PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI

DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI

FILTER GAS BUANG KENDARAAN

TESIS

Oleh :

Z U L H E L M I

NIM : 087026024/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(2)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI

DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI

FILTER GAS BUANG KENDARAAN

TESIS

Oleh :

Z U L H E L M I

NIM : 087026024/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(3)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI

DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI

FILTER GAS BUANG KENDARAAN

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

ZULHELMI

NIM : 087026024/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(4)

(5)

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU

APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN

Nama : ZULHELMI Nomor Induk Mahasiswa : 087026024

Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP. 195503171986011001 NIP. 196310261991031001

(6)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG ( PUMICE ) SEBAGAI

FILTER GAS BUANG KENDARAAN

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah

dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 10 Agustus 2010

ZULHELMI NIM : 087026024

(7)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Zulhelmi NIM : 087026024

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan Ilmu Pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ( Non-Exlusive Royalty

Free Right ) atas Tesis saya yang berjudul :

Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan ). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media. Memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 10 Agustus 2010

ZULHELMI NIM : 087026024

(8)

Telah diuji pada

Tanggal : 10 Agustus 2010

PANITIA PENGUJI TESIS :

Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

2. Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS

3. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc

(9)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Zulhelmi, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 2 Juni 1979

Alamat Rumah : Jl. Satu Lingkungan IV No. B 14 Kelurahan Pulo Brayan Bengkel Kecamatan Medan Timur Kota Medan

Telepon : 085297600053

e – mail : zulhelmi0279@yahoo.co.id

Instansi Tempat Bekerja : SMA Amir Hamzah Medan Alamat Kantor : Jl. Meranti No. 1 Medan

Telepon / Fax : 061 – 4528167

DATA PENDIDIKAN

SD : Negeri 060863 Medan Tamat : 1992

SMP : Negeri 9 Medan Tamat : 1995

SMA : Sutan Oloan Medan Tamat : 1998

Strata – 1 : Fisika FMIPA Universitas Andalas Padang Tamat : 2003

Strata – 2 : Program Studi Magister Fisika Program

(10)

KATA PENGANTAR

Pertama – tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Kami ucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM & H, M.Sc (CTM) Sp.A(K). atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Bapak Dekan FMIPA, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Bapak Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Bapak Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.

Kepada Almarhum Ayahanda Hamzah, Ibunda tercinta Nurnely, abang tersayang Zulhamtony dan Henro Zulnofly serta adinda tersayang Abdul Karim dan M. Arief, terima kasih atas segala pengorbanan kalian yang penuh sabar dan pengertian serta motivasi kepada penulis hingga selesainya pendidikan ini, kebaikan ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT jua.

Semoga kita diberikan taufiq, hidayah, dan inayah-Nya dalam memanfaatkan segala ciptaan-Nya bagi kesejahteraan umat manusia.

Amin Ya Rabbal Alamin.

Medan, 10 Agustus 2010

Penulis,

(11)

ABSTRAK

Sekarang ini pengaruh negatif dari polusi udara yang disebabkan oleh gas buang kendaraan bermotor pada keadaan yang memprihatinkan. Pencemaran ini dapat mengancam kesehatan umat manusia. Penelitian ini untuk menemukan suatu alternatif dalam membantu mengatasi masalah polusi udara dengan pembuatan bata berpori yang digunakan sebagai filter gas buang kendaraan. Komposisi bahan dasar bata berpori yang digunakan adalah semen sebanyak 20 % setiap sampel, pasir 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 0 % dan agregat batu apung dengan komposisi 0 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, dan 80 %. Semua bahan berukuran 100 mesh. Kemudian dicetak dan dikeringkan selama 28 hari. Karakterisasi bata berpori yang telah diuji memiliki densitas 1,77 gr/cm3 – 1,33 gr/cm3, serapan air 5,52 % - 33,09 %, kuat tekan 8,57 MPa – 6,96 MPa, kuat impak 1,34 J/cm2_{– 0,57 J/cm}2_{, kekerasan brinell hardness 99,55 HB – 90,15 HB, dan} kekerasan vickers hardness 105,79 HV – 95,80 HV. Filter gas buang yang dibuat berhasil mengurangi polusi udara yang diakibatkan oleh gas buang kendaraan bermotor berbahan bakar bensin (C6H12) dengan absorbsi gas sebesar 2,62 % - 32,97 % CO, 7,5 % - 38,37 % CO2, 27,66 % - 63,74 % HC. Sebaliknya meningkatkan produksi gas O2 sebesar 11,50 % - 74,33 % dari gas yang lain.

(12)

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POROUS BRICKS WITH PUMICE STONE AGGREGATE (PUMICE) AS

A VEHICLE EXHAUST GAS FILTER

ABSTRACT

Nowadays the negative effect of the air pollution caused by vehicle exhaust gas take at high level seriously. This air pollution can threaten human health. This research want to find an alternative way to solve air pollution problems with the making of porous brick that used as vehicle exhaust gas filter. The composition of basic porous brick substance that used cement 20 % of each sample, sand 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 0 % and pumice aggregate with the composition 0 % , 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, and 80 %. All of the substances have a measurement of 100 mesh. And then moulded and dried for 28 days. Characteristic of the porous brick has been studied is density 1,77 gr/cm3 – 1,33 gr/cm3, water absorption 5,52 % - 33,09 %, compressive strength 8,57 MPa – 6,96 MPa, impact strength 1,34 J/cm2 – 0,57 J/cm2, brinell hardness 99,55 HB – 90,15 HB, and Vickers hardness 105,79 HV – 95,80 HV. Gas filter which has been made can decrease air pollution successfully by gasoline ( C6 H12 ) exhaust gas with absorption gas is 2,62 %

- 32,97 % CO, 7,5 % - 38,37 % CO2, 27,66 % - 63,74 % HC. Against to other gas, O2

increase from 11,50 % - 74,33 %.

(13)

DAFTAR ISI

Halaman

PENGESAHAN TESIS i

PERNYATAAN ORISINALITAS ii

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI iii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI TESIS iv

DAFTAR RIWAYAT HIDUP v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Ruang Lingkup Masalah 3

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Perumusan Masalah 3

1.5. Tujuan Penelitian 4

1.6. Manfaat Penelitian 4

(14)

2.1. Pengertian dan Material Bata Berpori 5

2.2. Bahan-bahan Bata Berpori 7

2.3. Gas Buang Kendaraan Bermotor 14

2.4. Absorbsi 17

2.5. Pembuatan Bata Berpori 18

2.6. Karakteristik Bahan 19 2.6.1. Densitas 19 2.6.2. Serapan Air 19 2.6.3. Kekerasan 20 2.6.4. Kuat Tekan 21 2.6.5. Kuat Impak 21 2.6.6. Gas Analizer 22

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 23

3.2. Alat dan Bahan Penelitian 23

3.3. Prosedur Penelitian 26

3.4. Variabel dan Parameter Penelitian 27

3.5. Alat Pengumpul Data Penelitian 27

3.6. Pembuatan Sampel 28

3.7. Pengukuran Densitas 31

3.8. Pengukuran Serapan Air 31

3.9. Pengujian Kekerasan 32

(15)

3.11. Pengujian Kuat Tekan 32

3.12. Pengujian Absorbsi Gas Buang 33

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Densitas 34

4.2. Serapan Air 36

4.3. Kuat Tekan 38

4.4. Kuat Impak 40

4.5. Kekerasan 42

4.6. Uji Absorbsi Gas Buang Kendaraan 45

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 53

5.2. Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

(16)

DAFTAR TABEL Nomor Judul Halama n Tabel 3.1. Perbandingan Bahan 25

4.1. Hasil Pengukuran Densitas 34

4.2. Hasil Pengukuran Serapan Air 36

4.3. Hasil Pengujian Kuat Tekan 38

4.4. Hasil Pengujian Kuat Impak 40

4.5. Hasil Pengujian Kekerasan 42

4.6. Hasil Pengujian Gas Buang Tanpa Filter 46 4.7. Hasil Pengujian Absorbsi Gas Buang Dengan Filter 46 4.8. Hasil Pengujian Produksi Gas O2Dengan Filter 50

(17)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul

Halaman Gambar

2.1. Knalpot Kendaraan 14

3.1. Skema Pembuatan Bata Berpori Untuk Uji

Gas Buang Kendaraan 26

3.2. Perendaman Sampel 31

3.3. Pengujian Sampel Filter 33

4.1. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung

pada bata berpori terhadap nilai densitas 35 4.2. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata

berpori terhadap nilai serapan air 37 4.3. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata

berpori terhadap nilai kuat tekan 39 4.4. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata

berpori terhadap nilai kuat impak 41 4.5. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung

pada bata berpori terhadap nilai kekerasan Brinell Hardness (HB) 43 4.6. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung

(18)

4.7. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung

terhadap absorbsi gas CO 47

terhadap absorbsi gas CO2 48

terhadap absorbsi gas HC 49

terhadap pertambahan produksi gas O2 51

(19)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman Lampiran

A. Perhitungan Untuk Menentukan Densitas L – 1

B. Perhitungan Untuk Menentukan Serapan Air L – 2

C. Perhitungan Untuk Menentukan Kuat Tekan L – 3

D. Perhitungan Untuk Menentukan Kuat Impak L – 4

E. Perhitungan Untuk Menentukan Kekerasan Vickers

Hardness L – 5

F. Perhitungan Untuk Menentukan Persentase Absorbsi

Gas CO, CO2, HC, dan O2 L – 6 G. Gambar Bahan – bahan penelitian L – 9

H. Contoh Sampel Penelitian L – 10

I. Gambar Alat – alat Penelitian L – 11 J. Surat Keterangan dari Balai Riset dan Standardisasi

Industri Medan L – 16

K. Surat Keterangan dari PT. Capella Medan L – 17 L. Data Uji Gas Buang Kendaraan L – 18