DAFTAR PUSTAKA
[1] Basuki, Achmad. Material Komposit.PT. Pradya Paramita. Jakarta (2012)
[2] FELDMAN, DOREL and ANTON J. H. Bahan Polimer Kontruksi Bangunan Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.(1995).
[3] http://id.wikipedia.org/wiki/Material_komposit.2002. diakses 15 juli 2015 [4] Malcolm, P.S. 2001. Polymer Chemistry : An Introduction. Diterjemahkan
oleh Lis Sopyan. Cetakan Pertama. PT. Pradnya Paramita : Jakarta.
[5] Sperling, L.H. 1986. Introduction to Physical Polymer Science. John Wiley &
Wasta PPKS: 1-4 Sons, Inc. New York.
[6] Chawla, K.K., Composite Materials. First Ed. Berlin: Springer-Verlag New York Inc., 1987.
[7] http://id.wikipedia.org/wiki/speedbump.2000 diakses 13 juli 2015
[8] SNI 03-6817-2002, Metode Pengujian Mutu Air Untuk Digunakan Dalam Beton,
(Online) http//sisni.bsn.go.id.
[9] Isroi, Pengolahan TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit),1998.
[10] Zulfikar. Pembuatan dan Penyelidikan Perilaku Mekanik Material Polymeric Foam Diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Statik dan Impak. Program Magister Teknik Mesin USU. 2010.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode
penelitian eksperimen. Data diperoleh melalui pengujian impak jatuh bebas pada
speed bump.
3.1. Tempat dan Waktu 3.1.1 Tempat
Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dapat dilihat dengan terperinci pada
tabel 3.1.
Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian
No. Waktu Kegiatan LokasiPenelitian
1. Sept – Jan Pengolahan Serat Lab. IFRC
2. Feb Pembuatan Speed bump (concrete foam)
Lab. IFRC
3. Mar Pembuatan polymeric foam Lab. IFRC
4.
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama enam bulan
dimulai dari penelitian bulan September 2015–Februari 2016.
3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1. Peralatan
1. Gunting
Gunting digunakan untuk memperkecil ukuran serat TKKS. Gunting yang
digunakan dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Gunting
2. Ayakan
Ayakan digunakan untuk menyaring pasir dan serat TKKS. Pasir dan serat
TKKS yang digunakan adalah yang telah melewati tahap pengayakan.
Ayakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Ayakan
3. Ember plastik
Ember plastik berfungsi sebagai wadah perendaman TKKS pada saat
mengilangkan asam lemak dengan menggunakan air dan NaOH. Ember
Gambar 3.3. Ember plastik
4. Cetakan
Cetakan terbuat dari papan kayu dan triplek. Cetakan yang dibuat
berukuran panjang 400 mm, lebar 200 mm dan tinggi 150 mm. Cetakan
yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Cetakan
5. Timbangan
Timbangan berfungsi untuk mengukur berat bahan penyusun yang akan
digunakan sebagai campuran pembuat Speed bump dan perubahan berat
dari spesimen uji Speed bump selama 28 hari. Timbangan yang digunakan
6. Sendok semen
Sendok semen berfungsi sebagai pengaduk bahan campuran dari beton
ringan gambar untuk sendok semen dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Sendok semen
7. Oli
Oli berfungsi sebagai bahan pelapis antara cetakan dengan campuran dari
bahan-bahan pembuatan beton ringan dimana juga untuk mempermudah
mengeluarkan spesimen uji Speed bump dari cetakan. Oli yang digunakan
seperti pada gambar 3.8.
Gambar 3.8. Oli
8. Mesin penghalus serat
Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS
menjadi berukuran 0,5–1 cm. Spesifikasi mesin penghalus serat dapat
Gambar 3.9. Mesin penghalus serat
Tabel 3.2 Spesifikasi mesin penghalus serat
No. Spesifikasi Satuan Besaran
1. Jenis Motor Listrik Induksi
2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75
3. Frekuensi Hz 50
4. Voltage V 220
5. Arus Listrik A 8
6. Putaran Mesin Rpm 1450
7. Fase 1
8. Suhu Operasi oC 60
9. Sarung tangan karet
Sarung tangan karet berfungsi sebagai pelindung tangan. Sarung tangan
10. Masker.
Masker berfungsi sebagai panyaring udara kotor, material-material kecil
saat proses penggilingan serat TKKS, dan bahan-bahan kimia saat
perendaman serat TKKS hingga proses pencetakan speed bump dan
polymeric foam masker yang digunakan dapa dilihat pada gambar 3.11.
Gambar 3.11. Masker
11. Mesin pengaduk
Mesin pengaduk diperlihatkan pada gambar 3.12 berfungsi mengaduk
material komposit yang terdiri dari mortar (semen, pasir, air), serat TKKS
dan bahan pengembang agar tercampur secara merata. Spesifikasi mesin
pengaduk dapat dilihat pada tabel 3.3.
Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen
No. Spesifikasi Satuan Besaran
1. Jenis Motor Listrik Induksi
2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75
3. Frekuensi Hz 75
4. Arus Listrik A 8
5. Putaran Mesin Rpm 2834
6. Fase 1
7 Puli 1 : 0,5
8. Gear box 1:70
9. Transmisi gear Speed 1
10 Putaran akhir Rpm 75
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen beton ringan (concret
foam) adalah sebagai berikut:
1. Serat tandan kosong kelapa sawit
Serat tandan kosong kelapa sawit berfungsi sebagai penguat
matriks komposit diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong
kelapa sawit yang diolah menjadi serat berdasarkan proses–proses
tertentu. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang digunakan adalah
bahan yang memiliki nilai ekonomi yang rendah.
TKKS ini biasanya dibuang saja agar dapat berfermentasi dan
menjadi pupuk. TKKS ini banyak ditemukan didaerah Sumatera Utara.
Serat TKKS yang digunakan dalam proses pembuatan speed bump
Gambar 3.13. Serat TKKS
2. Semen
Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel
agregat yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan. Bahan dasar
pembentuk semen adalah:
1. 3CaO.SiO2 (tricalcium silikat)
2. 2CaO.SiO2 (dicalcium silikat)
3. 3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate)
4. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit)
Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran
mortar. 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 mortar mengeras, maka dapat
menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar dengan
kandungan hidraulis rendah akan lebih lemah dan mudah dalam
Gambar 3.14. Semen
3. Air
Air berfungsi sebagai matriks pengikat antara semen dan
agregat. Umumnya semen membutuhkan air sebanyak 3/10 dari
beratnya. Tetapi beton dengan perbandingan air dan semennya seperti
ini memeliki sifat yang sangat keras. Perbandingan semen dan air akan
sangat mempengaruhi dari kualitas beton tersebut.
Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan
bebas dari bahan-bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali,
garam, bahan organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan
terhadap beton.
Air pada penelitian ini juga digunakan sebagai bahan untuk
membersihkan TKKS dari material-material yang tidak diinginkan.
Kotoran yang mungkin ada pada TKKS adalah jamur, pasir, debu dan
tanah.
4. Pasir
Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya
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
cracks. Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40mm dan untuk kekuatan diantara 30
MPa agregat yang digunakan berukuran 20 mm. Adapun pasir yang
digunakan diperlihatkan pada gambar 3.15.
Gambar 3.15. Pasir
5. NaOH
NaOH berfungsi untuk menghilangkan asam lemak yang
terikat pada TKKS sebelum diproses menjadi serat.
6. Bahan pengembang
Bahan pengembang berfungsi sebagai bahan untuk menghasilkan
busa agar material komposit mengalami pengembangan volume.
Bahan pengembang yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.16.
7. Serat TKKS
Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa
sawit dengan beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut adalah:
1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan
NaOH 1% selama 24 jam.
2. Pencucian dengan air bersih.
3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini pada sinar
matahari selama ±3 hari atau dapat juga menggunakan
mesin pengering.
4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil (0,5-1 cm).
5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus
serat. Mesin penghalus serat TKKS diperlihatkan pada
gambar 3.17.
Gambar 3.17. Mesin penghalus serat TKKS
3.2.3 Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen polymeric foam adalah sebagai berikut:
Bahan komposit polymeric foam terdiri dari polyester resin tak jenuh dan
blowing agent. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah; polyol dan isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polimerisasi digunakan
1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)
Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan
dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang
mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol,
seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah
asam phthalic dan asam maleic. Adapun jenis polyester resin yang digunakan
dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.18.
Gambar 3.18. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.
Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan
ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk
crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang
dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang
saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya
menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan
data karakteristik mekanik bahan Polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada
Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh
Sifat Mekanik Satuan Besaran
Berat Jenis ( ) Kg.m-3 1,2 s/d1,5
Modulus young (E) GPa 2 s/d 4,5
Kekuatan Tarik ( ) (MPa) 40 s/d 90
2. Blowing agent
Blowing agent adalah bahan yang digunakan untuk menghasilkan struktur
berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan
dalam penelitian ini adalah polyurethane. Bentuk polyol dan isocyanate yang
dipergunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 3.19.
Gambar 3.19. Blowing agent
Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol (polyol),
yang mengandung group hydroksil dengan mempercepat reaksi yaitu katalis.
Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk
ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane.
Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida (CO2). Gas
bahan polymeric foam. Bahan polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa
kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat bahan.
Berdasarkan sifat mekaniknya bahan ini memiliki 4 (empat) sifat penting
diantaranya:
5. Sifat Elastik
Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan bahan yang terdiri dari
geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.
6. Sifat Viskoelastik
Sifat peredaman solid bahan, sifat ini merupakan efek dari bentuk
geometri bahan tersebut.
7. Sifat Akustik
Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh
perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan
memudahkan gelombang udara masuk kedalam bahan dan terserap atau
terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan
demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh bahan polymeric
foam akan mengalami pelemahan.
8. Sifat Viskoakustik
Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan
dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat
elastiknya.
3. Katalis MEKPO
Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat
proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan
atmosfir. Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida
Gambar 3.20. Katalis
Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan
gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau
terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan
gelembung.
4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang
kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran
serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18cm dan serat ini dihaluskan lagi
hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm.
3.3. Desain Speed bump
Desain Speed bump diawali dengan melakukan simulasi dengan terhadap
bentuk Speed bump yang sudah umum dipergunakan.
3.3.1 Bentuk speed bump concrete foam dan berongga 1”,2”dan 3” inci
(a) (b)
Gambar 3.21 Model: (a)concrete (b) rongga 1 inci (c) rongga 2 inci (d) rongga 3
(c) (d)
Gambar 3.21. (Lanjutan)
Sedangkan cetakan concrete foam dan speed bump berongga 1”,2”,3” inci
yang dipergunakan diperlihatkan pada gambar 3.22.
Gambar 3.22. Cetakan concrete dan rongga 1”,2”3” inci
3.4 Prosedur Pembuatan Polymeric foam
Pada penelitan metode yang digunakan untuk pembuatan polymeric foam adalah dengan penuanagan pada cetakan. Cetakan yang digunakan adalah pipa dengan diameter 1”,2”dan 3” inci.
Prosedur pembuatan polymeric foam adalah sebagai berikut:
1. Memotong pipa dengan panjang sesuai lebar speed bump yang akan
diberi rongga yaitu 20 cm kemudian membelahnya menjadi 2 bagian.
2. Membersihkan pipa tersebut, kemudian lumasi dengan menggunakan
oli dengan tujuan menpermudah saat proses pembongkaran.
ditentukan, pemilihan berbentuk serat panjang antara 0,5-1 cm. Serat
TKKS ditunjukkan seperti pada gambar 3.23.
Gambar 3.23. Serat TKKS
4. Persiapkan polyester resin tak jenuh kemudian timbang sesuai
kebutuhan yang telah ditentukan, selanjutnya campurkan dengan serat
TKKS yang telah dipersiapkan sebelumnya.
5. Masukkan katalis kemudian aduk dengan mixer.
6. Setelah bahan tercampur dengan merata masukkan blowing agent.
Blowing agent ditunjukkan seperti pada gambar 3.24.
Gambar 3.24. Blowing agent
7. Setelah bahan tercampur kemudian tuangkan kadalam cetakan yang
telah dipersiapkan.
8. Biarkan bahan penyusun tersebut mengeras, kemudian produk tersebut
dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. Hasilnya diperlihatkan
(a) (b)
(c)
Gambar 3.25. polymeric foam (a) 1” inci (b) 2” inci (c) 3” inci
Tabel 3.5. Komposisi material
No B.A Resin Serat Katalis
V1
1 20% 60% 10% 10%
2 30% 50% 10% 10%
3 40% 40% 10% 10%
4 0% 80% 10% 10%
V2
1 20% 65% 5% 10%
2 20% 55% 25% 10%
V3
2 10% 70% 10% 10%
3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump
Pada penelitian metode yang digunakan untuk pembuatan Speed Bump
adalah dengan dituang. Bahan yang dipakai adalah concrete foam dan rongga 1”,2”3” inci.
Prosedur pembuatan speed bump adalah sebagai berikut:
1. Melumasi dengan oli pada bagian dalam cetakan dengan tujuan untuk
mempermudah proses pembongkaran.
2. Mengayak pasir untuk mendapatkan ukuran butir yang sama dan
memisahkan partikel lain yang tidak dibutuhkan seperti
kotoran-kotoran kayu, daun kering, dll.
3. Mengayak semen untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen
yang disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan.
4. Persiapkan serat TKKS timbang serat sesuai dengan komposisi yang
telah ditentukan. Pemilihan serat berbentuk serat panjang antara 0,5-1
cm.
5. Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, Mortar
(semen, pasir dan air), bahan pengembang, Berat material keseluruhan
yang dibutuhkan ialah 22 kg yang diperoleh dari volume cetakan
sebesar 0,022 m3 dengan asumsi density air 1000 Kg/m3, berikut
komposisi bahan spesimen ditunjukkan pada tabel 3.6.
Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram.
5798 8474 6244 18 1115
6. Hidupkan mesin pengaduk.
7. Masukkan pasir seperti pada
gambar 3.26.
Gambar 3.26. Penuangan pasir
8. Pencampuran semen
diperlihatkan pada gambar 3.27.
Gambar.3.27. Penuangan semen
9. Masukkan serat TKKS setelah semen dan pasir tercampur dengan
Gambar 3.28. Penuangan serat TKKS
10.Campurkan air seperti pada gambar 3.29
11. Masukkan bahan pengembang 7% sampai busa terbentuk
gambar 3.30.
.
Gambar.3. 30. Penuangan bahan pengembang
11. Setelah pengadukan beberapa menit, maka hasil akhir adalah
beton berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera
lakukan pengecoran atau menuangkan kedalam cetakan pada
gambar 3.31.
Gambar.3.31. Penuangan mortar dalam cetakan
12. Selanjutnya biarkan campuran bahan penyusun mengeras,
kemudian produk tersebut dipisahkan dengan cetakan setelah
Gambar 3.32. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS
Selanjutnya produk tersebut direndam dalam air selama 7 × 24 jam
karena semen masih membutuhkan air untuk proses pengikatan
partikel-partikel sehingga produk menjadi lebih keras.
13. Setelah perendaman produk selama 7×24 jam maka produk
dikeringkan dengan udara bebas sampai berat produk konstan.
14. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan penguji
impak jatuh bebas gambar 3.33.
Gambar 3.33. Pengujian impak jatuh bebas
3.6. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas
Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji impak jatuh
bebas. Pengujian impak dilakukan dilaboratoriun Riset Impak dan Keretakan Unit
II Universitas sumatera Utara.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon tegangan pada material
tinggi. Pengujian dilakukan dengan ketinggian jatuh impak tor adalah: 2 m dan
berat sebesar 5 Kg.
3.6.1. Set-up Pengujian Impak
Sebelum dijalankan pengujian maka harus dilakukan langkah-langkah
untuk menghidupkan alat uji yaitu sebagai berikut:
1. Hubungkan semua koneksi seperti: loadcell, sensor posisi, kabel USB
dan Power DAQ, Lab-Jack U3-LV.
2. Aktifkan software DAQ For Helmet Impact Testing dari Icon yang ada
didekstop.
3. Persiapkan peralatan uji jatuh bebas dan pastikan bahwa loadcell dan
dudukan loadcell sudah terpasang dengan baik begitu juga dengan
anvil support seperti gambar 3.34.
(a) (b)
Gambar 3.34. Komponen alat uji impak jatuh bebas (a) Loadcell
terpasang (b) Test rig dan Anvil
4. Masukkan Anvil pada Anvil Support sesuai dengan kebutuhan
pengujian pengambilan data.
5. Siapkan sampel uji yang akan dilakukan pengujian.
3.6.2 Prosedur Pengujian Impak
2. Tentukan posisi jarak ketinggian jatuh impaktor yang diinginkan, dan
pastikan sensor proximity dalam kondisi aktif.
3. Tekan tombol Start pada software DAQ for Helmet Impact Testing.
4. Setelah jarak ketinggian ditentukan dan memastikan bahwa sensor
proximity sudah berfungsi, spesimen uji sudah terpasang, maka impaktor siap untuk dijatuhkan dengan cara melepaskan tali penahan
luncur animpaktor.
5. Tekan tombol STOP setelah beberapa saat impak tor menumbuk
spesimen pada anvil.
6. Tekan tombol SAVE untuk menyimpan data hasil uji kedalam file
berformat txt, dan akan tersimpan dalam drive C folder DATA EXP
(data experiment).
7. Lalu data hasil pengujian tersebut kita olah dengan menggunakan
program software MS-EXCEL.
3.6.3. Prosedur Kalibrasi
Pengujian impak jatuh bebas dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan
kalibrasi pada DAQ Lab-Jack dan DAQ For Helmet Impact Testing Software
sesuai dengan alat loadcell yang memang sudah mendapatkan sertifikasi kalibrasi
dari Komite Akreditasi Nasional (KAN) untuk kapasitas maksimum 20.000 Kg
beban statis, untuk pengujian ini loadcell dikalibrasi dengan DAQ for speed bump
impact testing software sebesar 3500 Kg.
Prosedur kalibrasi adalah sebagai berikut:
1. Letakkan loadcell pada alat penekan dan hubungkan kabel loadcell
dengan digital display calibrator.
2. Jalankan software DAQ For Helmet Impact Testing dan buka
Gambar 3.35. DAQ for Helmet Impact testing Software
3. DAQ For Helmet Impact Testing Software akuisisi data khusus untuk memonitor pengujian dengan metode software menerima masukan
(input) gaya dari sinyal loadcell dan titik tumbukan pada saat posisi
impaktor menumbuk spesimen lalu dan diteruskan ke loadcell. Posisi
ketinggian impaktor direkam beserta waktunya dan ditandai dengan
berubahnya warna merah pada tampilan posisi di interface user.
4. Tekan loadcell sampai digital display terbaca 3500 Kg dan tahan
penekanan.
5. Lepaskan kabel loadcell dari digital display dan masukan atau
hubungkan kabel tersebut dengan DAQ Lab-Jack U3-LV seperti
terlihat pada gambar 3.36.
6. Pilih channel loadcell AINO pada interface user CALIBRATION
PROGRAM seperti terlihat pada gambar 3.37.
Gambar 3.37. Calibration Program
7. Tekan START dan akan terbaca pada text Voltage (atas kanan).
8. Isilah atau ketiklah entry value pada text VALUE MAX nilai 3500
dan tekan OKE (sebelah kanan).
9. Lepaskan beban penekan loadcell.
10. Isilah entri value pada teks VALUE MIN nilai 0 dan tekan OKE
(sebelah kanannya).
11. Tekan tombol CONFIRM maka akan muncul nilai CONVERTION dan
OFSET.
12. Tekan SAVE to FILE untuk menyimpan data hasil kalibrasi kedalam
secara otomatis.
13. Tekan tombol finish untuk mengakhiri proses kalibrasi.
14. Tekan tombol EXIT untuk menutup program kalibrasi.
3.7. Diagram Alir Penelitian
Secara umum penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan yang sudah direncanakan yaitu dimulai dengan studi literature, persiapan alat dan bahan,
pengolahan serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), pembuatan spesimen, uji
Mulai
Studi literatur : Buku referensi, jurnal, internet
Hasil pengujian dan analisa data: ketinggian, gaya impak maksimum,
tegangan, kondisi speed bump
Selesai Respon material dapat diamati melalui pengujian
Persiapan pengujian: Pengujian impak jatuh bebas speed bump
Persiapan spesimen uji: membuat cetakan speed bump, mencetak speed
bump, membuat cetakan polymeric foam, mencetak polymeric foam
Gambar 3.38. Diagram alir Penelitian Tidak
Berhasil
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAAN
4.1. PENDAHULUAN
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan proses pembuatan dan
menganalisa respon speed bump dari bahan conrete foam diperkuat serat Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Pengujian yang dilakukan adalah uji impak
dengan menggunakan sistem beban jatuh bebas terhadap spesimen.
4.2. Pembuatan Speed Bump
Pembuatan speed bump dilakukan dengan cetakan yang berukuran 400 ×
200 × 150 (mm). Teknik pembuatan struktur Speed bump pada penelitian ini
menggunakan metode penuangan/cor. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan
proses pembuatan dan menganalisa respon speed bump dari bahan conrete foam dan rongga 1”, 2” dan 3” inci diperkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Pengujian yang dilakukan adalah uji impak dengan menggunakan sistem
beban jatuh bebas terhadap spesimen.
Bahan-bahan yang diperlukan yaitu: Serat TKKS, Mortar (semen,pasir dan
air), blowing agent, dan pipa 1”,2”, 3” inci. Berat material keseluruhan yang
dibutuhkan ialah 22,3 kg yang diperoleh dari volume cetakan sebesar 0,0223 m3
dengan asumsi density 1000 Kg/m3, komposisi bahan spesimen ditunjukkan pada
tabel 4.1.
Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
5798 8474 6244 18 1115
4.3. Pembuatan Polymeric Foam
Pembuatan polymeric foam dilakukan dengan cetakan pipa yang berdiameter 1”, 2”, dan 3” inci, pipa tersebut dibelah menjadi dua bagian dibersihkan, dilumasi dengan oli dan diikat kembali dengan mengunakan lak ban
kemudian salah satu ujungnya ditutup rapat.
Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, polyyeter
resin tak jenuh (BQTN 157-EX), Blowing agent, dan Katalis MEKPO. Komposisi terbaik adalah pada variasi V1.1 (Resin = 60 %, B.A = 20%, Serat 10%, Katalis =
10%) [10]. Komposisi pembuatan polymeric foam ditunjukkan pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Komposisi material folymeric foam
No B.A Resin Serat Katalis
V1
1 20% 60% 10% 10%
2 30% 50% 10% 10%
3 40% 40% 10% 10%
4 0% 80% 10% 10%
V2
1 20% 65% 5% 10%
2 20% 55% 25% 10%
1 40% 35% 15% 10%
2 10% 70% 10% 10%
4.4. Desain Speed Bump Berongga Dengan Test Rig
Desain AutoCAD speed bump berongga dengan dudukan speed bump berongga saat melakukan pengujian impak jatuh bebas ditunjukkan pada gambar
4.1.
Gambar 4.1. AutoCAD speed bump berongga dengan test rig
4.5. Pengujian Impak Jatuh Bebas
Pengujian dilakukan dengan metode impak jatuh bebas, dan dengan
jumlah sampel 8 buah pada ketinggian 2 m, dengan posisi speed bump datar.
Posisi Speed Bump datar, hal ini dilakukan untuk mendapatkan tegangan
yang bekerja pada material tersebut sehingga akan diperoleh hasil akhir bahwa
material tersebut memiliki kemampuan yang dibutuhkan oleh speed bump.
Sehingga pada pemakaian speed bump dapat bekerja secara maksimal. Posisi
Gambar 4.2. Posisi speed bump datar
Indikasi mengenai kegagalan dilihat berdasarkan ada tidaknya keretakan.
Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik material, dan
pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas kecepatan tinggi.
Pengujian impak jatuh bebas diperumpamakan sebagai sebuah benda jatuh
bebas dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama
benda tersebut jatuh.
Jika benda jatuh kebumi dari ketinggian tertentu relatif kecil
dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan
kebawah dengan harga yang sama setiap detik.
4.5.1. Pengujian Impak Jatuh Bebas Concrete Foam
Pengujian impak jatuh bebas concrete foam dilakukan dengan metode impak
jatuh bebas dari ketinggian 2 m, dengan posisi datar diperlihatkan pada gambar
bump ditunjukkan seperti pada gambar 4.5.
Gambar 4.5. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter
4.5.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 1 Inci
Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 1 inci, dilakukan dengan
metode impak jatuh bebas dari ketinggian 2 meter dengan posisi speed bump datar
diperlihatkan pada gambar 4.6.
Gambar 4.6. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 1 inci
Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian
2 meter dengan rongga 1 inci. Pada percobaan 1 patahan akibat beban impak
terjadi pada 4,5 Force(KGF) dalam waktu -2,7(msec) dan percobaan 2 patahan
akibat beban impak terjadi pada 5,3 Force(KGF) dalam waktu -1,7(msec)
diperlihatkan
seperti pada
gambar 4.7.
4
Gambar 4.7. Grafik Waktu vs Gaya impak pada ketinggian 2 m rongga 1 inci
Dari Gambar 4.7. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar ketinggian 2
meter untuk spesimen 1 rongga 1 inci diperoleh gaya impak sebesar 44,1 N dan
spesimen 2 sebesar 51,94 N. Rata-rata tegangan impak datar ketinggian 2 meter
dengan rongga 1 inci adalah 48,02 N. Pada ketinggian 2 meter speed bump rongga
1 inci terjadi keretakan. Keretakan terjadi dibagian tengah, disebabkan impak
tepat mengenai bagian tengah speed bump ditunjukkan lingkaran berwarna kuning
ditunjukkan pada gambar 4.8.
Gambar 4.8. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter
4.5.3. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 2 Inci
Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 2 inci, dilakukan dengan
metode jatuh bebas dari ketinggian 2 meter, dengan posisi speed bump datar
seperti pada gambar 4.9.
F
ORCE
(
KG
F
)
Gambar 4.9. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 2 inci
Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian 2
meter rongga 2 inci, pada percobaan 1 patahan akibat beban impak terjadi pada
1,8 Force(KGF) dalam waktu -4,7 (msec) dan percobaan 2 patahan akiibat beban
impak terjadi pada 1,8 Force(KGF) dalam waktu -10,81 (msec) diperlihatkan
seperti pada gambar 4.10.
Gambar 4.10. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 meter rongga 2 inci
Dari gambar 4.10. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar ketinggian 2
meter speed bump rongga 2 inci untuk spesimen satu diperoleh gaya impak
sebesar 20,58 N dan pada spsimen dua diperoleh gaya impak sebesar 19,6 N.
Rata-rata tegangan impak datar ketinggian 2 meter rongga 3 inci sebesar 20,9 N.
Keretakan terjadi pada bagian tengah ditunjukkan lingkaran berwarna kuning
disebabkan disini terjadi impak mengenai bagian tengah speed bump ditunjukkan
pada gambar 4.11.
Gambar 4.11. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter
4.5.4. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 3 Inci
Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 3 inci, dilakukan dengan
metode impak jatuh bebas dari ketinggian 2 meter, dengan posisi speed bump
datar. Diperlihatkan pada gambar 4.12.
Gambar 4.12. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 3 inci
Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian
2 meter rongga 3 inci, pada percobaan 1 patahan akibat beban impak terjadi pada
9,91 Force(KGF) dalam waktu -4,5 (msec) dan percobaan 2 patahan akibat beban
impak terjadi pada 8,11Force(KGF) dalam waktu -2,7 (msec) diperlihatkan pada
gambar 4.13.
.
Gambar 4.13. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 meter rongga 3 inci
Dari gambar 4.13. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar pada
ketinggian 2 meter rongga 3 inci, untuk spesimen 1 diperoleh gaya impak sebesar
ketinggian 2 meter rongga 3 inci adalah 92,659 N. Pada ketinggian 2 meter terjadi
keretakan pada spesimen. Keretakan terjadi pada bagian tengah ditunjukkan pada
lingkaran berwarna kuning dibagian tengah, ini disebabkan impak tepat mengenai
bagian tengah speed bump seperti pada gambar 4.14.
Gambar 4.14. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter
Pada daerah pembebanan, luas daerah pembebanan adalah 0,002 m2 yang
merupakan luas penampang, hasil dari perbandingan antara gaya impak dengan
luas penampang maka akan dihasilkan tegangan. Sedangkan energi diperoleh dari
hasil kali gaya impak dengan ketinggian hasil ini ditabulasikan dalam tabel 4.2.
Tabel 4.2. Hasil pengujian impak jatuh bebas
Tipe Spesimen Ketinggian
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh beberapa hasil yang
merupakan jawaban dari tujuan yang dijadikan kesimpulan penelitian ini
diantaranya:
1. Pembuatan speed bump dan polymeric foam
a. Pembuatan speed bump
Pembuatan speed bump menggunakan komposisi semen=26 %, pasir=38%,
air=28%, BA=5%, TKKS=3% berdimensi 200 × 400 × 150 mm. Proses
pembuatan menggunakan metode penuangan kecetakan setelah bahan
dicampurkan kedalam sebuah wadah lalu dituang kedalam cetakan yang
telah dibuat. Pada permukaan cetakan yang terkena bahan dilapisi oli agar
pada proses pembukaan cetakan spesimen tidak lengket terhadap cetakan.
Setelah 24 jam dibiarkan mengering maka cetakan dibuka dan spesimen
dipotong sesuai dimensi yang dibutuhkan.
b. Prosedur pembuatan polymeric foam
Pembuatan mengunakan metode penuangan kedalam cetakan, setelah bahan
dicampurkan disebuah wadah lalu dituangkan kedalam cetakan yang telah
disiapkan sebelumnya. Pada bagian dalam cetakan yang terkena bahan
dilapisi oli agar pada saat proses pembukaan cetakan dengan hasil
spesimen tidak lengket. Komposisi polymeric foam menggunakan
koposisi resin = 60%, blowing agent = 10%, serat = 10%, katalis 10%.
2. Hasil pengujian impak jatuh bebas
a. Pada ketinggian 2 m posisi datar concrete foam; spesimen satu; F max =
132,398 N, dan Tegangan = 0,066199 MPa. Spesimen dua F max =
142,198N, dan Tegangan = 0,071099 MPa, ketinggian 2 m concrete foam
44,1 N, dan tegangan = 0,02205 MPa. Spesimen dua F max= 51,94 N, dan
Tegangan= 0,02597 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 1 inci terjadi
keretakan.
c. Pada ketinggian 2 m posisi datar rongga 2 inci; spesimen satu; F max =
20,58 N, dan Tegangan 0,01029 MPa. Spesimen dua F max = 19,6 N, dan
Tegangan = 0,0098 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 2 inci terjadi
keretakan.
d. Pada ketinggian 2 m posisi datar rongga 3 inci; specimen satu; F
max =97,118 N, dan Tegangan= 0,048559 MPa. Spesimen dua F max = 88,2
N, dan Tegangan = 0,0441 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 3 inci terjadi
keretakan.
5.2. SARAN
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut demi memperbaiki sifat mekanik
speed bump ini serta membuatnya agar lebih kuat dan ekonomis.
2. Dalam pembuatan polymeric foam diperlukan cetakan yang lebih baik,
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Bahan Komposit
Komposit dalam bahasa inggris berasal dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun atau menggabung. Material komposit adalah material yang
terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level
makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan.
Komposit adalah gabungan dua material atau lebih yang digabung secara
makroskopik untuk menghasilkan suatu material baru. Artinya penggabungan sifat-sifat unggul dari pembentuk masih terlihat nyata [1].
Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat, hal ini
dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang
akan dihasilkan. Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah
tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang
bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap
sifat-sifat unsur bahan penyusunnya.
Komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik) dan suatu jenis
penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan
kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre). Material
komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk
mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya
[2].
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang
lebih ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi dan
ketahanan aus [3]. Material komposit terdiri dari dua bagian utama yaitu: (1).
Matriks dan (2). Penguat (reinforcement). Hal ini dapat diilustrasikan pada
Gambar 2.1. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit
Keterangan gambar:
1. Matriks berfungsi sebagai penyokong, pengikat fasa, penguat.
2. Penguat/serat merupakan unsur penguat kepada matriks.
3. Komposit merupakan gabungan dua atau lebih bahan yang terpisah.
Komposit dikenal sebagai bahan teknologi karena diperoleh dari hasil
teknologi pemrosesan bahan. Kemajuan teknologi pemprosesan bahan dewasa ini
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.
Sifat bahan komposit sangat dipengaruhi oleh sifat dan distribusi unsur
penyusun, serta interaksi antara keduanya. Parameter penting lain yang mungkin
mempengaruhi sifat bahan komposit adalah bentuk, ukuran, orientasi dan
distribusi dari penguat (filler) dan berbagai ciri-ciri dari matriks [4]. 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.
Peran utama dalam komposit berpenguat serat adalah untuk memindahkan
merugikan dan menjaga permukaan serat dari efek mekanik dan kimia. Sementara
kontribusi serat sebagian besar berpengaruh pada kekuatan tarik (tensil estrength)
bahan komposit [5].
Secara umum serat yang sering digunakan sebagai penguat (filler) adalah
serat buatan seperti serat gelas, karbon, dan grafit. Serat buatan ini memiliki
keunggulan tetapi biayanya tinggi jika dibandingkan dengan serat dari alam.
Pemakaian serat alam yaitu serat tandan kosong kelapa sawit sebagai pengganti
serat buatan akan menurunkan biaya produksi. Hal ini dapat dicapai karena
murahnya biaya yang diperlukan bagi pengolahan serat alam dibandingkan
dengan serat buatan. Walaupun sifat-sifatnya kalah dari segi keunggulan dengan
serat buatan, tetapi harus diingat bahwa serat alam lebih murah dalam hal biaya
produksi dan dapat terus diperbaharui.
2.1.1. Klasifikasi Material Komposit
Berdasarkan pada matrik penyusunnya komposit terdiri dari beberapa jenis
material komposit, yaitu:
1. Metal Matrix Composite (MMC)
Terdiri dari matrik logam seperti aluminium, timbal, tungsteen, molib
denum, magnesium, besi, kobalt, tembaga dan keramik.
2. Ceramic Matrix Composite (CMC)
Terdiri dari matrik keramik dan serat dari bahan lainnya.
3. Polymers Matrix Composite
Terdiri dari matrik termoset seperti polyester tidak jenuh dan epoxiy
atau termo plastik seperti Polycarbonate, polivinil klorida, nylon,
polysterene dan kaca, karbon, baja, serbuk kayu atau serat kevlar.
4. Concrete Matrix Composite (CMC)
Terdiri dari matrik beton ditambah beberapa matrik material serbuk
filler, pozolanic, serbuk/ serat kayu, serat bambu, stereofoam, baja,
2.1.2. 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 untuk memudahkan material komposit mengisi
pada bagian-bagian yang sulit terjangkau atau ukuran yang sangat
kecil.
2.2. Beton
Beton adalah suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan
menggabungkan yaitu semen, pasir, kerikil dan air untuk membuat campuran
tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur
yang diinginkan. Kumpulan material tersebut terdiri dari agregat yang halus dan
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 meliputi: mudah diaduk, disalurkan, dicor, didapatkan dan
diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan
mutu beton yang disarankan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Material beton
mempunyai beberapa keunggulan teknis jika dibanding dengan material
konstruksi lainnya. Bahan baku pembuatan beton, seperti semen, pasir dan koral
atau batu pecah, 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 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,
karena elastisitasnya yang rendah.
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 dibagian luar, sehingga
nampak jelas pada permukaan betonnya). Dalam keadaan yang mengeras, beton
bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat
Faktor–faktor yang membuat beton banyak digunakan karena 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 diatas, 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 tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak
memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan
dengan perilaku struktur yang akan dibuat.
2.2.1. 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
dapat dicapai mutu beton yang baik. Pada umumnya pengadukan bahan beton
dilakukan menggunakan mesin pengaduk kecuali jika hanya untuk mendapatkan
beton mutu rendah pengadukan dapat dilakukan tanpa menggunakan mesin
pengaduk.
Kekentalan adukan beton harus diawasi dan dikendalikan dengan cara
digunakan sebagai petunjuk ketepatan jumlah pemakaian air dalam hubungannya
dengan faktor air semen yang ingin dicapai.
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 1,50 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, dan
lain-lain).
Beton ringan berpori adalah beton yang dibuat agar strukturnya terdapat
banyak pori. Pori–pori yang timbul adalah akibat dari reaksi hidratasi
dimana semen akan menimbulkan panas (reaksi eksotermal) sehingga
menimbulkan gelembung–gelembung gas H2O dan CO2 yang nantinya
menimbulkan jejak pori dalam beton yang sudah mengeras. Semakin
banyak gas yang dihasilkan akan semakin banyak pori yang terbentuk
dan beton akan semakin ringan.
b. Beton ringan tidak berpori
Pada beton jenis tidak memiliki pori melainkan digantikan dengan
agregat ringan yang ditambahkan pada saat pembuatannya. Agregat yang
2.3. Speed Bump (Pembatas kecepatan kendaraan)
Speed Bump (Pembatas kecepatan kendaraan) adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang dijalan
untuk pertanda memperlambat laju kendaraan. Fungsinya agar meningkatkan
keselamatan bagi pengguna jalan. Gambar Speed bump (Pembatas kecepatan
kendaraan) diperlihatkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Speed Bump
Speed Bump tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas. Untuk meningkatkan
keselamatan dan kesehatan bagi pengguna jalan ketinggianya diatur dan apabila
melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan terlebih
dahulu mengenai adanya speed bump, khususnya pada malam hari, maka speed
bump dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau kuning yang kontras sebagai pertanda [7].
Ukuran Speed bump (Pembatas kecepatan kendaraan) sudah diatur dalam
Keputusan Menteri Perhubungan Nomor KM 3 Tahun 1994 tentang alat
pengendali dan pengaman pemakai jalan. Disana disebutkan bahwa tinggi
maksimum Pembatas kecepatan kendaraan adalah 12 cm dan sudut kemiringan
15% (13,50). Speed bump tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih
agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas.
Speed bump akan bermanfaat jika ditempatkan dan didesain sesuai dengan aturan misalkan dijalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai
kelas jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan
Speed bump yang tidak sesuai standar bukan hanya merusak kendaraan, tapi juga membahayakan sipengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak
sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar.
Speed bump ditempatkan pada:
1. Jalan di lingkungan pemukiman
2. Jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC
3. Pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi
Berikut ini gambar desain standar Speed bump (Pembatas kecepatan kendaraan) yang sesuai ketentuan pemerintah pada gambar 2.3.
2.4. Material Komposit Concrete Foam
Pada komposit concrete Foam, materialnya terdiri dari semen, pasir, air,
blowing agent,dan serat TKKS. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah surfaktan.
2.4.1. Semen
Kata semen berasal dari caementum (Bahasa Latin), yang artinya “memotong menjadi bagian-bagian kecil tidak beraturan”. Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat batu, bata, batako maupun bahan bangunan lainnya.
Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan kohesif
yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang
padat dan 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), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi
Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO) atau bahan pengganti 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:
1. 3CaO.SiO2 (tricalcium silikat) 58% - 69%
2. 2CaO.SiO2 (dicalcium silikat) 8% - 15%
3. 3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate) 2% - 15%
4. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit) 6%-14%
Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran beton.
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
hidrolik rendah akan lebih lemah dan mudah dalam pergerakan.
2.4.2 Pasir
Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya 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 diantara 30 MPa agregat
yang digunakan berukuran 20 mm.
2.4.3 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). Air yang dapat digunakan dalam proses pencampuran beton adalah sebagai berikut [8]:
1. Air yang digunakan pada campuran beton haruslah bersih dan bebas
dari bahan-bahan yang merusak seperti mengandung oli, asam,
alkali, garam, bahan organik, atau bahan-bahan lainnya yang
merugikan terhadap beton.
2. Air pencampur yang digunakan pada beton prategang atau pada
beton yang di dalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air
bebas yang terkandung dalam agregat, tidak boleh mengandung ion
2.4.4. Bahan Pengembang
Bahan pengembang adalah material yang digunakan untuk menghasilkan
struktur berongga pada komposit yang dibentuk, agar material komposit
mengalami pengembangan volume. Caranya adalah mencampurkan bahan
pembentuk busa dan air dengan perbandingan 1:60.
2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang
kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran
serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18 cm dan serat ini dihaluskan lagi
hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm. Bahan-bahan penyusun TKKS dapat dilihat
pada tabel 2.1 [9].
Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit.
Tandan kosong kelapa sawit segar dari hasil pabrik kelapa sawit
umumnya memiliki komposisi lignoselulose 30,5%, minyak 2,5% dan air 67%,
sedangkan bagian lignoselulose sendiri terdiri dari lignin 16,19%, selulose
44,14% dan hemiselulose 19,28%. Permasalahan yang dihadapi pada penggunaan
limbah dari tandan kosong kelapa sawit adalah terdapat kandungan zat ekstraktif
dan asam lemak yang sangat tinggi, sehingga dapat menurunkan sifat mekanik
material yang dibentuk.
Sehingga pada pembuatan material ini tandan kosong kelapa sawit terlebih
dahulu direndam kedalam larutan NaOH 1% selama sehari, kemudian dicuci
dengan air bersih dan dikeringkan pada suhu kamar selama kurang lebih 3 hari.
Gambar serat TKKS yang telah dihaluskan dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Serat TKKS yang telah dihaluskan
2.5. Material Komposit Polymeric Foam
Bahan komposit polymeric foam terdiri dari polyester resin tak jenuh dan
blowing agent. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah: polyol dan isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polimerisasi digunakan
katalis jenis Methyl Ethil Keton Perokside (MEKPO).
2.5.1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)
Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan
seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah
asam phthalic dan asam maleic. Adapun jenis polyester resin yang digunakan
dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan
ketika proses pembentukan.
Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan
ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk
crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang
dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang
saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya
menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan.
Data karakteristik mekanik bahan polyester resin tak jenuh seperti pada tabel 2.2.
Tabel 2.2. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
Sifat Mekanik Satuan Besaran
Berat Jenis ( ) Kg.m-3 1,2 s/d1,5
Modulus young (E) GPa 2 s/d 4,5
2.5.2. Blowing agent
Blowing agent adalah bahan yang digunakan untuk menghasilkan struktur
berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan
dalam penelitian ini adalah polyurethane. Bentuk polyol dan isocyanate yang
dipergunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Blowing agent
Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol (polyol),
yang mengandung group hydroksil dengan mempercepat reaksi yaitu katalis.
Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk
ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane.
Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida (CO2). Gas
ini yang kemudian akan membentuk busa pada bahan polimer yang terbentuk.
Bahan yang terbentuk dari campuran blowing agent dan polimer disebut dengan
bahan polymeric foam. Bahan polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa
kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat bahan.
Berdasarkan sifat mekaniknya bahan ini memiliki 4 (empat) sifat penting
diantaranya:
1. Sifat Elastik
Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan bahan yang terdiri dari
geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.
Sifat peredaman solid bahan, sifat ini merupakan efek dari bentuk
geometri bahan tersebut.
3. Sifat Akustik
Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh
perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan
memudahkan gelombang udara masuk kedalam bahan dan terserap atau
terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan
demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh bahan polymeric
foam akan mengalami pelemahan.
4. Sifat Viskoakustik
Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan
dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat
elastiknya.
2.5.3. Katalis MEKPO
Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat
proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan
atmosfir. Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida
(MEKPO), seperti diperlihatkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Katalis
Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan
terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan
gelembung.
2.5.4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang
kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran
serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18cm dan serat ini dihaluskan lagi
hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm.
2.6. Karakteristik Mekanik Material 2.6.1. Pengujian Dinamik
Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik
material, dan pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas
kecepatan tinggi.
2.6.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas
Pengujian impak jatuh bebas diperumpamakan sebagai sebuah benda jatuh
bebas dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama
benda tersebut jatuh. Jika benda jatuh kebumi dari ketinggian tertentu relatif kecil
dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan
kebawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan
benda berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan keatas.
Kecepatannya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan
keatasnya seragam.
Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik akan diperoleh
harga pendekatan sebagaimana terlihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. Waktu dan kecepatan benda jatuh
Waktu t
(s) 0 1 2 3 4 5
Kecepatan
Perbandingan waktu dengan kecepatan seperti terlihat pada grafik v-t
seperti ditunjukkan pada gambar 2.8. Yang merupakan sebuah garis lurus
sehingga percepatan seragam.
Gambar 2.8. Grafik hubungan v – t
Jika tahanan udara diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung
dengan percepatan seragam melintas sebuah garis lurus, asalkan percepatan
diganti dengan percepatan gravitasi (g) yaitu:
1. Untuk gerakan kebawah a = + g
2. Untuk gerakan keatas a = - g
Percepatan gravitasi (g) dapat dipandang sebagai sebuah vektor dengan
arah tegak kebawah menuju kepusat bumi.
Definisi perpindahan adalah perubahan kedudukan, hal ini merupakan
besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan
kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup
jarak, arah dan waktu.
Kecepatan seragam memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan
konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan yang
sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa
