PEMBUATAN DAN PENGUJIAN KARAKTERISTIK GENTENG BETON DENGAN PENAMBAHAN SERAT SABUT KELAPA
Oleh :
Ita Sari M Simbolon NIM 409240016 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iii
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN KARAKTERISTIK GENTENG BETON DENGAN PENAMBAHAN SERAT SABUT KELAPA
Ita Sari M Simbolon (409240016) ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk; (1) mengetahui pengaruh penambahan serat sabut kelapa terhadap karakteristik genteng beton, (2) mengetahui hasil pengujian mekanik dan fisis pada genteng beton dengan variasi campuran serat sabut kelapa terhadap massa pasir, (3) mengetahui kualitas genteng beton dengan penambahan serat sabut kelapa dan genteng beton normal.
Genteng beton dibuat berbentuk balok sesuai standart ASTM D-790 untuk pengujian kekuatan lentur dan ASTM D-256 untuk pengujian impak, sedangkan untuk pengujian daya serap air dibuat sesuai standart SNI 0096:2007. Pada penelitian ini perbandingan persentase komposisi bahan-bahan campuran semen : pasir yaitu 1 : 3 dengan variasi komposisi serat sabut kelapa yaitu 0%; 1,5%; 3%; 4,5%; 6%; dan 7,5%. Setelah genteng beton berumur 28 hari, maka dapat dilakukan pengujian kekuatan lentur, impak, dan daya serap air.
Dari hasil pengujian kuat lentur diperoleh nilai yang memenuhi standart ASTM D-790 pada komposisi serat 3% dan 4,5% dengan UFS rata-rata, yaitu (13,33±0,07)N.mm-2 dan (10,18±0,27)N.mm-2. Pada uji impak nilai yang memenuhi syarat mutu ASTM D-256 yaitu pada kekuatan impak rata-rata dengan komposisi serat 6% dan 7,5% yaitu (4816,66±812,91)Joule/m2 dan (6833,33±256800,80)Joule/m2. Pada uji daya serap air nilai optimal yang memenuhi syarat SNI 0096:2007 pada 0% yaitu ( ± 0,40) ; 1,5% yaitu ( ± 0,54) ; 3% yaitu ( ± 0,21) ; 4,5% yaitu ( ± 0,71)%; 6% yaitu ( ± 0,99) . Hal ini merupakan bahwa penambahan serat sabut kelapa ke dalam adukan genteng beton dapat menghasilkan genteng beton yang berkualitas dibandingkan dengan genteng beton normal.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar pengesahan ... i
Riwayat Hidup ... ii
Abstrak ... iii
Kata Pengantar ... iv
Daftar Isi ... vi
Daftar Gambar ... ix
Daftar Tabel ... x
Daftar Lampiran ... xi
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Batasan Masalah ... 3
1.3. Perumusan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Pengertian Genteng ... 5
2.2. Genteng Beton ... 6
2.3. Beton Komposit ... 8
2.4. Semen ... 9
2.4.1. Semen Portland Pozzolan (PPC) ... 10
2.4.2. Jenis-jenis Semen ... 10
2.4.3. Paduan Serat dengan Semen ... 10
2.5. Pasir ... 11
2.5.1. Pengujian Pasir ... 12
2.6. Air ... 14
2.7. Serat Sebagai Penguat ... 14
vii
2.8.1. Pengaruh Panjang Serat Sabut Kelapa ... 17
2.8.2. Proses Produksi Serat Sabut Kelapa ... 17
2.8.3. Sifat Fisis dan Sifat Mekanik Serat Sabut Kelapa ... 18
2.8.4. Analisis Sifat Kimia dan Komposisi Serat Sabut Kelapa .... 19
2.8.5. Analisis Sifat Fisis dan Morfologi Serat Sabut Kelapa ... 20
2.9. Perendaman Dengan Larutan NaOH ... 21
2.10. Kualitas Genteng Beton ... 22
2.10.1.Syarat Mutu Menurut SNI ... 22
2.10.2.Syarat Mutu Menurut PUBI ... 23
2.10.3.Bentuk dan Ukuran Menurut PUBI ... 23
2.11. Pengujian Kekuatan Lentur ... 24
2.12. Pengujian Impak ... 25
2.13. Pengujian Penyerapan Air ... 27
2.14. Kerangka Konseptual ... 28
BAB III. METODE PENELITIAN ... 29
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 29
3.2. Alat dan Bahan ... 29
3.2.1. Alat ... 29
3.2.2. Bahan ... 30
3.3. Variabel dan Parameter ... 30
3.4. Prosedur Penelitian ... 31
3.4.1. Pembuatan Serat Sabut Kelapa ... 31
3.4.2. Pembuatan Sampel ... 31
3.4.3. Bentuk Sampel Uji ... 33
3.4.4. Pengujian Benda Uji Genteng Beton ... 34
3.4.4.1. Prosedur Pengujian Kekuatan Lentur Geteng Beton ... 34
3.4.4.2. Pengujian Impak Genteng Beton ... 35
3.4.4.3. Pengujian Daya Serap Air Genteng Beton ... 36
viii
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 38
4.1. Hasil Penelitian ... 38
4.2. Kekuatan Lentur ... 38
4.3. Kekuatan Impak ... 40
4.4. Daya Serap Air ... 42
4.5. Berat Genteng Beton dengan Serat Sabut Kelapa ... 44
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 46
5.1. Kesimpulan ... 46
5.2. Saran ... 47
DAFTAR PUSTAKA ... 48
LAMPIRAN ... 50
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Jenis-jenis Semen Sesuai SNI ... 10
Tabel 2.2. Batas-batas Gradasi Agregat Halus ... 13
Tabel 2.3. Sifat Kimia dan Komposisi Serat Sabut Kelapa ... 19
Tabel 2.4. Sifat Fisis dan Morfologi Serat Sabut Kelapa ... 20
Tabel 2.5. Ukuran Bagian Genteng Beton ... 22
Tabel 2.6. Karakteristik Beban Lentur Genteng Minimal ... 23
Tabel 3.1. Alat-alat Yang Digunakan ... 29
Tabel 3.2. Bahan-bahan Yang Digunakan ... 30
Tabel 3.3. Perbandingan Persentase Komposisi Semen:Pasir: Serat Sabut Kelapa... 31
Tabel 3.4. Rancangan Sampel Dengan Serat Sabut Kelapa dan Tanpa Serat ... 32
Tabel 4.1. Pengujian Kekuatan Lentur ... 38
Tabel 4.2. Pengujian Kekuatan Impak ... 41
Tabel 4.3. Pengujian Daya Serap Air ... 43
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Kekuatan Lentur (UFS) ... 50
Lampiran 2. Perhitungan Kekuatan Impak ... 83
Lampiran 3. Perhitungan Daya Serap Air ... 114
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pembangunan sarana dan prasarana fisik, terutama perumahan ataupun
gedung tentu membutuhkan penutup atap. Pengertian umum tentang atap adalah
suatu bahan yang menutupi bagian atas perumahan dan berfungsi sebagai
pelindung bangunan terhadap pengrusakan yang disebabkan oleh siraman air
hujan, terpaan sinar matahari, serta tiupan angin. Oleh karena itu sangat
dibutuhkan bahan penutup atap yang baik, yaitu penutup atap yang memenuhi
persyaratan kuat, ringan dan kedap air. Atap rumah biasanya menggunakan seng
atau genteng. Genteng merupakan bahan bangunan sebagai alternatif pengganti
seng yang dibuat dari campuran, semen, pasir dan air dengan komposisi tertentu.
Pemakaian genteng beton oleh masyarakat cukup beralasan karena hanya
membutuhkan sedikit pemeliharaan, mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan
konstruksi, mampu memikul beban yang berat, tahan terhadap temperatur yang
tinggi dan tahan terhadap serangan api serta tahan korosi.
Genteng beton termasuk penutup atap yang cukup berat, sehingga
memerlukan konstruksi rangka atap yang kuat agar dapat menahan beban genteng
yang berat ini. Oleh karena itu para peneliti mencoba memperbaiki sifat kurang
baik pada genteng beton agar dapat diminati oleh masyarakat, para peneliti
mencoba melakukan penelitian dengan menambahkan serat ke dalam adukan
genteng beton agar genteng beton dapat dicetak menjadi lebih ringan dari berat
bobot genteng beton normal yang mencapai 4,4 kg per buahnya. Sehinggga dapat
meringankan konstruksi rangka atap, tetapi tetap mempunyai kekuatan yang sama
dengan genteng yang sesuai dengan persyaratan SNI.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Deli Natalia Saragih
(2007) yaitu genteng beton yang dicampur dengan serat daun nenas dengan variasi
2
1 : 3. Dari hasil pengujian sifat mekanis kuat lentur yang optimal didapat pada
variasi 0,15% sebesar 131,5 kg/cm2. Sedangkan sifat fisis kuat pukul yang optimal
terdapat pada variasi 0,30% sebesar 8,13 KJ/m2.
Wiyadi (1991) tentang pembuatan genteng beton menggunakan serat ijuk
dengan persentase penambahan serat 0 %, 1 %, 2 %, 3%, 4%, 5% dengan
perbandingan komposisi semen : pasir yaitu 1:3 memiliki berat genteng 4.936;
4.727; 4.696; 4.625; 4.563 dan 4.554 gram dengan berat genteng rata-rata 4.683,5
gram.
Roshadan (2000) yaitu genteng beton dengan bahan tambah serat sabut
kelapa, dengan variasi penambahan serabut kelapa 100, 200, 300, 400, 500 gram,
pada perbandingan semen : kapur : pasir = 1 : 2 : 3. Menghasilkan berat genteng
beton dengan bobot masing-masing variasi yaitu 4.501; 4.440; 4.377; 4.285; 4.141
gram. Sehingga berat genteng yang dihasilkan rata-rata 4.348,8 gram.
Dari hasil penelitian tersebut genteng beton yang dihasilkan masih
memiliki bobot yang berat. Itu dapat dilihat dari jenis serat yang digunakan.
Dimana penggunaan serat sabut kelapa yang memiliki massa jenis 1,125 gr/cm3
menghasilkan genteng beton yang lebih ringan dibanding dengan penggunaan
serat ijuk yang memiliki massa jenis 1,136 gr/cm3. Sehingga penulis tertarik untuk
membuat genteng beton dengan campuran serat sabut kelapa untuk meningkatkan
karakteristik genteng beton dan menghasilkan genteng yang lebih ringan.
Adapun penulis memilih serat sabut kelapa sebagai bahan tambah dalam
adukan genteng beton, karena serat sabut kelapa merupakan serat yang cukup
kuat, bersifat ringan, dan mempunyai kuat tarik yang baik. Selain itu serat sabut
kelapa juga memiliki kandungan Lignin (14,12 %), dan Selulosa (78,14%),
dimana lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel bersama-sama
sedangkan selulosa berfungsi memberikan ketegaran pada sel sehingga dapat
meningkatkan kekuatan tarik dan kelenturan bahan. Dalam penelitian ini,
kegunaan serat yaitu untuk mengurangi komposisi pasir dari yang sebelum
dilakukan penambahan serat (pada genteng normal), dan juga memberikan nilai
3
oleh limbah sabut kelapa. Dengan penambahan serat sabut kelapa ke dalam
adukan, genteng beton diharapkan dapat menjadi alternatif untuk menghasilkan
genteng beton yang kuat dan ringan dan juga menambah kekuatan genteng beton,
kelenturan serta kedap air, sesuai dengan persyaratan SNI.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis tertarik untuk melakukan
penelitian yang berjudul : “Pembuatan dan Pengujian Karakteristik Genteng Beton dengan Penambahan Serat Sabut Kelapa”.
1.2. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini dilakukan batasan masalah, agar dalam melakukan
pengujian genteng beton dapat menghasilkan kualitas genteng beton yang baik.
Adapun batasan masalahnya yaitu :
1. Bahan yang digunakan dalam campuran pembuatan genteng beton adalah
serat sabut kelapa sebagai penguat dengan pasir dan semen sebagai matrik.
2. Membuat genteng beton normal (tanpa campuran serat) sebagai
pembanding.
3. Pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian sifat fisis meliputi uji
daya serap air, pengujian sifat mekanik yang meliputi uji impak dan kuat
lentur.
1.3. Perumusan Masalah
Dengan penambahan serat sabut kelapa ke dalam adukan genteng beton,
maka dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh penambahan serat sabut kelapa terhadap karakteristik
genteng beton?
2. Bagaimana hasil pengujian fisis dan mekanik pada genteng beton dengan
variasi campuran serat sabut kelapa terhadap massa pasir?
3. Bagaimana kualitas genteng beton dengan penambahan serat sabut kelapa
4
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui pengaruh penambahan serat sabut kelapa terhadap
karakteristik genteng beton.
2. Mengetahui hasil pengujian mekanik dan fisis pada genteng beton dengan
variasi campuran serat sabut kelapa terhadap massa pasir?
3. Mengetahui kualitas genteng beton dengan penambahan serat sabut kelapa
dan genteng beton normal.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Dapat menjadi informasi tentang pemanfaatan limbah serat sabut kelapa
sebagai penguat dalam campuran pembuatan genteng beton serta
mengurangi limbah buangan yang dihasilkan produksi kelapa.
2. Dapat menghasilkan kualitas genteng beton serat sabut kelapa yang lebih
baik dibandingkan genteng beton normal.
3. Sebagai solusi alternatif terhadap permasalahan genteng beton yang
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari data dan pembahasan di atas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu:
1. Pengaruh penambahan serat sabut kelapa terhadap karakteristik genteng
beton yaitu pada uji lentur diperoleh bahwa semakin besar penambahan
komposisi serat sabut kelapa maka kekuatan lentur genteng beton yang
dihasilkan menurun. Pada uji impak, semakin besar penambahan
komposisi serat sabut kelapa pada genteng beton maka kekuatan impak
genteng beton yang dihasilkan semakin besar pula. Dan pada pengujian
daya serap air diperoleh bahwa semakin besar penambahan komposisi
serat sabut kelapa maka semakin besar penyerapan air pada genteng.
2. Hasil pengujian mekanik yaitu kekuatan lentur genteng beton serat sabut
kelapa yang tertinggi terdapat pada komposisi penambahan serat 3%
dengan UFS rata-rata yaitu 13,33 N.mm-2, sedangkan nilai terendah UFS
rata-rata yaitu 3,70N.mm-2 pada penambahan serat 7,5%. Hasil pengujian
mekanik yaitu kekuatan impak yang tertinggi yaitu 6833,3 (joule/m2) pada
penambahan serat 7,5% dan nilai terendah yaitu 1883,3 (joule/m2) pada
penambahan serat 1,5%. Hasil pengujian fisis yaitu daya serap air yang
tertinggi pada komposisi serat 4,5% dengan daya serap air rata-rata 4,05%
dan daya serap air yang terendah yaitu 10,62% pada komposisi serat 7,5%.
3. Kualitas genteng beton dengan penambahan serat sabut kelapa
menghasilkan kualitas genteng beton yang lebih baik dari genteng normal,
dan menghasilkan karakteristik pengujian kuat lentur yang sesuai ASTM
D-790 yaitu pada penambahan serat 3% dan 4,5%, pengujian impak yang
sesuai ASTM D-256 yaitu pada penambahan serat 6% dan 7,5%, dan
pengujian daya serap air yang memenuhi syarat SNI 0096:2007 yaitu pada
variasi 0%; 1,5%; 3%; 4,5%; 6% kecuali pada 7,5%; serta menghasilkan
47
5.2. Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya mencoba menggunakan serat alam
yang lain untuk menghasilkan karakteristik genteng beton yang lebih baik.
2. Untuk melengkapi penelitian genteng beton ini, perlu ditambahkan
pengujian lebih lanjut seperti pengujian termal atau penyerapan panas.
3. Selain penambahan serat, sebaiknya peneliti selanjutnya mencoba
menambahkan bahan pengisi dalam pencampuran bahan genteng beton
seperti Polipropilena (PP) atau bahan polimer lain untuk menghasilkan
48
DAFTAR PUSTAKA
Awang, (1991), Kelapa, Kajian Sosial dan Ekonomi, Penerbit Aditya Media,
Yogyakarta
Bukit, N., (1988), Beberapa Pegujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang
Diperkuat Dengan Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan
Cahyani, Saktianawati TH., (2011), Analisis Kualitas Genteng Beton Dengan
Penambahan Serat Agel Dan Pengurngan Pasir, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta
Diharjo, Kuncoro., (2006), Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Tarik
Bahan Komposit Serat Rami-Polyester, Fakultas Teknik, Universitas
Kristen Petra, Jakarta
Djoehana, (1995), Sifat Fisis Serat Sabut Kelapa. http://djoehana.wordpress.com/
DPU, (1982), Persyaratan Umum Bahan Bangunan (PUBI-1982). Pusat
Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan
Pengembangan P.U, Bandung
DPU, (2000), Tata Cara Pembuatan Genteng Semen Cetak Tangan. Bandung
Hidayati, Apriliana., (2008), Kuat Lentur, Daya Serap, Rembesan air, Frekuensi
Alami dan Rasio Rendaman pada Genteng Beton Serat Serabut Kelapa dengan Variasi Tipe dan Panjang Genteng, Tesis, Teknik Sipil, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta
Hutabarat, Grace D., (2010), Pembuatan dan Karakteristik Papan Partikel dari
Serat Sabut Kelapa Menggunakan Polyester, Skripsi, Jurusan Fisika, Universitas Negeri Medan (UNIMED), Medan
Mulyono, Tri, (2003), Teknologi Beton, Andi, Yogyakarta
Pambudi, Warih., (2005), Pengaruh Penambahan Serat Ijuk dan Pengurangan
49
Pratiwi, Yunita., (2009), Pemanfaatan Serat Sabut Kelapa dan Limbah Serbuk
Kaca dalam Pembuatan Genteng Beton Serat, Tesis, Program Pascasarjana, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta
Rosadhan, Y., (2000), Pengaruh Penambahan Serat Sabut Kelapa dan Serbuk
Sampah Terhadap Kuat Lentur dan Daya Serap Air, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Gajah Mada (UGM), Yogyakarta
Saragih, Deli Natalia., (2007), Pembuatan Dan Karakteristik Genteng Beton Yang
Dibuat Dari Pulp Serat Daun Nenas-Semen Portland Pozolan, Skripsi, Jurusan Fisika, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan
SNI 0096-2007. Genteng Beton. Jakarta
Supatmi, (2011)., Analisis Kualitas Genteng Beton Dengan Bahan Tambah Serat
Ijuk Dan Pengurangan Pasir, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta
Tjokrodimuljo, K., (1996), Teknologi Beton, Penerbit Nafiri, Yogyakarta
Widodo, Slamet., (2007), Struktur Beton. Yogyakarta: Universitas Negeri
