OPTIMASI KEKUATAN TEKAN DAN DAYA SERAP AIR
PAVING BLOCK DENGAN MENGGUNAKAN
METODE TAGUCHI
Ida Komang Gereha1),Sriyanto2),Suhartoyo3) 1)2)3)
Staf Pengajar Jurusan Teknik MesinAkademi Teknologi Warga Surakarta.
ABSTRACT
Paving block (concrete brick) is defined as a building material composition made of a mixture of Portland cement or adhesive materials like hydraulic, water and aggregates (stone dustor sand) with or without other additives (SNI 03-0691-1996). Paving block manufacture for this type is used for the parking lot area. Based on the analysis of the Taguchi method ratio S/N is obtained for the optimal response to the compressive strength formulation A1 (sand composition 8 kg). B3 (cement composition 3 kg), C3 (trash composition 1.5 kg) and D3 (time of stirring 8 minutes) have optimal compressive strength of 203.207 kg/cm2 of standard ISO of 200 kg/cm2, optimal results for water absorption response to the formulation A1 (sand composition 8 kg). B2 (cement composition 2.5 kg), C2 (trash composition 1 kg) and D2 (time of stirring 6 minutes). Has water absorption of 5.233 % , of the ISO standard by 6 % MRS obtained by a combination of optimization with optimal levels, namely the formulation A1 (sand composition 8 kg). B2 (cement composition 2.5 kg), C2 (trash composition 1 kg) and D2 (time of stirring 6 minutes). Has optimum compressive strength of 201.910 kg/cm2 and has water absorption of 5.233 %.
ABSTRAK
Paving block (bata beton) didefinisikan sebagai komposisi bahan bangunan yang terbuat dari campuran semen Portland atau bahan perekat seperti hidrolik, air, dan agregat (batu debu atau pasir) dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya (SNI 03-0691-1996). Paving block pembuatan untuk jenis penggunaan area parkir. Berdasarkan analisis dari Taguchi metode Rasio S / N diperoleh untuk respon optimal untuk perumusan kuat tekan A1 (Sand komposisi 8 kg), B3 (komposisi Semen 3kg), C3 (komposisi Sampah 1,5 kg) dan D3 (Waktu aduk 8 min) memiliki kuat tekan optimal 203,207 kg / cm2 standar ISO dari 200 kg / cm2, hasil optimal untuk respon penyerapan air ke dalam formulasi A1 (Sand komposisi 8 Kg), B2 (composition2.5 Semen Kg), C2 ( komposisi sampah 1 Kg) dan D2 (Waktu pengadukan 6 menit). Memiliki penyerapan air dari 5,233% .dari standar ISO dengan 6%. MRS ^ diperoleh dengan kombinasi optimasi dengan tingkat yang optimal, yaitu perumusan A1 (Sand komposisi 8 Kg), B2 (composition2.5 Semen Kg), C2 (Sampah komposisi 1 Kg) dan D2 (Waktu pengadukan 6 menit). memiliki kuat tekan optimum dari 201,910 kg / cm2 dan Memiliki penyerapan air dari 5,233%.
Kata kunci: Paving blok, kuat tekan, penyerapan air
I. PENDAHULUAN
Brangkal Termasuk sampah anorganik, brangkal adalah sampah berupa limbah yang berasal dari gempuran bangunan yang tidak dimanfaatkan lagi. Brangkal yang dibuang di tempat pembuangan sampah akan mengakibatkan bertambahnya volume sampah sehingga akan mengakibatkan daya tampung sampah menjadi berkurang karena sampah brangkal tidak dapat terurai sendiri. Dalam penelitian ini ternyata sampah brangkal dapat dimanfaatkan lagi dan bukan hanya sebagai tumpukan sampah yang tidak ada manfaatnya. Dengan sentuhan teknologi maka brangkal dapat dihancurkan dan menjadi butiran-butiran kecil dan dapat digunakan sebagai campuran pembuatan bahan bangunan yaitu jenis paving block.
Dengan melihat keadaan disekitar wilayah Surakarta ternyata banyak industri kecil atau UKM yang membuat bahan bangunan jenis paving block. dan sungguh menjadi perhatian bahwasanya industri kecil atau UKM pada saat ini sulit berkembang karena
harga bahan dasar pasir untuk pembuatan paving block harga semakin mahal. Hal inilah yang menjadi kesulitan bagi Industri kecil atau UKM pembuat paving block untuk meningkatkan hasil produksinya.Dengan pemanfaatan brangkal ini dapat digunakan sebagai campuran pembuatan paving block sehingga dapat mengurangi komposisi bahan dasar pasir yang harganya cukup mahal. Sehingga Industri kecil atau UKM dapat berkembang dan dapat mengurangi volume Tempat pembuangan sampah.
II. ALAT DAN BAHAN
Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah :
1 Hammer Mill digunakan untuk menghancurkan sampah an organik. 2 Timbangan digunakan utuk menimbang komposisi campuran paving block. 3 Mesin Molen Digunakan untuk mencampur bahan paving block.
4 Mesin cetak Paving block digunakan untuk mencetak paving block. 5 Mesin uji kekuatan tekan untuk menguji kekuatan tekan paving block. 6 Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pengadukan.
7 Bak air digunakan untuk menyelup paving block
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah : 1. Pasir
2. Semen
3. Butiran brangkal
III. METODE PENELITIAN 1. Rancangan Penelitian
Untuk jenis penelitian dengan metode Taguchi dengan jumlah faktor 4 menggunakan matriks orthogonal array L9 (34) yang memiliki 3 tingkatan level.
Matriks ortogonal standar dengan 3 level mempunyai pilihan seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini :
Tabel. 4.2. Matiks Orthogonal Array (OA) Standar dengan 3 Level.
Matriks Orthogonal 3 Level
L 9 ( 34 ) L 27 ( 313 ) L 81 ( 3 40 ) -
( Sumber : Soejanto, 2009 )
Untuk menentukan matriks orthogonal array yang sesuai yaitu pada array matriks
orthogonal L 9 ( 34 ) diuraikan pada table 3.2 adalah sesuai berikut : Derajat kebebasan = ( banyak faktor ) x ( banyak level – 1 ) = 4 x ( 3-1 ) = 8 derajat kebebasan.
L9 ( 34)
Banyak kolom Banyak level
Banyak barisatau eksperimen
Rancangan bujursangkar latin
Gambar 2.1 Notasi Orthogonal Array
Dimana : L : Rancangan
8 : Banyaknya baris atau eksperimen
3 : Banyaknya level
Tabel. 4.3. Orthogonal Array L 9 ( 34 ) Trial Faktor. A. B. C. D. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 Diagram 2.1. Alur penelitian
T
MRSN Mula i
Pengamatan Pada Kondisi Industri Secara Langsung
Kondisi hasil uji Laboratorium Kekuatan tekan dan daya serap air
Identifikasi Variabel Penelitian Rancangan Penelitian Eksperimen dan Pengumpulatan Data
Perhitungan ANOVA Perhitungan Rasio S/N Perhitungan efek tiap Faktor Menentukan kondisi optimal tiap faktor Y T Data Normal Y Apakah Kondisi tiap respon Optimal sama? Y T Data Homogen Y Apakah Kondisi Optimal sudah diujikan? Kesimpulan Uji Beda Selesa i T Uji Konfirmasi
2.Variabel Penelitian
Dalam penelitian ini menggunakan 2 macam jenis variabel yaitu variabel bebas dan variabel terikat.Variabel bebas (independent variable) adalah variabel yang menjadi sebab berubahnya atau timbulnya variabel terikat (variabel respon) (Sugiyono 2009, h 39). Dalam penelitian ini variabel bebas yang digunakan antara lain : Pasir, semen, brangkal dan lama pengadukan.
Variabel terikat (dependent variable) adalah variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas (Sugiyono 2009, h 39). Variabel terikat merupakan himpunan sejumlah gejala yang memiliki sejumlah aspek atau unsur di dalamnya yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi lain. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kekuatan tekan dan daya serap air paving block.
Tabel 2.2. Penetapan level faktor (Variabel bebas) pada pembuatan paving block
No. Faktor(Variabel bebas) Level 1 Level 2 Level 3
1. Komposisi pasir 8 kg 12 kg 16 kg
2. Komposisi semen 2 kg 2.5 kg 3 kg
3. Komposisi brangkal 0,5 kg 1 kg 1,5 kg
4. Lama pengadukan 4 menit 6 menit 8 menit
Tabel 2.3. Penetapan Variabel terikat pada pembuatan paving block
Variabel terikat 1.Komposisi pasir 2.Komposisi semen
3.Hipotesa
Ho = Tidak terdapat perbedaan kekuatan tekan yang signifikan antara faktor Komposisi pasir , Komposisi semen , Komposisi brangkal, danLama pengadukan.
H1 = Terdapat perbedaan kekuatan tekan yang signifikan antara faktor Komposisi pasir , Komposisi semen , Komposisi brangkal, dan Lama pengadukan.
4.Pengujian Kualitas
Karakterisitik kualitas yang diukur yaitu Kekuatan tekan Paving block dengan fungsi tujuan Large the Better ( LTB).Yaitu kekuatan tekan semakin besar semakin
baik.Sedangkan karakteristik kualitas Daya serap air dengan fungsi tujuan Small the Better (STB).Yaitu semakin kecil daya serap air semakin baik.
.
III. HASIL PEMBAHASAN
Setelah dilakukan Eksperimen didapatkan data Uji benda sebagai berilkut: Tabel 4.1. Tabel Rata-rata Respon Tiap Eksperimen kekuatan tekan
Eksp Kekuatan Tekan ( Kg/Cm 2 )
y
n1 n2 n3 1 202.330 201.940 202.610 202.293 2 202.780 201.890 201.060 201.910 3 203.980 202.760 202.880 203.207 4 201.110 202.230 201.560 201.633 5 200.780 201.720 201.740 201.413 6 201.950 201.120 201.230 201.433 7 200.020 201.110 200.980 200.703 8 201.980 200.780 200.980 201.247 9 202.120 201.320 200.450 201.297Tabel 4.2. Tabel rata-rata respon tiap eksperimen Daya serap air
Eksp Daya serap air (%)
y
y1 y2 y3 1 5.660 5.450 5.650 5.587 2 5.230 5.250 5.220 5.233 3 5.760 5.570 5.660 5.663 4 5.460 5.650 5.440 5.517 5 5.670 5.770 5.680 5.707 6 5.780 5.880 5.800 5.820 7 5.670 5.680 5.700 5.683 8 5.770 5.800 5.790 5.787 9 5.890 5.780 5.830 5.833Kemudian data diolah dengan menggunakan Metode Eksperimen Taguchi 1.Perhitungan Kekuatan Tekan Paving block
a) Hasil pengolahan data Sudah Normal dan Homogen selanjutnya perhitungan
Didapatkan hasil sebagia berikut:
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan ANOVA Kekuatan tekan
Faktor Derajat
Bebas SS MS F hit F tabel SS' P
A 2 14.542 7.271 15.572 3.550 13.608 49.869 B 2 1.028 0.514 1.101 3.550 0.095 0.347 C 2 0.647 0.323 0.693 3.550 -0.287 -1.052 D 2 2.666 1.333 2.854 3.550 1.732 6.346 Residu 18 8.405 0.467 Total 26
b) Perhitungan Signal to Noise Ratio (Rasio S/N) Kekuatan tekan Nilai Rasio S/N untuk jenis karakteristik LTB adalah :
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan S/NR Kekuatan tekan
EKSP Faktor Kekuatan tekan (Kg/Cm2)
rerata S/NR A B C D n1 n2 n3 1 1 1 1 1 202.330 201.940 202.610 202.293 46.163 2 1 2 2 2 202.780 201.890 201.060 201.910 46.147 3 1 3 3 3 203.980 202.760 202.880 203.207 46.202 4 2 1 2 3 201.110 202.230 201.560 201.633 46.135 5 2 2 3 1 200.780 201.720 201.740 201.413 46.125 6 2 3 1 2 201.950 201.120 201.230 201.433 46.126 7 3 1 3 2 200.020 201.110 200.980 200.703 46.095 8 3 2 1 3 201.980 200.780 200.980 201.247 46.118 9 3 3 2 1 202.120 201.320 200.450 201.297 46.120
n n i yi n Log LTB N S _ 10 1 1 2c) Menghitung efek tiap faktor Kekuatan tekan
Tabel 4.5. Efek Nilai S/NR Tiap Faktor utama respon Kekuatan tekan
Level Faktor Kendali
A B C D 1 46.171 46.131 46.136 46.136 2 46.129 46.130 46.134 46.123 3 46.111 46.150 46.141 46.152 Difference -0.018 -0.020 0.002 0.015 Rank 3 4 2 1
Gambar 4.1. Grafik S/NR Faktor utama respon Kekuatan tekan
Formulasi terbaik didapat dari pemilihan nilai RasioS/N dengan level faktor yang paling besar (Belavendram, 1995), sehingga didapatkan formulasi A1 B3 C3 D3.
2. Perhitungan Daya Serap Air Paving Block
a) Hasil pengolahan data Sudah Normal dan Homogen selanjutnya perhitungan dengan ANOVA
Didapatkan hasil sebagia berikut:
Tabel 4.6. Hasil perhitungan ANOVA Daya serap air
Faktor Derajat
Bebas SS MS F hit F tabel SS' P
A 2 0.351 0.176 34.307 3.550 0.341 36.456 B 2 0.211 0.105 20.598 3.550 0.201 21.452 C 2 0.204 0.102 19.947 3.550 0.194 20.739 D 2 0.077 0.038 7.509 3.550 0.067 7.124 Residu 18 0.092 0.005 Total 26
b) Perhitungan Signal to Noise Ratio ( Rasio S/N) Daya serap air Nilai Rasio S/N untuk jenis karakteristik STB adalah :
n n i STBLognyi SNR101 2Tabel 4.7. Hasil perhitungan S/N R Daya serap air
EKSP Faktor Daya serap air (%)
Rerata S/NR A B C D n1 n2 n3 1 1 1 1 1 5.660 5.450 5.650 5.587 -14.901 2 1 2 2 2 5.230 5.250 5.220 5.233 -14.332 3 1 3 3 3 5.760 5.570 5.660 5.663 -15.019 4 2 1 2 3 5.460 5.650 5.440 5.517 -14.791 5 2 2 3 1 5.670 5.770 5.680 5.707 -15.084 6 2 3 1 2 5.780 5.880 5.800 5.820 -15.255 7 3 1 3 2 5.670 5.680 5.700 5.683 -15.048 8 3 2 1 3 5.770 5.800 5.790 5.787 -15.205 9 3 3 2 1 5.890 5.780 5.830 5.833 -15.275
Tabel 4.18. Efek Nilai S/N R Tiap Faktor Utama Respon Daya serap air
Level Faktor Kendali
A B C D 1 -14.750 -14.913 -15.120 -15.087 2 -15.043 -14.874 -14.799 -14.878 3 -15.176 -15.183 -15.050 -15.005 Difference -0.133 0.309 -0.321 0.082 Rank 3 1 4 2
Gambar 4.3. Grafik S/NR Faktor utama respon Daya serap air
Formulasi terbaik didapat dari pemilihan nilai S/NR dengan level faktor yang paling besar (Belavendram, 1995), sehingga didapatkan formulasi A1 B2 C2 D2.
e. Penentuan Level Faktor Optimal Menggunakan Multi Response Signal to Noise Ratio
(MRSN)
Perhitungan Multi Response Signal to Noise Ratio (MRSN) dilakukan karena kombinasi level faktor optimal dari variabel respon berbeda satu sama lain respon kekuatan tekan A1 B3 C3 D3 dan respon daya serap air A1 B2 C2 D2. Berdasarkan pertimbangan bahwa kekasaran permukaan relatif lebih penting daripada keausan pahat sehingga dipilih istilah lingustik tinggi dan sedang. Tingkat kepentingan relatif ditunjukkan oleh tabel linguistic term. Istilah tersebut dikonversikan ke dalam bilangan fuzzy. Berdasarkan tabel crips scores of fuzy number diperoleh respon kekuatan tekan 0,583 dan respon daya serap air 0,750.
Bobot kekuatan tekan = w1 = 0,583/(0,750 + 0,583) = 0,437. Bobot daya serap air = w2 = 0,750/(0,750 + 0,583) = 0,563.
Respon kekuatan tekan dan daya serap air menggunakan karakteristik mutu kombinasi LTB dan STB, sehingga seting parameter multirespon optimal ditentukan berdasarkan nilai MRSN terbesar yaitu 0,665 dengan kombinasi level faktor A1 B2 C2 D2.
f. Uji Beda
Uji beda dilakukan untuk membandingkan kualitas antara kondisi optimal hasil eksperimen konfirmasi dengan kondisi lapangan yang selama ini dikerjakan di industri.Pada Respon Kekuatan tekan didapat -ttabel ≤ thitung ≤ ttabel -2.7764 ≤ -7.0675 ≤ 2.7764 H0 diterima artinya tidak ada perbedaan rata-rata hasil eksperimen kekuatan tekan pada kondisi riil dan pada kondisi usulan hasil eksperimen. Untuk Respon Daya Serap air didapat thitung > ttabel (2538.874 > 2.7764) Ho ditolak artinya ada perbedaan rata-rata hasil eksperimen kualitas daya serap air pada kondisi riil dan pada kondisi usulan hasil eksperimen.
IV.SIMPULAN
Berdasarkan pengamatan dan pengolahan data maka didapat simpulan sebagai berikut: 1. Variasi yang optimal yang dapat menghasilkan tingkat kekuatan tekan paving block
berdasarkan analisis dengan metode Taguchi Rasio S/N didapatkan hasil dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 kg), B3(Komposisi semen 3 Kg), C3(Komposisi brangkal 1,5 kg) dan D3(Lama pengadukan 8 menit).
2. Variasi yang optimal yang mempengaruhi tingkat daya serap air paving block yang paling kecil berdasarkan analisis dengan metode Taguchi Rasio S/N didapatkan hasil dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 Kg), B2(Komposisi semen 2,5 Kg), C2(Komposisi brangkal 1 Kg) dan D2
3. Optimasi dari paving block terhadap kekuatan tekan dan daya serap air dengan metode MRSN berdasarkan seting parameter yang digunakan, didapatkan nilai MRSN terbesar yaitu 0,665 dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 Kg), B2(Komposisi semen 2,5 Kg), C2(Komposisi brangkal 1 Kg) dan D2( Lama pengadukan 6 Menit). Hal ini dibuktikan memiliki nilai kekuatan tekan yang paling besar sebesar 203,207 Kg/Cm2 dari kondisi awal sebesar 200 Kg/Cm2 dan memiliki nilai daya serap air sebesar 5,233 % dari kondisi awal sebesar 6 %.
V. DAFTAR PUSTAKA
[1] Moch.Husni Dermawan,2011.” Model Kuat Tekan,Porositas dan Ketahanan Aus Proporsi
Limbah Peleburan Besi dan Semen Untuk Bahan Dasar Paving block”. Jurusan Teknik
Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Negeri Semarang.
[2] Mulyati dan Saryeni Maliar,2015. “Pengaruh Penggunaan Fly Ash Sebagai Agregat
Terhadap Kuat Tekan Paving Block”. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut
Teknologi Padang.
[3] Musabbikhah, 2006, Optimasi Kekeasaran Brinell dan Vickers pada Produk Giboul Joint
dengan Prosedur MRSN, Jurnal Teknika ATW: Surakarta, edisi september.
[4] Nicolo Belavendram., 1999, Quality By Design, Second Edition, Prentice Hall, International. [5] Otto Sumarwoto, 1998, Ilmu Lingkungan dan Dampaknya, UGM Press.
[6] Peace, Glen Stuart. (1993). Taguchi Methods . Addison - Wesley Publishing Company. [7] Philip,J Ross,(1999),Taguchi Techniques for Quality Engineering,New York,Mc Graw-Hill
Book Co
[8 ] Suhardoko, Musabbikhah, Edy, Rancang bangun mesin pembuat paving block dengan
sistem hidrolik, TTG Diknas Jateng, 2006.
[9] Soejanto,I.,2009,Desain Eksperimen Dengan Metode Taguchi,Graha Ilmu,Yogyakarta. [10] Srie Subekti, dan Boedi Wibowo,2008.” Pemanfaatan Sludge Fly Ash Untuk Pembuatan
