yang seragam serta terbebas dari kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda

dengan menggunakan alat pengayakan tersebut pasir dapat tersaring. Produk dari

proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu: ukuran lebih besar daripada

ukuran lubang-lubang ayakan (oversize), ukuran yang lebih kecil daripada ukuran

lubang-lubang ayakan (undersize). Dua teknik yang dapat diaplikasikan dalam

proses pengayakan, yaitu teknik pengayakan manual dan teknik pengayakan

mekanik sehingga didalam pengayakan terdapat cara dalam menyeleksi butiran

pasir. Berikut adalah penjelasan mengenai teknik pengayakan manual dan teknik

(34)

Pada pengayakan manual, bahan dipaksa melewati lubang ayakan,

umumnya dengan bantuan sebilah kayu atau sebilah bahan sintetis atau dengan

sikat. Teknik pemisahan ini merupakan teknik manual, teknik ini dapat dilakukan

untuk campuran heterogen khususnya campuran dalam fasa padat. Proses

pemisahan didasari atas perbedaan ukuran partikel didalam campuran tersebut.

Sehingga ayakan memiliki ukuran pori atau lubang tertentu, ukuran pori

dinyatakan dalam satuan mesh yang diperlihatkan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Saringan yang memiliki ukuran pori tertentu

Pengayakan secara mekanik (pengayakan getaran, guncangan, atau

kocokan) dilakukan dengan bantuan mesin, yang umumnya mempunyai satu set

ayakan dengan ukuran lebar lubang standar yang berlainan.

Vibrating screener merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan

padatan dengan cairan dengan menggunakan peralatan penyaringan berlapis serta

adanya nilai mesh saringan yang berbeda-beda. Peralatan ini memanfaatkan

getaran dan tambahan air yang memudahkan bahan yang hendak dipisahkan bisa

lewat saringan. Getaran yang dihasilkan, selain untuk meratakan permukaan

bahan yang akan disaring juga berfungsi untuk mengarahkan bahan yang tidak

tersaring, dalam hal ini ampas, untuk masuk ke saluran keluar, sedangkan untuk

larutan yang telah terpisahkan akan keluar melalui saluran yang berada di bawah

saringan/filter. Berikut gambar mesin vibrating screener yang diperlihatkan pada

(35)

Gambar 2.6. Vibrating screener

Mesh adalah jumlah lubang yang terdapat dalam ayakan tiap 1 inchi

persegi, jika ada ayakan yang keterangan 5 mesh artinya tiap 1 inchi persegi

terdapat 5 lubang. Kesimpulannya, makin besar jumlah mesh berarti ukuran

lubang akan semakin kecil.

Pada tabel dapat dijelaskan sebagai berikut, untuk ayakan 3 mesh, tiap 1

linier inchi ada 3 lubang. dan tiap lubang ukuran diameternya 6.73 mm. Untuk

mengetahui konversi dari mesh ke milimeter disajikan pada tabel berikut :

Tabel 2.4. konversi dari mesh ke milimeter

Mesh

Milimeter

3

6.730

4

4.760

5

4.000

6

3.360

7

2.830

8

2.380

10

2.000

12

1.680

14

1.410

16

1.190

18

1.000

20

0.841

25

0.707

30

0.595

35

0.500

(36)

Gambar hasil pasir yang sudah diayak secara manual yang menggunakan

saringan pasir sesuai dengan ukuran mesh 10, 20, 30, 40 yang diperlihatkan pada

gambar 2.7.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.7. pasir yang sudah diayak sesuai dengan ukuran (a) mesh 10, (b) mesh

20, (c) mesh 30, (d) mesh 40

2.12 Uji Rembesan Air

Pengujian ini bertujuan untuk melihat adanya kebocoran pada genteng

dengan mengikuti standar SNI-0096-2007. Sebelum dilakukan pengujian genteng

dicat dengan cat beton. Kemudian genteng di rendam 1 hari untuk mengetahui

adanya kebocoran pada genteng. Adapun rumus untuk menghitung nilai

rembesan air adalah sebagai berikut:

Rembesan air = �−�

� x 100 % ……...……...(2.2)

Dengan,

W= berat genteng dalam keadaan basah

(37)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian mengenai genteng komposit busa diperkuat serat TKKS

dilaksanakan dalam beberapa tahapan, yaitu seperti diuraikan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Lokasi dan waktu penelitian

No. Waktu Aktifitas Lokasi Penelitian

1. November-Desember Persiapan serat TKKS Pusat Riset Impak dan

Keretakan, Dept. Teknik

4. April Analisa data/olah data.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Beberapa alat yang digunakan dalam penelitian genteng komposit busa

diperkuat serat TKKS ini diperlihatkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Alat-alat penelitian

No Nama Alat Fungsi Spesifikasi

1. Universal testing

3. Foam generator Membuat foam Putaran: 2500 rpm

(38)

Beban maks. 5kg

Bahan-bahan yang digunakan dalam proses penelitian genteng komposit

busa diperkuat serat TKKS diperlihatkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Bahan-bahan penelitian

NO Bahan Jenis bahan

1 Serat TKKS Kelapa Sawit PT PTPN III

2 Air Air PDAM TIRTANADI

3 Pasir Pasir dari sungai bingai

4 Semen Merek Semen Padang

(39)

3.3 Desain Genteng Komposit

Genteng komposit concreate foam dengan serat TKKS. Genteng yang ada

dipasaran sekarang ini ada 3 genteng yaitu flat profile, medium profile, high

profile. Bentuk genteng yang dipilih peneliti ini sudah ada dipasaran dengan nama

genteng profil datar. Genteng konvesional yang sudah ada dipasaran ini banyak

dipilh untuk rumah minimalis tetapi genteng ini memiliki bobot yang berat yang

berat rata-rata genteng ini 2,7 kg sehingga genteng ini lama kelamaan semakin

berkurang dipasaran. Peneliti membuat desain genteng sama dengan bentuk,

ukuran genteng konvesional yang sudah ada dipasaran. Bentuk dan ukuran yang

akan dibuat memiliki bentuk yang sudah ada dipasaran.

3.3.1 Genteng Profil Medium

Genteng profil medium ini yang ada dipasaran memilki Genteng yang

ketinggian profilnya lebih besar dari ½ inch, dan rasio perbandingan antara tinggi

dan lebar profilnya kurang atau sama dengan 1:5.

(40)

3.3.2 Genteng Profil Datar

Genteng yang sudah ada dipasaran sekarang ini memiliki desain profile rata

atau ketinggian profil kurang dari ½ inch yang memilki ukuran 420×361.

Gambar 3.2. model genteng profil datar

3.3.3 Genteng High Profil

Genteng dengan rasio perbandingan antara tinggi dan lebar profilnya

diatas 1:5.

(41)

3.4 Proses Pembuatan Genteng Komposit

Sebelum genteng komposit dibuat serat TKKS harus melaui tahapan

untuk menghilangkan kandungan minyaknya. Serat TKKS yang diperoleh dari

hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit, di-treatment untuk menghilangkan

kandungan protein dan ligninnya agar serat tidak membusuk. Adapun urutan

prosedur perlakuan serat TKKS adalah sebagai berikut:

1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan NaOH 1%

selama 20 jam ± 5 menit.

2. Pencucian dengan air bersih.

3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini dibawah sinar matahari

selama 3 hari.

4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil (5 s.d.10 cm).

5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus serat.

Tahapan pembuatan genteng komposit adalah sebagai berikut:

1. Pasir diayak sesuai dengan mesh (10, 20, 30, 40) untuk mendapatkan

ukuran butir yang sama dan memisahkan partikel lain yang tidak

dibutuhkan seperti kotoran kayu, daun kering, dll.

2. Semen diayak untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen yang

disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan.

3. Serat disiapkan dan ditimbang sesuai dengan komposisi yang

telah ditentukan.

4. Bahan ditimbang sesuai komposisi seperti ditunjukkan pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4. K omposisi bahan dalam satuan gram

5. Mesin horizontal shaft mixer dihidupkan.

6. Pasir, semen, serat TKKS dan air diaduk ke dalam mesin horizontal shaft

Semen Pasir Air Bahan Pengembang TKKS

Foam Air

(42)

7. Bahan pengembang diaduk dalam foam generator, foam yang

dihasilkan ditambahkan ke dalam adonan dan diaduk hingga merata.

8. Hasil adonan dituang kedalam cetakan yang sudah disiapkan.

9. Setelah 24 jam cetakan dibuka dan hasil produk direndam selama 7 hari,

kemudian dikeringkan dalam suhu ruangan ± 30oC dan kelembaban

relatif 40%.

3.5 Makrostruktur

Untuk melihat berapa besar persentase ruang-ruang kosong atau besarnya

kadar pori yang terdapat pada beton yang merupakan salah satu faktor utama

yang mempengaruhi kekuatan beton maka diperlukan prosedur pengukuran dan

menganalisa menggunakan software Image J untuk mendapatkan jumlah dan

besar butir udara adalah sebagai berikut:

1. Klik start menu dan pilih Image J

2. Klik File Open Pilih gambar yang sudah dipotong dengan software

Adobe Photoshop.

3. Klik icon Line dan buatlah garis secara horizontal dari sisi kiri ke sisi kanan.

4. Klik icon rectangle lalu klik kanan pilih duplicate

5. Klik Analyze Set Scale Known distance = ukuran spesimen Unit of

length adalah mm OK.

6. Pilih image lalu pilih type 8 bit.

7. Klik process binary make binary.

8. Klik Analyze Analyze particles Pada Show pilih Outlines Centang

Display result OK.

9. Simpan file dalam format Ms. Excel.

untuk permukaan dalam genteng

10. Klik process binary make binary

11. Klik Image Adjust Treshold Treshold color B&W Close window.

12. Klik Analyze Analyze particles Pada Show pilih Outlines Centang

Display result OK.

(43)

3.6 Uji Rembesan Air

Pengujian kemampuan kedap air pada genteng pada penelitian

ini mengacu pada standar SNI-0096-2007 dengan skema set-up uji

seperti diperlihatkan pada Gambar 3.4 [3].

Gambar 3.4 Set up uji rembesan air

Langkah-langkah pengujian permeabilitas genteng adalah sebagai berikut:

1. Siapkan genteng komposit sebanyak 3 buah.

2. Letakkan genteng pada penyangga.

3. Lapisi sekeliling benda uji dengan pasta penambal (seal).

4. Tuang air keatas genteng hingga ketinggian 15 mm.

5. Biarkan selama 20 jam ± 5 menit dalam suhu ruangan 30oC dan kelembaban relatif 40%.

6. Catat ada atau tidak adanya tetesan air yang jatuh pada permukaan

cermin.

3.7 Prosedur Pengujian Flexure

Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji Servopulser.

Pengujian impak dilakukan dilaboratoriun Riset Impak dan Keretakan Unit II

Magister Teknik Mesin Universitas sumatera Utara.

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon tegangan pada material.

Alat uji ini dapat mengukur beban tekan maksimum hingga mencapai 2000

Kgf dengan kecepatan tekan yang dapat diatur.

(44)

Dengan 2 bilah penumpu yang dilapisi elastomer dengan tinggi bilah 1 inchi dan

lebar 1 inchi. Bilah penumpu dibuat dengan bentuk dari profil genteng yang

dibuat dari kayu atau resin.

Nama alat untuk pengujian genteng concreate foam ini adalah servopulser.

Alat uji ini terdiri dari load cell, hidraulic, chuck, pin crosshead operation,

controller, labjack, personal computer, loader, spesimen, support. Spesimen

genteng concreate foam mempunyai ukuran 380×235×x15mm spesimen

diletakkan diantara 2 bilah penumpu yang telah dibuat dari resin atau kayu yang

diletakkan secara horizontal diantara chuck atas dan bawah sehingga chuck

tersebut akan menekan spesimen tersebut sampai terjadi kegagalan. Hasil

pengujian yang ditunjukkan oleh software dapat disimpan dalam format Excel

untuk pengolahan data sehingga diperoleh nilai tegangan flexure. Diperlihatkan

pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Set-up Uji Tekan Flexure

Skematik pengujian genteng disesuaikan dengan bentuk profilnya,

dimana bilah penumpu dan pembeban dibentuk mengikuti bentuk profil dan

dilapisi elastomer dengan ketebalan 10 mm. Jarak dari bilah penumpu 2/3 dari

panjang genteng dan kedua bilah penumpu mempunyai lebar 1 inchi dan tinggi 1

(45)

Gambar. 3.6. Skematik pembebanan pada uji flexure

Set up pada saat pengujian spesimen genteng concreate foam dengan 2

bilah yang menumpu genteng sudah dilapisi elastomer dengan chuck bagian atas

yang disesuaikan dengan bentuk profil genteng dan chuck bagian bawah diberi

plat untuk menahan 2 bilah penumpu yang dilapisi dengan elastomer yang

diperlihatkan pada gambar 3.7.