PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLYPROPYLENE, KARET BAN BEKAS, DAN FLY ASH SEBAGAI BAHAN BAKU
DALAM PEMBUATAN PAVING BLOCK
SKRIPSI
CHAIRANI PUTRI HARAHAP 150801004
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLYPROPYLENE, KARET BAN BEKAS, DAN FLY ASH SEBAGAI BAHAN BAKU
DALAM PEMBUATAN PAVING BLOCK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
CHAIRANI PUTRI HARAHAP 150801004
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : Pemanfaatan Limbah Plastik Polypropylene, Karet Ban Bekas, dan Fly Ash Sebagai Bahan Baku Dalam Pembuatan Paving Block
Nama : Chairani Putri Harahap
Nomor Induk Mahasiswa : 150801004 Program Studi : Sarjana Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2019
Ketua Program Studi Pembimbing,
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc NIP: 195903101987031002 NIP: 196212231991031002
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLYPROPYLENE, KARET BAN BEKAS, DAN FLY ASH SEBAGAI BAHAN BAKU
DALAM PEMBUATAN PAVING BLOCK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2019
Chairani Putri Harahap 150801004
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya saya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriringkan salam kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kelak kita mendapatkan syafaatnya di hari akhir kelak. Aamiin.
Adapun penyelesaian Skripsi ini dengan judul “Pemanfaatan Limbah Plastik Polypropylene, Karet Ban Bekas, dan Fly Ash sebagai Bahan Baku dalam Pembuatan Paving Block” merupakan salah satu syarat penyelesaian studi Sarjana Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari dalam penyelesaian skripsi ini banyak mendapatkan arahan dan bimbingan, bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, ide, dorongan semangat serta doa yang tulus. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati, saya ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Timbangen Sembiring,M.Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, tenaga, bantuan baik moril maupun materi, serta saran-saran sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji dan Bapak Awan Maghfirah, S.Si. M,Si. Selaku ketua dan sekretaris departemen Fisika FMIPA USU, dan seluruh Staf Pengajar beserta Pegawai Administrasi di Departemen Fisika yang telah memberi ilmu yang sangat bermanfaat dan fasilitas selama masa perkuliahan.
3. Bapak Prof. Eddy Marlianto, M.Sc dan Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan dalam penulisan skripsi ini.
4. Kedua orang tua tercinta, untuk Ayahanda tercinta Maratua Husni Harahap dan Ibunda tercinta Atma Murni Sibuea, yang telah memberikan kasih sayang, perhatian, kepercayaan, dan dukungan moril maupun materil serta doa yang tak kunjung usai kepada saya. Kepada Adik tersayang Agung Setiawan Harahap dan Karina Hafiza Harahap serta kepada seluruh keluarga tercinta atas segala dukungan dan doa terbaik.
5. Abangda Yosatria Juanka Sibarani, selaku senior di Fisika USU yang selalu memberikan arahan, nasihat, dan membimbing serta membantu dalam proses penelitian ini, sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.
6. Sahabat “IMMI” yaitu Bella Elnanta Sembiring, Rona Cuana, dan Andika Pratama yang selalu mendengarkan keluh kesah, serta selalu menyemangati dan mendukung saya dalam setiap keadaan.
7. Keluarga SMARTHUMAN yang menjadi keluarga terbaik di kampus yang selalu membantu selama masa perkuliahan hingga akhir perkuliahan. Semoga kita sukses kedepannya.
8. Sajidah Chairi dan Tiara Fransisca yang merupakan teman Halaqah, dan telah sangat membantu dimasa-masa sulit.
9. Teman-Teman Asisten Lab Fisika Atom, terima kasih atas dukungan, motivasi, semangat, arahan, bantuannya selama masa perkuliahan ini.
10. Sahabat-Sahabat Halaqah, abang-abang dan kakak-kakak yang Allah pertemukan di LDK.
11. Keluarga Besar UKMI Al-Falak, Moeslem Scienctist Community.
12. Dan untuk orang-orang terkasih yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan serta motivasinya.
Semoga Allah mempertemukan kita surga-Nya kelak. Aamiin yaa Rabbal
‘Alamiin.
Skripsi ini sangat jauh dari kesempurnaan dan banyak kekurangan. Untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi saya dan pihak yang membacanya.
Medan, Juli 2019
Chairani Putri Hrp
PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK POLYPROPYLENE, KARET BAN BEKAS, DAN FLY ASH SEBAGAI BAHAN BAKU
DALAM PEMBUATAN PAVING BLOCK
ABSTRAK
Pembuatan paving block dengan memanfaatkan limbah plastik polypropylene, karet ban bekas, dan fly ash sebagai bahan baku telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik sifat fisis dan mekanik paving block yang terbuat dari limbah plastik polypropylene, karet ban bekas dan fly ash. Karet ban bekas, dicampur dengan serbuk polypropylene, dan fly ash yang telah di ayak dengan ayakan 100 mesh. Metode pencampuran yang dilakukan adalah manual blending.
Hasil pencampuran dicetak dengan alat kempa panas (hotpress) selama 15 menit dengan perbandingan variasi komposisi campuran polypropylene : fly ash : ban bekas yaitu 50% : 45% : 5%, 60% : 35% : 5%, 70% : 25% : 5%, 80% : 15% : 5%, 90% : 5% : 5%. Paving block kemudian di karakterisasi untuk menetukan sifat fisis (densitas, porositas, penyerapan air) dan mekanis (tekan, lentur, impak). Hasil karakterisasi sifat fisi menunjukkan bahwa nilai optimum densitas paving block yaitu sebesar 936 kg/m3 dengan campuran varasi polypropylene : fly ash : ban bekas 90% : 5% : 5%, dan mempunyai sedikit pori dengan nilai porositas yang rendah yaitu 1,288%, sehingga nilai penyerapan airnya juga kecil yaitu 1,376%. Hasil karakterisasi sifat fisis menunujukkan bahwa dengan penambahan polypropylene akan menghasilkan kerapatan paving block yang lebih baik. Hasil uji kuat tekan mempunyai nilai optimum pada variasi campuran polypropylene : fly ash : ban bekas 80% : 15% : 5% dengan nilai 19,64 MPa. Untuk hasil uji kuat lentur, pada variasi polypropylene : fly ash : ban bekas 90% : 5% : 5% adalah sebesar 23,26 MPa sedangkan hasil dari uji kuat impak untuk variasi tersebut sebesar 266,97x103 J/m2. Kata kunci : Fly Ash, Hot Press, Karet Ban Bekas, Paving Block, Polypropylene.
UTILIZATION OF POLYPROPYLENE WASTE PLASTIC, USED RUBBER TIRE, AND FLY ASH AS RAW MATERIAL OF PAVING
BLOCK ABSTRACT
Manufacture of paving block by utilizing polypropylene plastic waste, used tire rubber, and fly ash as raw material. The purpose of this research is to know the characteristics of the physical and mechanical properties of paving block made from polypropylene, used rubber tyre and fly ash. Used rubber tires, mixed with polypropylene powder, and fly ash that has been sifted with the Sieve 100 mesh. The method of mixing is manual blending. The result of the mixing is made with a hotpress for 15 minutes by composition of variation in the mixture of polypropylene : fly ash : used tires 50%: 45%: 5%, 60%: 35%: 5%, 70%: 25%: 5%, 80%: 15%: 5%, 90%: 5%: 5%. Paving blocks are characterized to determine the physical properties (density, porosity, water absorption) and mechanical properties (compressive strength, bending, Impact). Physical characterization results showed that the optimum density value of paving block is 936 kg/m3 with a mixture of polypropylene : fly ash: used Tires 90%: 5%: 5%, and has a little pore with low porosity value is 1.288%. So that the absorption value is 1.376%. Characteristic of physical properties results show that with the addition of matrix polypropylene can increase paving block density. Compressive strength results have the optimum value in the mixture of polypropylene: fly ash: used tires 80%: 15%: 5% with a compressive strength value is 19.64 MPa. As for bending test result for mixture of polypropylene:
fly ash: used tires 90%: 5%: 5% is 23.26 MPa While the result of impact strength test for the variation is 266.97x103 J/m2.
Key words : Fly Ash, Hot Press, Used Rubber Tires, Paving Block, Polypropylene.
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN SKRIPSI i
PERNYATAAN ORISINALITAS ii
PENGHARGAAN iii ABSTRAK v
ABSTRACT vi
DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
DAFTAR SINGKATAN xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 2
1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Batasan Masalah 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Polypropylene 4 2.2 Ban 6 2.3 Fly Ash 8 2.3.1 Karakteristik Fisik 8 2.3.2 Karakteristik Kimia 9 2.4 Paving Block 11
2.5 Karakteristik Sifat Fisis 13
2.5.1 Pengujian Densitas 13
2.5.2 Pengujian Porositas 14
2.5.3 Pengujian Daya Serap Air 14
2.6 Karakteristik Sifat Mekanik 15
2.6.1 Pengujian Kuat Tekan 15
2.6.2 Pengujian Kuat Lentur 15
2.6.3 Pengujian Kuat Impak 16
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu 17
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 17
3.2.1 Peralatan 17
3.2.2 Bahan-bahan 18
3.3 Prosedur Penelitian 19
3.3.1 Pembuatan Serbuk Polypropylene 19
3.3.2 Persiapan Bahan 19
3.3.3 Pembuatan Paving Block 19
3.3.4 Karakterisasi Sifat Fisis dan Sifat Mekanik 19
3.4 Variasi Komposisi Bahan 20
3.5 Diagram Alir Penelitian 21
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteristik Sifat Fisis 22
4.2.1 Pengujian Densitas 22
4.2.2 Pengujian Porositas 23
4.2.3 Pengujian Daya Serap Air 25
4.2 Karakteristik Sifat Mekanik 26
4.3.1 Pengujian Kuat Tekan 26
4.3.2 Pengujian Kuat Lentur 28
4.3.3 Pengujian Kuat Impak 29
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 31
5.2 Saran 31
DAFTAR PUSTAKA 32
LAMPIRAN 35
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
2.1 Karakteristik Polypropylene Murni 5
2.2 Karakteristik Ban 6
2.3 Bahan-Bahan Dalam Ban 7
2.4 Komposisi Bahan Ban Eropa 8
2.5 Kandungan Kimia Fly Ash 10
2.6 Sifat Fisika Paving Block 12
2.7 Faktor Koreksi Kuat Tekan Paving Block 13 3.1 Peralatan Dalam Pembuatan Paving Block 17 3.2 Peralatan Karakterisasi Paving Block 18
3.3 Bahan Yang Digunakan 18
3.4 Variasi Komposisi Bahan 20
4.1 Pengujian Densitas 22
4.2 Pengujian Porositas 24
4.3 Pengujian Daya Serap Air 25
4.4 Pengujian Kuat Tekan 26
4.5 Pengujian Kuat Lentur 28
4.6 Pengujian Kuat Impak 30
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
2.1 Rumus Bangun Polypropylene 5
2.2 Produksi Karet Alam 7
2.3 Butiran Fly Ash 9
4.1 Grafik hubungan densitas dengan variasi polypropylene 23 4.2 Grafik hubungan porositas dengan variasi polypropylene 24 4.3 Grafik hubungan daya serap air dengan variasi
polypropylene 25
4.4 Grafik hubungan kuat tekan dengan variasi
polypropylene 27
4.5 Grafik hubungan kuat lentur dengan variasi
polypropylene 29
4.6 Grafik hubungan kuat impak dengan variasi
polypropylene 30
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Lampiran
A Peralatan dan Bahan 36
B Data dan Contoh Perhitungan 41
Tahapan Penelitian 44
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polypropylene
PE = Polyethylane
HDPE = High Density Polyethylane LDPE = Low Density Polyethylane
DSC = Differential Scanning Calorimetry EPA = Environmental Protection Agency UTM = Universal Testing Machine
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pesatnya pertumbuhan penduduk khususnya di kota-kota besar di Indonesia selain membawa keuntungan dengan tumbuh dan berkembangnya kota-kota menjadi pusat kegiatan ekonomi, industri, sosial dan budaya juga membawa konsekuensi terjadinya kemunduran kualitas lingkungan hidup perkotaan berupa kebisingan, kemacetan lalu lintas dan pencemaran air, udara serta tanah yang disebabkan oleh limbah atau sampah industri dan rumah tangga (Kurniaty, 2011). Hasil penelitian Jenna Jambeck menyebutkan bahwa Indonesia menjadi negara kedua penghasil sampah plastik terbanyak di dunia, setelah Tiongkok yaitu sebesar 1,29 juta ton per tahun. (Jenna Jambeck, 2015).
Penanggulangan limbah plastik sudah banyak dilakukan yaitu dengan cara mendaur ulang sampah plastik menjadi barang yang dapat dipakai. Limbah plastik juga diaplikasikan dalam campuran bahan konstruksi seperti campuran dalam pembuatan beton, paving block, dan batu bata. Banyak penelitian yang telah dilakukan mengenai pemanfaatan limbah plastik dalam pembuatan beton atau paving block antara lain yaitu Yusuf Amran (2015) dalam pembuatan paving block konvensional dengan memanfaatkan limbah plastik sebagai filler. Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat plastik pada adukan paving terhadap peningkatan kuat tekan paving block. Penambahan serat plastik yang dilakukan yaitu 0,2%-0,8% dari volume dengan faktor air semen 0,50. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kuat tekan tertinggi terdapat pada penambahan serat 0,4% yaitu 41,38% dari paving normal.
Berdasarkan penelitian Fangyu Liu (2019) yaitu pembuatan beton dari serat polypropylene, fly ash, dan serbuk arang untuk melihat kapasitas tahan air. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat polypropylene pada ketahanan air dan pengaruh penambahan fly ash, serbuk arang pada kekuatan beton.
Hasil penelitian menujukkan bahwa dengan penambahan serat polypropylene maka ketahanan airnya meningkat. Jumlah air yang diserap oleh beton bertambah seiring
bertambahnya jumlah serat polypropylene yaitu dari 1732 g/m2 sampai 1858 g/m2. Penambahan serat polypropylene yang memiliki densitas 0,45 kg/m3 hingga 1,35 kg/m3 tidak banyak berpengaruh pada kuat tekan.
Penelitian yang dilakukan oleh Muhlis Hanafi (2018) mengenai pengaruh kuat tekan dan kuat lentur pada pembuatan beton dengan penambahan fiber polypropylene dan polymer polierta. Variasi penambahan fiber polypropylene yaitu 0,6 kg/m3 (1%) dan 1,2 kg/m3. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa penambahan fiber polypropylene akan mengurangi nilai kuat tekan yaitu dari 438,31 kg/cm2 atau sekitar 13,43% menjadi 434,6 kg/cm2 atau sekitar 12,47% dan meningkatkan nilai kuat lentur dari 58,05 kg/cm2 atau sekitar 10,25% menajdi 60,75 kg/cm2 atau sekitar 15,38%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa penambahan serat fiber polypropylene dapat mengurangi nilai kuat tekan dan meningkatkan nilai kuat lentur.
Beberapa Penelitian yang telah dilakukan yaitu memanfaatkan polypropylene sebagai filler dalam pembuatan paving block. Pada penelitian ini saya memanfaatkan polypropylene sebagai matriks dengan filler fly ash dan ban bekas dalam pembuatan paving block. Judul penelitian yang akan dilakukan yaitu “Pemanfaatan Limbah Plastik Polypropylene, Karet Ban Bekas, Dan Fly Ash Sebagai Bahan Baku Pembuatan Paving Block”. Penelitian ini fokus untuk mengetahui karakteristik sifat fisis dan sifat mekanik paving block berbahan baku polypropylene, fly ash dan ban bekas.
1.2 Perumusan Masalah
1. Apakah limbah plastik polypropylene yang dicampur dengan ban bekas dan fly ash dapat dibuat menjadi paving block ?
2. Bagaimanakah karakterisasi sifat fisis dan mekanik dari paving block yang dihasilkan ?
3. Bagaimana pengaruh variasi komposisi terhadap sifat fisis dan sifat mekanik?
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk memanfaatkan limbah plastik polypropylene, limbah fly ash, dan limbah karet ban bekas dalam pembuatan paving block.
2. Untuk mengetahui karakterisasi sifat fisis, dan mekanik dari paving block yang dihasilkan.
3. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi terhadap sifat fisis dan mekanik.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat mengurangi limbah plastik, fly ash, dan ban bekas yang berguna dalam menghasilkan paving block. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan bahan alternatif di masa mendatang.
1.5 Batasan Masalah
1. Bahan yang digunakan adalah Polypropylene sebagai matriks.
2. Bahan pengisi yang digunakan adalah fly ash dan serat ban bekas.
3. Metode Pencampuran menggunakan Manual Blending.
4. Pembuatan paving block menggunakan Hot Press.
5. Suhu yang digunakan dalam pembuatan paving block adalah 175℃.
6. Paving block dicetak dengan ukuran 100 mm x 20 mm x 10 mm.
7. Karakterisasi paving block adalah Uji Fisis meliputi densitas, porositas, daya serap air. Uji Mekanik meliputi kuat tekan, kuat lentur, dan kuat impak.
8. Terdapat lima variasi komposisi antara matriks dan filler (polypropylene : fly ash : karet ban bekas) yaitu variasi I (50%:45%:5%), variasi II (60%:35%:5%), variasi III (70%:25%:5%), variasi IV (80%:15%:5%), dan variasi V (90%:5%:5%).
9. Filler fly ash diayak dengan ayakan 100 mesh, dan karet ban bekas dipotong ukuran 0,5 cm x 0,5 cm.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polypropylene
Polypropylene (PP) merupakan sebuah polimer termoplastik yang banyak dipakai dalam industri plastik. Penggunaan yang luas dikarenakan sifat mampu cetaknya yang baik, dan faktor penyusutan yang lebih kecil dibandingkan dengan polyethylene (PE). Perbandingan sifat meliputi, ketelitian dimensi, kekuatan, kekerasan, berat jenis, ketahanan melar, ketahanan panas, ketahanan cuaca, dan ketahanan retak, polypropylene (PP) memiliki sifat yang lebih baik dibandingkan dengan high density polyethylene (HDPE) dan low density polyethylene (LDPE) (Surdia dan Saito, 2000).
Elastomer mempunyai sifat elastis tetapi tak lunak dengan panas sedangkan termoplastik seperti PP (Polypropylene), mempunyai sifat keras, bisa dilunakkan dengan panas dan mencair pada suhu tinggi. Sifat plastik yang mencair pada suhu tinggi tersebut, apabila digabungkan dengan bahan pengisi atau filler akan menghasilkan sebuah produk panel yang baru (Rohmad, 2013). Produk komposit plastik yang akan dihasilkan bergantung pada perbandingan antara jumlah matrik plastik dan jumlah filler yang digunakan. Menurut Soleimani dkk (2012) semakin besar jumlah matrik plastik maka akan meningkatkan kekuatan komposit.
Bost (1980) dalam Syarief et al., (1989) menyatakan bahwa sifat-sifat utama dari polipropilena yaitu :
1. Ringan ( Kerapatan 0,9 g/cm3), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalam bentuk film.
2. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari Polyethylene (PE). Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu 30oC mudah pecah sehingga perlu ditambahkan PE atau bahan lain untuk memperbaiki ketahanan terhadap benturan,
3. Lebih kaku dari PE dan tidak gampang sobek sehingga lebih mudah dalam penanganannya,
4. Permeabilitas uap air rendah, permeabilitas gas sedang,
5. Tahan terhadap suhu tinggi sampai dengan 150oC, 6. Titik lelehnya cukup tinggi pada suhu 170oC,
7. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Tidak terpengaruh oleh pelarut pada suhu kamar kecuali HCl,
8. Pada suhu tinggi Polipropilena akan bereaksi dengan benzene, siklena, toluena dan asam nitrat kuat.
Adapun rumus bangun polipropilena seperti yang terlihat pada Gambar 2.1
CH CH CH
| | | -C - CH - C - CH - C - CH -
| | | H H H
Gambar 2.1 Rumus Bangun Polipropilena
Karakteristik Polipropilena Murni menurut Callister (1997) adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Karakteristik Polipropilena Murni
Deskripsi Nilai
Densitas (gr/cm3) 0,90-0,91
Suhu melunak (℃) 150
Titik lebur (℃) 175
Kristalinitas (%) 60-70
Indeks fluiditas 0,2-2,5
Modulus of elasticity (kg/cm2) 11000-13000
Tahanan volumetrik (Ohm/cm2) 1017
Konstanta dielektrik (60-108 cycles) 2,3
Permeabilitas gas-Nitrogen 4,4
Oksigen 2,3
Gas karbon 92
Uap air 600
Konduktivitas (W/mK) 0,12
Elongation (%) 100-600
Tensile Strength (MPa) 31,0-41,4
Sumber: Callister, 1997
Polypropylene termasuk jenis plastik olefin dan merupakan polymer dari propylene. Diantara material plastik lainnya, polypropylene memiliki kerapatan yang paling rendah, yaitu berkisar antara 0,9-0,915 dengan titik leleh yang tinggi (165-
170℃). Polypropylene adalah salah satu jenis plastik yang banyak diproduksi dan penggunaannya dalam berbagai bentuk, salah satu contohnya pada gelas kemasan air mineral. Selain ringan, mudah dibentuk, cukup keras dan tahan terhadap zat kimia, sifatnya juga transparan dan tembus cahaya. Polypropylene merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang sehingga memiliki potensi sebagai matriks dalam pembuatan komposit. Melihat sifat plastik yang tidak mudah terurai secara biologis dapat menyebabkan dampak buruk bagi lingkungan, kemungkinan terbaiknya adalah dengan mendaur ulang pemanfaatannya menjadi produk lain (Yulianto, 2018). Jun dan Juwono (2010) melakukan studi perbandingan sifat mekanik polypropylene murni dan daur ulang komersial. Pengujian termal dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC) menunjukkan bahwa PP murni dan PP daur ulang komersial tidak menyebabkan perubahan titik leleh yang signifikan (berada pada kisaran 160-163
℃).
2.2 Ban
Ban terdiri dari bahan karet atau polimer yang sangat kuat diperkuat dengan serat-serat sintetik dan baja yang sangat kuat yang menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat-sifat unik seperti kekuatan tarik yang sangat kuat, fleksibel, ketahanan pergeseran yang tinggi (Bujang B.K.Huat, 2004).
Karet Ban memiliki kandungan karet alam 44,32%, campuran butadiene 15,24%, minyak aromatic 1,85%, unsur karbon hitam 30,47%, stearic acid 1,07%, antioksidan 0,83%, dan sulfur 1,42% (Balaguru dkk, 2011).
Karakteristik Ban menurut Kanury (1982) ditunjukkan pada Tabel 2.2 sebagai berikut :
Tabel 2.2 Karakteristik Ban
Sifat Nilai
Densitas pada suhu (gr/cm3) 1,1
Konduktivitas (W/mK) 0,35
Ketahanan Panas (J/kg.K) 1417
Temperatur Pyrolysis (K) 653
Sumber: Kanury, 1982
Ban terdiri dari tiga komponen utama yaitu karet, baja, dan serat. Untuk menggiling ban menjadi serbuk karet dilakukan dengan proses Ambien atau
cryogenic grinding. Karet memberikan kontribusi terbesar bahan ban (lebih kurang 60% berat). Ban adalah material komposit, biasanya dari karet alam / karet isoprena yang digunakan untuk ban truk dan ban mobil penumpang seperti pada sabuk tapak, sidewall, carcassply, dan innerliner. Ada perbedaan jumlah karet stirena butadiena yang digunakan pada ban truk, dimana jumlah karet stirena butadiene lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan karet styrene butadiene pada carcassply, dasar tapak (Carl Thodesen, 2009).
Gambar 2.2 Produksi karet alam (Situs Kimia Indonesia)
Sebuah ban mengandung 30 jenis karet sintesis, delapan jenis karet alam delapan jenis karbon hitam, tali baja, polyester, nilon, manik-manik baja, silika dan 40 jenis bahan kimia, minyak dan pigmen (Exposure Research, 2009). Enviromental Protection Agency (EPA) mengidentifikasikan bahwa di dalam sebuah ban mempunyai bahan campuran dan material seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Bahan-Bahan Dalam Ban (Exposure Research, 2009)
No. Bahan No. Bahan
1 Aceton 15 Pigment
2 Nickel 16 Manganese
3 Aniline flame retardants 17 Polyester
4 Phenol 18 Chloroethane Isobutyl
5 Barium 19 Methyl
6 Polycyclic aromatic 20 Cobalt
7 Benzothiazole 21 Arsenic
8 Methyl ethyl ketone 22 Isoprene 9 Styrene –butadiene 23 Benzene
10 Chromium toluene 24 Lead
11 Copper 25 Cadmium
12 Halogenated 26 Mercury
13 Nylon 27 Rayon
14 Latex 28 Naphthalene
Sumber: Exposure Research, 2009
Ban bekas mempunyai komposisi diantaranya adalah : 1. Karet alam dan karet sintetis .
2. Filler Penguat.
3. Minyak.
4. Antioksidan.
5. Zinc oksida 6.Akselerator
7. Sulfur (Lievana Emilliano Julian, 2005).
Komposisi dari ban-ban di Negara Eropa adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 2.4
Tabel 2.4 Komposisi Bahan Ban Eropa
Bahan Mobil (%) Truk (%)
Karet 48 43
Karbon 22 21
Logam 15 27
Tekstil 5 -
Zinc 1 2
Sulfur 1 1
Bahan Aditif 8 6
Sumber : Lievana Emilliano Julian, 2005
Menurut (Wik dan Dave, 2009, Xiaolin, 2010) Karet ban komposisinya terdiri dari 40-60% karet polimer, agen penguat seperti karbon black (20-35%), minyak aromatik extender (15-20%), bahan vulkanisasi aditif (4%, sebagai contoh zink oksida, benzothiazole dan turunannya); antioksidan (1%); dan bahan pembantu processing (<1%, seperti plastizer dan softener).
2.3 Fly Ash
Fly ash (abu terbang) dan silica fume merupakan bahan penambah yang berguna untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanik dari beton. Abu terbang dan silica fume dapat dikelompokan sebagai bahan pozzolan, nama pozzolan berasal dari nama kota di Italy (Pozzuoli) yang menghasilkan bahan perekat alami (Sugiyanto, 2000).
2.3.1 Karakteristik Fisik
Fly ash merupakan limbah pembakaran batubara yang terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Ukuran partikel fly ash hasil pembakaran batubara lebih kecil dari 0,075 mm dan memiliki kerapatan berkisar antara 2100 sampai 3000kg/m3. Menurut penelitian Inas Liana Ria (2014), berat jenis fly ash sebesar 2,22. Adapun sifat-sifat fisiknya antara lain :
1. Berwarna abu-abu keputihan
2. Ukuran butir berkisar antara 0,005 – 0,074 mm.
Gambar 2.3 Butiran Fly Ash
2.3.2 Karakteristik Kimia
Komponen utama dari fly ash batubara yang berasal dari pembangkit listrik adalah silikat (SiO2) ± 52,00%, alumina (Al2O3) ± 31,86%, besi oksida (Fe2O3) ± 4,89%, dan magnesium (mgO) ± 4,66% sisanya adalah karbon, kalsium, dan belerang. Sifat kimia dari fly ash dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanannya serta penanganannya. Menurut ASTM C.618, terdapat dua jenis abu terbang, kelas F dan kelas C. Untuk kelas F dihasilkan dari pembakaran batubara jenis antrasit atau bituminous, sedangkan kelas C dari batubara jenis lignite atau subituminous. Sedangkan dalam SK SNI S-15-1990-F, spesifikasi abu terbang sebagai bahan tambahan untuk campuran beton disebutkan ada 3 jenis abu terbang, yaitu :
1. Abu terbang kelas F, ialah abu terbang yang dihasilkan dari pembakaran batubara jenis antrasit pada suhu 1560ºC
2. Abu terbang kelas N, ialah hasil kalsinasi dari pozzolan alam, misalnya tanah diatone, shale, tuft, dan batu apung
3. Abu terbang kelas C, adalah hasil dari pembakaran lignit atau batubara dengan kadar karbon sekitar 60%; abu terbang ini mempunyai sifat seperti semen dengan kadar kapur di atas 10%.
Campuran beton dengan menggunakan fly ash kelas F memiliki ikatan lebih baik daripada menggunakan fly ash kelas C dikarenakan fly ash tipe C dihasilkan dari pembakaran batubara muda, sedangkan fly ash tipe F dihasilkan dari pembakaran batubara antrasit dan fly ash tipe C memiliki karakteristik ringan dan berwarna lebih terang dari fly ash tipe F (Standar ASTM C.618).
Tabel 2.5 Kandungan Kimia Fly Ash
Senyawa Kimia Jenis F Jenis N
Oksida Silika (SiO2) + Oksida Alumina
(Al2O3) + Oksida Besi (Fe2O3), minimum % 70,0 50,0 Trioksida Sulfur (SO3), maksimum % 5,0 5,0
Kadar Air, maksimum % 3,0 3,0
Kehilangan Panas, maksimum % 6,0 6,0
Sumber: Tri Mulyono, 2003
Penggunaan fly ash dalam campuran beton memiliki berbagai keuntungan, yaitu : 1. Meningkatkan workability adukan beton
2. Mengurangi panas hidrasi
3. Mengurangi biaya pekerjaan beton
4. Mempertinggi daya tahan terhadap serangan sulfat
5. Mempertinggi daya tahan terhadap serangan reaksi alkali-silika 6. Mempertinggi usia beton
7. Mempertinggi kekuatan tekan beton 8. Mempertinggi keawetan beton 9. Mengurangi penyusutan
10. Mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton.
Kelemahan penggunaan fly ash pada campuran beton :
1. Proses pengerasan dan penambahan kekuatan beton agak lambat akibat reaksi pozzolan dari fly ash
2. Pengendalian mutu harus lebih sering dilakukan, karena mutu fly ash sangat tergantung pada proses pembakarannya (suhu) dan jenis batubaranya. (Tri Mulyono, 2003)
2.4 Paving Block
Paving block merupakan bahan bangunan yang banyak digunakan untuk tempat parkir, halaman, trotoar ataupun taman kota. Bahan baku pembuatan paving block yaitu semen, pasir dan air dengan komposisi kimia yang terkandung di dalamnya antara lain SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO dan H2O. Silikon dioksida merupakan senyawa berbentuk kristal yang tidak larut dalam air pada temperatur ruang serta memiliki kekuatan tekan dan kekuatan tarik yang tinggi (Hambali, 2013).
Paving block merupakan produk bahan bangunan dari semen yang dapat digunakan sebagai salah satu alternatif penutup atau pengerasan permukaan tanah.
Paving block juga dikenal dengan sebutan bata beton (concrete block) atau cone block. Pada umumnya paving block dipakai untuk tempat parkir, halaman atau untuk jalan lingkungan. Paving block harus memenuhi kualitas sebagai bahan bangunan yang akan digunakan sebagai pelapis perkerasan jalan. Kekuatan tekan merupakan salah satu karakteristik kualitas yang harus dimiliki paving block. Jika memiliki kuat tekan yang tinggi maka kualitas paving block juga akan semakin baik (Muliyasih, 2011).
Paving block memiliki aneka bentuk dan ketebalan. Pada umumnya paving block dibuat dengan panjang antara 200-250 mm dan lebar antara 100-112 mm.
Sedangkan ketebalan paving block yang sering digunakan berkisar antara 60-100 mm (Andre, 2012).
Mutu suatu paving block harus memenuhi persyaratan SNI 03-0691-1996 tentang Bata Beton untuk Lantai adalah sebagai berikut :
1. Sifat tampak paving block untuk lantai harus mempunyai bentuk yang rata, bagian sudut dan rusuknya tidak mudah direpihkan dengan kekuatan jari tangan, tidak terdapat cacat dan retak-retak.
2. Bata beton harus memiliki tebal minimum 60 mm dengan toleransi +8%.
3. Paving block untuk lantai yang diuji dengan natrium sulfat tidak boleh cacat, ataupun kehilangan berat (maksium 1%wt loss yang diperbolehkan).
4. Paving block untuk lantai harus mempunyai sifat fisika seperti pada Tabel 2.6 berikut ini
Tabel 2.6 Sifat Fisika Paving Block
Mutu Kegunaan Kuat tekan (MPa)
Ketahanan aus (mm/menit)
Penyerapan air maks Rata2 Min Rata2 Min (%) A Perkerasan
jalan
40 35 0,090 0,103 3
B Tempat parkir mobil
20 17,0 0,130 0,149 6 C Pejalan kaki 15 12,5 0,160 0,184 8
D Taman kota 10 85 0,219 0,251 10
Sumber: Standar Nasional Indonesia 03-0691-1996 : Bata Beton/Paving Block
Paving block adalah komposisi bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidrolis sejenis, air, dan agregat halus dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya yang tidak mengurangi mutu bata beton tersebut ( SNI 03-0691-1996). Klasifikasi paving block adalah sebagai berikut :
1. Paving block mutu A : digunakan untuk jalan
2. Paving block mutu B : digunakan untuk pelataran parkir 3. Paving block mutu C : digunakan untuk pejalan kaki
4. Paving block mutu D : digunakan untuk taman dan penggunaan lain
Menurut British Standart 6717 Part I 1993 tentang Precast Concrete Paving Blocks, spesifikasi untuk paving block antara lain sebagai berikut :
1. Paving block mempunyai ketebalan yang tidak kurang dari 60 mm.
2. Ketebalan paving block yang sering digunakan yaitu 60 mm, 65 mm, 80 mm dan 100 mm.
3. Paving block dengan bentuk persegi panjang mempunyai panjang 200 mm dan lebar 100 mm.
4. Tali air yang terdapat di seputar badan paving block sebaiknya mempunyai lebar yang tidak lebih dari 7 mm.
5. Toleransi dimensi pada paving block yang diperbolehkan yaitu : 6. Panjang ± 2 mm
7. Lebar ± 2 mm 8. Tebal ± 3 mm
9. Faktor koreksi untuk kuat tekan pada paving block menurut ketebalannya sesuai dengan Tabel 2.7.
Tabel 2.7 Faktor Koreksi Kuat Tekan Paving Block
Faktor koreksi untuk kuat tekan paving block Ketebalan paving block (mm) Faktor koreksi
Paving block datar Paving block bertali air
60 atau 65 1.00 1.06
80 1.12 1.18
100 1.18 1.24
Sumber: British Standard 6717 : Part 1 : 1993 Precast Concrete Paving Blocks Part 1 Specification for Paving Blocks, 1993
2.5 Karakteristik Sifat Fisis 2.5.1 Pengujian Densitas
Massa jenis atau disebut juga dengan istilah rapat massa adalah perbandingan antara massa suatu zat dengan volumenya. Massa jenis merupakan ciri khas setiap zat. Oleh karena itu zat yang berbeda jenisnya pasti memiliki massa jenis yang berbeda pula. Massa jenis zat dapat diukur. Secara matematis, massa jenis zat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
𝜌 =𝑚𝑣 (2.1)
Dengan:
ρ = massa jenis beton (kg/m3) m = massa beton (kg)
V = volume beton (m3)
Berat jenis suatu bahan ialah perbandingan antara rapat massa bahan itu terhadap rapat massa air dan sebab itu berupa bilangan semata tanpa satuan. Istilah berat jenis sebenarnya merupakan istilah keliru karena tidak ada sangkut pautnya dengan gravitasi. Lebih tepat disebut rapat relatif karena lebih memperjelas konsepnya. (Sears, 1982)
2.5.2 Pengujian Porositas
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total beton. Besarnya persentase ruang-ruang kosong atau besarnya kadar pori yang terdapat pada beton dan merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kekuatan beton. Pori-pori beton biasanya berisi udara atau berisi air yang saling berhubungan dan dinamakan dengan kapiler beton. Kapiler beton akan tetap ada walaupun air yang digunakan telah menguap, sehingga kapiler ini akan mengurangi kepadatan beton yang dihasilkan. Dengan bertambahnya volume pori maka nilai prositas juga akan semakin meningkat dan hal ini memberikan pengaruh buruk terhadap kekuatan beton.
Ada dua jenis porositas yaitu porositas tertutup dan porositas terbuka.
Porositas tertutup pada umumnya sulit untuk ditentukan pori tersebut merupakan rongga yang terjebak di dalam padatan dan serta tidak ada akses ke permukaan luar, sedangkan porositas terbuka masih ada akses ke permukaan luar walaupun rongga tersebut ada ditengah-tengah padatan. Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka dan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
%P= 𝜌 𝑎𝑖𝑟 𝑥 𝑉𝑡𝑀𝑏−𝑀𝑘 x 100% (2.2) Dengan:
P = Porositas (%)
Mb = Massa basah sampel setelah direndam selama ±24 jam (kg) Mk = Massa kering sampel (kg)
Vt = Volume total sampel (m3) ρair = Massa jenis air (kg/m3)
2.5.3 Pengujian Daya Serap Air
Daya serap air (water absorbtion) merupakan salah satu parameter yang sangat penting untuk mengetahui kekuatan dan kualitas papan komposit yang dihasilkan. Daya serap air yang kecil dimana jumlah pori-pori pada permukaan sedikit dan rapat. Dan untuk mengetahui besarnya penyerapan air diukur dan dihitung menggunakan rumus (Lawrence H.VanVlack, l989), yaitu:
Daya serap air =𝑀𝑏−𝑀𝑘
𝑀𝑘 𝑥 100% (2.3) Dengan:
Mb = Massa basah sampel setelah direndam selama ±24 jam (kg) Mk = Massa kering sampel (kg)
2.6 Karakteristik Sifat Mekanik 2.6.1 Pengujian Kuat Tekan
Secara matematis, besar kuat tekan suatu bahan dirumuskan dengan:
𝜎 =𝐹𝑚𝑎𝑥𝐴 (2.4)
Dengan:
𝜎 = kuat tekan (N/m2)
𝐹𝑚𝑎𝑥 = beban tekan maksimum (N) A = luas penampang (m2)
2.6.2 Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Pengujian kekuatan lentur ini juga bertujuan untuk mengetahui sifat keelastisan suatu bahan. Pada permukaan bagian atas yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada bagian permukaan bawah akan terjadi tarikan.
Pada pengujian ini pembebanan yang diberikan adalah tegak lurus terhadap arah sampel dengan tiga titik lentur. Pada pengujian ini bila diberi beban maka permukaan bawah akan memanjang dan terjadi pelengkungan sampel akibat regangan tarik dan regangan tekan. Besarnya pelengkungan pada titik tengah sampel dinamakan defleksi. Pengukuran kekuatan uji lentur menggunakan standar ASTM C-31-91. Kuat lentur beton dapat diperoleh dengan rumus :
𝐹𝑙𝑡 = 3𝑏𝑑3𝑃𝐿2 (2.5) Dengan :
𝐹𝑙𝑡 = Kuat lentur (Nm-2) b = Lebar sampel (m) P = Gaya penekanan (N) d = Tebal (m)
L = Jarak antar dua penumpu (m)
2.6.3 Pengujian Kuat Impak
Kuat impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui suatu kegetasan bahan. Kekuatan material terhadap beban kejut yang dapat diketahui dengan cara melakukan uji impak. Dari hasil pengujian akan diperoleh tingkat kegetasan material tersebut. Matriks dan filler memiliki peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan fisis dari komposit. Kekuatan impak komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit tergantung pada ikatan antara molekulnya, semakin kuat ikatan antar molekulnya maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.
Secara umum metode pengujian impak ini dilakukan dengan dua metode yaitu metode charpy dan izod. Dimana metode charpy adalah pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar, dana rah pembebanan berlawanan dengan arah takikan.
Sedangkan metode izod adalah pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi dan pembebanan searah dengan takikan.
Penelitian ini dilakukan dengan metode Izod.
Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi serap (Es) dengan luas penampang (A).
𝐼𝑠 = 𝐸𝑠𝐴 (2.6)
Dengan:
Is = Kekuatan impak (J/m2) Es = Energi serap (J) A = Luas penampang (m2)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia USU, pada bulan Februari hingga Mei 2019.
3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian 3.2.1 Peralatan
Adapun peralatan yang digunakan dalam peneltian ini dirangkum pada Tabel 3.1 dan 3.2 :
Tabel 3.1 Peralatan dalam Pembuatan Paving Block
No Nama Alat Fungsi
1 Gunting Untuk memotong Aqua gelas
polypropylene dan karet ban bekas
2 Beaker Glass 500mL Wadah untuk melarutkan
polypropylene dan xylene
3 Gelas Ukur 100 mL Untuk mengukur banyak larutan xylene yang dibutuhkan
4 Blender Untuk menghaluskan
polypropylene menjadi serbuk
5 Batang Pengaduk Untuk mengaduk campuran
polypropylene dan xylene
6 Hot Plate Untuk melarutkan polypropylene
dan xylene
7 Ayakan 100 mesh Untuk mengayak fly ash sehingga berukuran 100 mesh
8 Sendok Makan
Sebagai alat bantu dalam memindahkan polypropylene, karet ban bekas, dan fly ash
9 Baskom Ukuran Kecil Sebagai wadah untuk
mencampurkan semua bahan
10 Timbangen Digital Untuk menimbang berat bahan
sesuai komposisi yang dibutuhkan 11 Cetakan ukuran 10 cm x 2 cm x 1 cm Untuk mencetak sampel paving
block
12 Hot Press Sebagai alat dalam pembuatan
paving block
Tabel 3.2 Peralatan Karakterisasi Paving Block
No Nama Alat Fungsi
1 Universal Testing Machine Untuk mengetahui nilai tekan dan lentur paving block
2 Alat Uji Impak Izod Gotech Untuk mengetahui nilai impak paving block
3.2.2 Bahan-bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam peneltian ini dirangkum pada Tabel 3.3 :
Tabel 3.3 Bahan Yang Digunakan dalam Pembuatan Paving Block
No Nama Bahan Fungsi
1 Aqua gelas polypropylene Matriks
2 Fly Ash Filler
3 Karet Ban Bekas Filler
4 Xylene Bahan tambahan untuk membuat
serbuk polypropylene
5 Sarung Tangan Untuk melindungi tangan dari
bahan xylene
6 Masker Untuk melindungi pernafasan dari
bau aromatic xylene
7 Wax Agar sampel tidak lengket di
cetakan
8 Alumunium foil Untuk melapisi plat besi cetakan
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Serbuk Polypropylene
Potong gelas AQUA jenis Polyproylene dengan ukuran 1 cm x 1 cm, kemudian dipanaskan diatas hotplate dengan menambahkan xylene dengan komposisi polypropylene : xylene yaitu 1 gram : 5 mL. Setelah bercampur antara larutan polypropylene dan xylene, biarkan hingga setengah mengeras. Setelah larutan mengeras, blender hingga menjadi serbuk polypropylene.
3.3.2 Persiapan Bahan
Potong ban bekas dengan ukuran 0,5cm x 0,5cm. Siapkan Fly Ash, ayak dengan ayakan ukuran 100 mesh. Siapkan serbuk polypropylene.
3.3.3 Pembuatan Paving Block
Serbuk polypropylene, serat ban bekas, dan fly ash dicampur dengan komposisi seperti Tabel 3.4 kemudian di aduk agar homogen. Disediakan cetakan yang berukuran 10 cm x 2 cm x 1 cm. Cetakan tersebut diletakkan diatas plat besi yang telah dilapisi aluminium foil yang dilumuri oleh wax. Kemudian tuangkan campuran homogen kedalam cetakan. Cetakan dimasukkan ke dalam hot press. Dinyalakan hot press dengan suhu 175oC. Ditunggu hingga 15 menit. Keluarkan cetakan dari hot press. Cetakan dibuka. Kemudian diisi kembali dengan sisa bahan campuran. Setelah itu cetakan ditimpa kembali dengan plat besi yang telah dilapisi aluminium foil yang telah dilumuri wax. Cetakan dimasukkan kembali ke dalam hot press dengan suhu 175oC. Ditunggu selama 30 menit. Setelah itu, dimatikan hot press. Ditunggu hingga dingin. Kemudian sampel yang telah dihasilkan dapat dilepas dari cetakan. Sampel tersebut berukuran 10 cm x 2 cm x 1 cm.
3.3.4 Karakterisasi Sifat Fisis dan Sifat Mekanik
Selanjutnya sampel paving block disiapkan untuk di karakterisasi sifat fisis yaitu uji densitas, uji porositas dan uji daya serap air dengan merendam sampel selama ±24 jam, dan karakterisasi mekanik dengan melakukan uji kuat tekan dan uji kuat lentur menggunakan Universal Testing Machine (UTM), uji impak menggunakan Seperangkat Uji Impak Izod Gotech.
3.4 Variasi Komposisi Bahan
Variasi komposisi bahan dalam pembuatan paving block ditunjukkan pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Variasi Komposisi Bahan
Serbuk Polypropylene (%) Fly Ash (%) Ban Bekas (%)
50 45 5
60 35 5
70 25 5
80 15 5
90 5 5
3.5 Diagram Alir Penelitian
Rangkaian penelitian ini berdasarkan diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 3.1
Limbah Polypropylene (Aqua Gelas)
Ban Bekas (Dipotong kecil 0,5cm)
Penimbangan
Pencampuran
Pencetakan
Pengempaan dengan Hotpress (175 C)o
Sampel
Analisa
Kesimpulan
Fly Ash
(Diayak dengan ayakan 100 mess)
Penghalusan Polypropylene
Serbuk Polypropylene
Pengujian
Uji Fisis : Densitas Porositas Penyerapan Air
Uji Mekanik : Uji Tekan Uji Lentur Uji Impak
Hasil
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Paving Block berbahan dasar polypropylene sebagai matriks, fly ash dan karet ban bekas sebagai filler bertujuan untuk mengetahui karakteristik sifat fisis dan mekanik. Diharapkan paving block tersebut memiliki nilai kuat tekan dan kuat lentur yang optimum dibandingkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya serta memiliki sifat tahan air yang baik. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap sampel paving block berbahan polypropylene, fly ash, dan ban bekas. Maka diperoleh data dan hasil analisis.
4.1 Karakteristik Sifat Fisis 4.1.1 Pengujian Densitas
Pengujian densitas dilakukan pengukuran massa setiap satuan volume.
Semakin tinggi densitas suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya, maka diperoleh hasil pengukuran densitas seperti pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengujian Densitas
Sampel Massa (kg) Volume (m3) Densitas (kg/m3) 1 3,000 x 10-3 6,451 x 10-6 0,465 x 103 2 4,000 x 10-3 7,091 x 10-6 0,564 x 103 3 2,760 x 10-3 6,704 x 10-6 0,412 x 103 4 4,760 x 10-3 6,684 x 10-6 0,712 x 103 5 4,360 x 10-3 4,659 x 10-6 0,936 x 103
GRAFIK DENSITAS VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.1 Grafik hubungan densitas dengan variasi polypropylene
Gambar 4.1 menunjukkan bahwa terjadi kenaikan nilai densitas dalam setiap penambahan polypropylene dari 0,465 g/cm3 sampai 0,936 g/cm3. Nilai terbesar terdapat pada campuran polypropylene 90% yaitu sebesar 0,936 gr/cm3. Sedangkan densitas terendah terdapat pada campuran 50% yaitu sebesar 0,564 gr/cm3. Namun terjadi penurunan kembali pada variasi 70% hal ini dapat disebabkan karena pencampuran yang kurang baik sehingga fly ash kurang terdistribusi secara merata.
Namun secara keseluruhan densitas mengalami kenaikan seiring bertambahnya polypropylene. Penelitian yang dilakukan oleh Lairenlakpam (2017) yaitu pembuatan batu bata dari pasir dan limbah plastik dengan suhu 200℃. Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa densitas dari batu bata dengan penambahan plastik lebih rendah yaitu 15,27 kg/m3 dibandingkan dengan batu bata normal tanpa penambahan plastik yaitu 20,43 kg/m3. Kepadatan batu bata dengan menggunakan limbah plastik lebih rendah, sehingga dapat mengurangi beban mati bangunan (dead load). Pengurangan beban mati bangunan dapat menurunkan biaya konstruksi.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Densitas (gr/cm3 )
%Polypropylene
4.1.2 Pengujian Porositas
Porositas dapat didefenisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total paving block. Dari pengujian porositas diperoleh hasil data seperti pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Pengujian Porositas Sampel Massa Kering
(kg)
Massa Basah (kg)
Volume (m3) Porositas (%)
1 3,000 x 10-3 3,610 x 10-3 6,451 x 10-6 9,456 2 4,000 x 10-3 4,610 x 10-3 7,091 x 10-6 8,602 3 2,760 x 10-3 3,390 x 10-3 6,704 x 10-6 9,397 4 4,760 x 10-3 4,855 x 10-3 6,684 x 10-6 1,421 5 4,360 x 10-3 4,420 x 10-3 4,659 x 10-6 1,288
GRAFIK POROSITAS VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.2 Grafik hubungan porositas dengan variasi polypropylene
Gambar 4.2 dapat diketahui bahwa terjadi penurunan yang sangat drastis pada komposisi polypropylene 80% dan 90% dari 9,456 sampai 1,421. Hal ini disebabkan karena semakin banyak matriks yang digunakan sehingga ikatan antar matriks menjadi lebih kuat dan pori yang dihasilkan semakin sedikit. Sehingga semakin
0 2 4 6 8 10 12
Porositas (%)
%Polypropylene
banyak kandungan polypropylene pada sampel, maka porositas nya juga akan semakin rendah. Semakin meningkatnya komposisi polypropylene maka kerapatannya semakin meningkat seperti pada tabel 4.2. Semakin tinggi kerapatan partikel maka semakin tinggi pula ikatan antar partikel. Sehingga porositas pada sampel akan semakin kecil. Berdasarkan penelitian Lairenlakpam (2017) yaitu pembuatan batu bata dari pasir dan limbah plastik dengan suhu 200℃. Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa nilai porositas batu bata dengan menggunakan limbah plastik lebih kecil yaitu sebesar 12,04% dibandingkan dengan batu bata normal yaitu sebesar 22,24%. Dapat disimpulkan bahwa batu bata yang terbuat dari limbah plastik dapat bertahan lebih lama dibandingkan batu bata tanah liat.
4.1.3 Pengujian Daya Serap Air
Pengujian daya serap air bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air yang diserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam pada suhu kamar. Dari pengujian penyerapan air diperoleh hasil data seperti pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Pengujian Daya Serap Air
Sampel Massa Kering (kg) Massa Basah (kg) Penyerapan Air (%)
1 3,000 x 10-3 3,610 x 10-3 20,333
2 4,000 x 10-3 4,610 x 10-3 15,250
3 2,760 x 10-3 3,390 x 10-3 22,826
4 4,760 x 10-3 4,855 x 10-3 1,996
5 4,360 x 10-3 4,420 x 10-3 1,376
GRAFIK DAYA SERAP AIR VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.3 Grafik hubungan daya serap air dengan variasi polypropylene
Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa daya serap air semakin menurun dari 20,33%
ke 1,376%. Daya Serap air menurun seiring berkurangnya filler (fly ash) dan bertambahnya jumlah matriks (polypropylene) yang digunakan. Hal tersebut disebabkan pada proses perendaman, air sulit mengisi ruang-ruang kosong yang ada dalam paving block dan mengakibatkan bertambahnya kontak atau kekompakan antara matriks dengan filler, sehingga air atau uap air akan semakin sulit masuk ke dalam paving block. Selain itu abu fly ash sebagai filler bersifat higroskopis sedangkan polypropylene sebagai matriks bersifat hidrofobik. Perbedaan sifat tersebut menyebabkan air atau uap air akan semakin sulit masuk untuk mengisi rongga paving block, yaitu pada keadaan filler (fly ash) lebih sedikit daripada matriks.
Pada penelitian Lairenlakpam (2017) yaitu pembuatan batu bata dari pasir dan limbah plastik dengan suhu 200℃. Nilai penyerapan air pada batu bata plastik 6,45% sedangkan batu bata normal memiliki nilai penyerapan air yang lebih tinggi yaitu 9,42%. Dikarenakan nilai penyerapan air batu bata plastik lebih rendah, sangat mungkin batu bata ini lebih unggul dalam hal sifat dan daya tahan.
0 5 10 15 20 25
Daya Serap Air (%)
%Polypropylene
4.2 Karakteristik Sifat Mekanik
Pengujian sifat mekanik dilakukan untuk beberapa komposisi variasi melalui uji Tekan dan uji Lentur. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Lentur dilakukan dengan RTF-1350 Universal Testing Machine dalam keadaan temperatur kamar (25oC) dengan kecepatan 3 mm/menit.
4.2.1 Pengujian Kuat Tekan
Dari pengujian yang telah dilakukan, maka besarnya nilai kuat tekan dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Pengujian Kuat Tekan
Sampel Lebar (m) Tebal (m) Luas (m2) Gaya Maks (N) Kuat Tekan (MPa) 1 19 x 10-3 8,5 x 10-3 161,5 x 10-6 110,95 0,68 2 20 x 10-3 9,7 x 10-3 194 x 10-6 570,25 2,94 3 19.5 x 10-3 10 x 10-3 195 x 10-6 1188,28 6,09 4 20 x 10-3 9,8 x 10-3 196 x 10-6 3848,46 19,64 5 19,3 x 10-3 9,5 x 10-3 183,35 x 10-6 2508,61 13,68
GRAFIK KUAT TEKAN VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.4 Grafik hubungan kuat tekan dengan variasi polypropylene
Gambar 4.4 menunjukkan bahwa kuat tekan tertinggi terdapat pada komposisi polypropylene 80% dengan filler fly ash 15% dan ban 5%. Hal ini disebabkan karena pada komposisi ini, filler mengisi pori-pori atau rongga dari matriks tersebut. Ketika rongga pada matriks sudah terisi penuh oleh partikel filler, maka interaksi antara matriks dan filler berada pada kondisi optimum. Apabila komposisi filler ditambahkan sedangkan matriksnya berkurang, maka penambahan filler tersebut akan menyebabkan bertambahnya partikel yang tidak berinteraksi, akibatnya kuat tekan paving block akan menurun. Sebaliknya jika komposisi filler terlalu sedikit, kuat tekan yang dihasilkan paving block juga tidak terlalu besar. Hal ini dikarenakan banyak rongga-rongga pada matriks yang tidak terisi oleh filler. Jadi, komposisi paving block yang terbaik adalah 80% matriks berbanding filler fly ash 15% dan ban 5%, karena paving block pada komposisi tersebut ada pada kondisi optimum sehingga menghasilkan kuat tekan sebesar 19,64 MPa. Menurut SNI 03- 0691-1996, hasil yang didapat dapat dikategorikan kedalam mutu B, dengan kuat tekan (17,0-20) MPa. Berdasarkan penelitian Muhlis Hanafi, dkk (2018) telah dibuat beton menggunakan bahan polymer polierta dengan tambahan pemakaian fiber polypropylene. Dari hasil penelitian ini, penambahan fiber polypropylene 0,6 kg/m3 (1%) terhadap campuran beton menunjukkan hasil kuat tekan 438,31 kg/cm2 dan
0 5 10 15 20 25
Kuat Tekan (MPa)
%Polypropylene
untuk penambahan fiber polypropylene 1,2 kg/m3 (2%) terhadap campuran beton terjadi peningkatan kuat tekan yaitu 434,6 kg/cm2. Dapat disimpulkan bahwa penambahan fiber polypropylene dengan berbagai variasi ada kenaikan kuat tekan beton berbanding lurus dengan umur beton. Semakin besar persentase fiber polypropylene, maka semakin tinggi nilai kuat tekan beton. Penelitian Lairenlakpam (2017) yaitu pembuatan batu bata dari pasir dan limbah plastik dengan suhu 200℃.
Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa kuat tekan batu bata dengan menggunakan limbah plastik lebih besar yaitu 10,6 MPa sedangkan batu bata normal yaitu sebesar 1,77 MPa. Hal ini berarti bahwa batu bata dari limbah plastik dapat digunakan dalam konstruksi bangunan, dan dapat mengurangi limbah plastik.
4.2.2 Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan dan keelastisan suatu bahan. Dari pengujian kuat lentur diperoleh hasil seperti pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Pengujian Kuat Lentur
Sampel Panjang (m) Lebar (m) Tebal (m) Beban (N) Flt (MPa) 1 80 x 10-3 19 x 10-3 8,5 x 10-3 7,16 x 10-3 0,63 2 80 x 10-3 20 x 10-3 9,7 x 10-3 56,31 x 10-3 3,59 3 80 x 10-3 19,5 x 10-3 10 x 10-3 107,12 x 10-3 6,59 4 80 x 10-3 20 x 10-3 9,8 x 10-3 308,72 x 10-3 19,29 5 80 x 10-3 19,3 x 10-3 9,5 x 10-3 337,56 x 10-6 23,26
GRAFIK KUAT LENTUR VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.5 Grafik hubungan kuat lentur dengan variasi polypropylene Gambar 4.5 menunjukkan bahwa grafik nya naik. Hal ini disebabkan karena komposisi dari polypropylene nya bertambah. Sifat dari polypropylene yaitu kuat lenturnya tinggi karena memiliki sifat semi-kristalin. Dapat dilihat di Gambar 4.5 bahwa nilai kuat lentur dari paving block yaitu 0,63 MPa-23,26 MPa. Komposisi polypropylene 90% memiliki kuat lentur tertinggi.
Pada penelitian Muhlis Hanafi, dkk (2018) telah dibuat beton menggunakan bahan polymer polierta dengan tambahan pemakaian fiber polypropylene. Dari hasil penelitian ini, penambahan fiber polypropylene 0,6 kg/m3 (1%) terhadap campuran beton menunjukkan hasil kuat lentur 58,05 kg/cm2 dan untuk penambahan fiber polypropylene 1,2 kg/m3 (2%) terhadap campuran beton terjadi peningkatan kuat lentur yaitu 60,75 kg/cm2. Penambahan fiber polypropylene dapat meningkatkan nilai kuat lentur.
4.2.3 Pengujian Kuat Impak
Besarnya nilai kuat impak terhadap komposisi campuran polypropylene, ban, dan fly ash ditunjukkan pada Tabel 4.6.
0 5 10 15 20 25
Kuat Lentur ( MPa)
%Polypropylene
Tabel 4.6 Pengujian Kuat Impak
Sampel Lebar (m) Tebal (m) Energi (J) Impak (J/m2)
1 19 x 10-3 9,6 x 10-3 4,11 22,53 x 103
2 19 x 10-3 9,61 x 10-3 7,24 39,65 x 103
3 19 x 10-3 9 x 10-3 34,44 201,40 x 103
4 19 x 10-3 9,06 x 10-3 22,20 128,96 x 103 5 19 x 10-3 7,04 x 10-3 35,71 266,97 x 103
GRAFIK KUAT IMPAK VS KOMPOSISI POLYPROPYLENE
Gambar 4.6 Grafik hubungan kuat impak dengan variasi polypropylene Gambar 4.7 menunjukkan bahwa harga kuat impak mengalami kenaikan yaitu 0,0225 J/mm2-0,2669 J/mm2. Namun pada campuran polypropylene 80%, harga kuat impak mengalami penurunan. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin bertambahnya komposisi polypropylene maka sampel paving block akan semakin keras dan ulet. Kandungan polypropylene 90% memiliki harga impak yang tinggi, karena fraksi volum yang dimiliki lebih rendah dibandingkan dengan komposisi polypropylene 50%.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Kuat Impak (J/mm2)
%Polypropylene
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Limbah gelas aqua polypropylene, fly ash, dan ban bekas dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pembuatan paving block.
2. Karakterisasi Paving Block memiliki nilai densitas maksimum pada komposisi polypropylene : fly ash : ban bekas 90%:5%:5% sebesar 936 kg/m3. Nilai porositas dan daya serap maksimum terdapat pada variasi 50%:45%:5% yaitu 9,456% dan 20,333%. Hasil kuat tekan optimum terdapat pada variasi komposisi 80%:15%:5% sebesar 19,64 MPa. Nilai kuat lentur dan kuat impak maksimum terdapat pada variasi 90%:5%:5% yaitu 23,26 MPa dan 266,97x103 J/m2.
3. Semakin banyak matriks akan meningkatkan karakteristik sifat mekanik, namun menurunkan porositasnya. Sehingga semakin banyak matriks, maka pori dari paving block akan semakin sedikit, sehingga daya serap air nya juga semakin kecil.
5.2 Saran
1. Disarankan agar peneliti selanjutnya menggunakan alat Extruder dalam proses pencampuran, sehingga pencampuran sampel dapat lebih merata dan kompleks.
2. Disarankan agar peneliti selanjutnya berhati-hati dalam proses pencetakan, sehingga sampel yang dihasilkan lebih baik.
3. Disarankan kepada peneliti selanjutnya agar melakukan pengujian lainnya, seperti uji SEM, uji Termal, uji Aus, dan uji lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Amran Y., 2015. Pemanfaatan Limbah Plastik Untuk Bahan Tambahan Pembuatan Paving Block Sebagai Alternatif Perkerasan Pada Lahan Parkir di Universitas Muhammadiyah Metro. Tapak Vol.4 No.2 : 125.
Andre., 2012. Studi Sifat Mekanik Paving Block Terbuat dari Campuran Limbah Adukan Beton dan Serbuk Kerang. http://www.lontar.
Annual Book of ASTM Standards Volume 04.02.2001. Concrete and Aggregates.
American Society for Testing and Materials. West Conshohocken PA.
Anonim., 1989. Standar Nasional Indonesia S-04-1989 F : Spesifikasi Bangunan A (Bukan Logam). Jakarta : Badan Standarisasi Nasional.
Anonim., 1993. British Standard 6717 : Part 1 : 1993 Precast Concrete Paving Blocks
Part 1 Specification for Paving Blocks. British Standard Institution.
Anonim., 1996. Standar Nasional Indonesia 03-0691-1996 : Bata Beton/Paving Block.
Balaguru, P., Krishna, M.N., dan Sathiyagnanam, A.P., 2011, Neural Network Based Analysis of ThermalProperties Rubber Composite Material -Pneumatic Tire, Proceedings of the World Congress on Engineering, Vol-III, WCE.
Bujang B.K.Huat, 2004, “Application of Scrap Tires as Earth Reinforcement for Repair of Tropical Residual Soil Slope, Department of Civil Engineering.
University Malaysia. Serdang, Selangor, Malaysia, Vol.13.
Callister, W.D., 1997, Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons, New York.
Carl Thodesen, Khaldoun Shatanawi, Serji Mairkhanian, 2009, Effect of Crumb Construction and Building Materials 23 (2009) 295-303, Construction and Building Materials. www.elsevier.com/locate/conbuildmat.
Exposure Research, 2009 “The Use of Recycled Tire Materials on Playgrounds &
Artificial Turf Fields, U.S.Environmental Protection Agency Green Purchasing Bureau of Purchase July.
