1 KONDUKTIVITAS DAN KETAHANAN API BATAKO PAPERCRETE SEBAGAI
MATERIAL DINDING BANGUNAN
Fadiel Imam Nugroho
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil 2009 Email: fadiel_nugroho@yahoo.com
ABSTRACT
Indonesia is a country that is located on the equator thus causing almost all of big cities in this country have a high temperatures, which is reaching 33°C. The hot temperatures make the people that is on activity becoming uncomfortable. To keep the temperature remains comfortable, the AC (air conditioner) can be used. The more AC which are used resulting damage to the ozone of the earth's atmosphere. Another side effect of the AC is AC requires considerable electrical energy and requires a large cost for the operating cost. Operational costs requires to pay a technician for controling the leakage on the AC annually.
There is an alternative options using insulators materials on the wall of the building. The wall efforts are made to be able to withstand of extreme heat, has an appropriate value of compressive strength and fireproof when there is a fire. Therefore papercrete was made, papercrete is a concrete that consist paper in it. Considering paper has a bad effect against heat conductivity. The papercrete composition on this research is 1:2:2, 1:2:3 and 1:2:4. That number is a value ratio of cement : sand : paper with a specified water-cement ratio at 0,6. The specimen consisted in 5 pieces cylinder of compressive strength test per variant, 5 piece of brick wich is used for heat conductivity test per variant and 9 pieces of brick wich is compiled into a wall so that can be tested for a fireproof test. The cylinder specimen has 15 cm diameter and 30 cm of its height. The brick specimen size is 40 x 20 x 10 (cm) per variant. The heat conductivity test will be performed after reaching 7 days of concrete age.
Based on the heat conductivity test results, the variant 1:2:2 was resulting 2,715 W/m°C and the average heat reduction which happened was 92,12°C, the variant 1:2:3 was resulting 2,476 W/m°C and the average heat reduction which happened was 100,972°C and the variant 1:2:4 was resulting 2,288 W/m°C and the average heat reduction which happened was 109,972°C. This explains that the more papers were contained would decrease the conductivity value. The results from compressive strength test variant 1:2:2 and 1:2:4 was 45,922 kg/𝑐𝑚2 and 22,378 kg/𝑐𝑚2. As for the variant 1:2:3 was 19,411 kg/𝑐𝑚2. Only variant 1:2:2 and 1:2:4 which included in SNI, which was above than 21 kg/𝑐𝑚2. Fireproof wall test results that variant 1:2:2 were performed with the temperature 763°C with the temperature from the other side of the wall was 80,9°C, the fireproof wall from the variant 1:2:3 was performed with temperature 748°C with the temperature from the other side of the wall was 79°C. The result from variant 1:2:4 were performed with 708°C with the temperature from the other side of the wall is 54,7°C. During the test, the fire only damages at the focused area of the fire. The fire were causing the wall becomes porous.
2 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang
terletak pada garis khatulistiwa sehingga
menyebabkan hampir seluruh kota-kota
besar di negara ini memiliki temperatur
yang tinggi yaitu mencapai 33°C. Hal ini
menyebabkan ketidaknyamanan warga
masyarakat ketika sedang beraktivitas di
dalam ruangan. Untuk menjaga suhu
ruangan agar tetap nyaman maka AC
(air conditioner) dapat digunakan.
Fasilitas penyejuk ruangan juga
memiliki efek samping terhadap manusia.
Secara tidak langsung penyejuk ruangan
menggunakan freon yang berfungsi
sebagai pendingin yang berakibat
merusak lapisan ozon bumi. Sehingga
dapat disimpulkan bahwa AC tidak
ramah lingkungan. Dalam kondisi proses
menyala, AC juga membutuhkan energi
listrik yang cukup besar. Selain itu
dibutuhkan biaya operasional yang cukup
besar setiap tahunnya untuk membayar
teknisi guna memeriksa terjadinya
kebocoran pada AC (Ferdika, 2011).
Salah satu cara mengurangi efek
dari AC adalah dengan membuat dinding
di luar bangunan yang berasal dari bahan
yang bersifat insulator. Insulator adalah
material yang berfungsi untuk mencegah
terjadinya penghantaran panas.
Material yang bisa digunakan
menjadi insulator adalah Hebel (batako
ringan) dan alternatif lain adalah
Papercrete. Pada penelitian ini, penulis
mencoba meneliti material Papercrete
dengan ide dasar untuk memanfaatkan
bahan kertas yang tidak terpakai dan
memiliki nilai ekonomi bagi masyarakat.
TINJAUAN PUSTAKA
Papercrete (Beton Kertas)
Beton papercrete (beton kertas)
adalah beton yang dibuat dari campuran
antara semen, pasir dan kertas daur ulang
(Samsudin dan Santoso, 2010).
Menurut Bermansyah (2011),
kertas dengan jenis HVS hasil sisa dari
aktifitas perkantoran dapat digunakan
sebagai agregat pengisi dari Papercrete.
Tinta yang terkandung dalam kertas
dianggap diabaikan. Pada penelitian milik
Bermansyah juga menggunakan pozzolan
alam yang mengandung silika dan
alumina. Yang membedakan dengan
milik peneliti yaitu penelitian yang milik
Bermansyah menggunakan campuran
komposisi pasir sebesar 1 : 3,5 dimana
faktor air semen sebesar 0,35.
Gunarto (2008) juga menjelaskan
bahwa beton kertas memiliki beberapa
3
1. Tidak mengalami perubahan bentuk
selama proses pengeringan dan tahan
dalam berbagai tingkat temperatur.
2. Tidak mudah retak jika dipaku.
3. Tidak mudah terbakar (tergantung
pada jumlah semen, yaitu semakin
banyak semen semakin tahan
terhadap api).
4. Mudah dicetak, untuk pembuatan
beton ringan.
5. Tahan terhadap gangguan binatang
pengerat dan serangga.
Konduktivitas
Menurut Susanto (2012),
konduksi adalah perpindahan panas
melalui benda padat. Panas tersebut
bergerak dari partikel yang lebih panas ke
molekul yang lebih dingin. Akan tetapi
perpindahan panas ini tidak menyebabkan
perpindahan molekul benda. Kecepatan
aliran panas pada suatu benda padat
ditunjukkan dari nilai konduktivitas
termal material tersebut. Semakin besar
nilai konduktivitas termal suatu material
maka material tersebut semakin baik
dalam memindahkan panas, dan
sebaliknya. Material insulasi panas
memiliki konduktivitas termal yang
rendah sehingga dapat menahan aliran
kalor. Aliran kalor ditahan oleh udara
yang terjebak dalam material insulasi.
Udara yang terjebak dalam ukuran
mikroskopik dan dalam jumlah banyak
sehingga dapat disebut sel mikroskopis.
Sel mikroskopis ini juga mampu
mengurangi efek penyaluran panas secara
radiasi. Efek radiasi tersebut dipatahkan
sehingga gelombang radiasi yang panjang
menjadi pendek. Pendeknya gelombang
radiasi panas dapat diserap udara yang
terjebak dalam material insulasi.
Sebagai dasar dari pengujian
Konduktivitas pada penelitian ini,
digunakan prinsip pada hukum Fourrier.
Adapun formula yang digunakan sebagai
berikut:
𝑄 = 𝑘𝐴 ×∆𝑇∆𝑥
Keterangan:
Q = Daya (W)
k = Konduktivitas (W/mºC)
A = Luasan Benda Uji (m2) ΔT = Selisih suhu (°C) Δx = Tebal Benda Uji (m)
Kuat Tekan
Pada penelitian papercrete milik
Gunarto (2008), papercrete pada
penelitiannya mempunyai kuat tekan
antara 1,23-2,48 Mpa dan berat volume
berkisar 814,97-967,57 kg/𝑚3. Gunarto
menggunakan variasi perbandingan
antara semen dengan kertas, yaitu 1 : 2
sampai dengan 1 : 4 dan juga variasi
4
Hasil pengujian kuat tekan beton kertas
yang diperoleh adalah sebesar 13,31 MPa
untuk variasi 0%, 8,59 MPa untuk variasi
15%, 10,15 MPa untuk variasi 30% dan
11,40 MPa untuk variasi 45% dari
agregat keseluruhan.
Standar prosedur pengujian kuat
tekan pada penelitian milik peneliti
adalah SNI 03-1974-1990 untuk benda
uji silinder dan persamaan umum yang
dipakai untuk menghitung kuat tekan
beton dapat dilihat pada formula dibawah
ini:
f’c =𝑃𝐴
Keterangan ;
f’c = Kuat tekan beton (kg/cm2) P = Beban maksimum (kg)
A = Luas penampang benda uji (cm2)
Adapun syarat fisis menurut SNI
03-0349-1989 yang harus dipenuhi dapat
dilihat pada Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1 Persyaratan SNI 03-0349-1989
Syarat Fisis Satuan
Tingkat Mutu Beton
Pejal
Tingkat Mutu Bata
Beton Berlubang
I II III IV I II III IV
1. Kuat Tekan bruto
rata-rata minimum
Kg/𝑐𝑚2 100 70 40 25 70 50 55 20
2. Kuat tekan bruto
masing-masing
benda uji minimum
Kg/𝑐𝑚2 90 65 35 21 65 45 30 17
3. Penyerapan air
rata-rata maksimum
% 25 35 - - 25 35 - -
(Sumber: SNI 03-0349-1989)
Dinding Tahan Api
Pengujian ini bertujuan untuk
mengetahui ketahanan papercrete
terhadap api (kebakaran). Output yang
dihasilkan adalah gambar Grafik yang
terdiri dari suhu pada dinding yang
langsung dibakar dengan api dengan suhu
pada sisi dinding sebaliknya. Selain itu,
kerusakan yang terjadi akibat proses
5 METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan
bahan-bahan yaitu semen Portland
Pozzolan (PVC) dengan merk semen
Gresik., agregat halus berupa pasir alam
yang berasal dari sungai boyong, kertas
koran yang tidak lagi digunakan
(kandungan tinta yang ada dalam kertas
diabaikan) dan yang terakhir adalah air
yang digunakan berasal PAM
Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik
FTSP UII.
Pada penelitian ini terdapat 3 jenis
varian papercrete. Tiga jenis varian
tersebut dihasilkan dengan metode trial
(coba-coba). Varian tersebut adalah 1:2:2,
1:2:3 dan 1:2:4. Angka tersebut adalah
perbandingan dari semen, pasir dan bubur
kertas. Fas yang digunakan pada
penelitian ini sebesar 0.6. Jumlah sampel
dan bentuk benda uji yang dibuat
tergantung pada pengujian yang
dilakukan. Parameter yang digunakan
adalah pengujian konduktivitas,
pengujian kuat tekan dan pengujian
dinding tahan api.
Pengujian Konduktivitas
Pengujian ini dilakukan setelah
umur beton mencapai 7 hari. Benda uji
yang digunakan berupa batako dengan
ukuran 40 x 20 x 10 (cm) dengan jumlah
5 sampel untuk setiap variannya.
Pengujian menggunakan alat Koper
Konduktivitas dan Termometer Digital.
Pembacaan suhu dilakukan pada 5 titik
pada masing-masing sisi benda uji.
Sebagai pembanding papercrete maka
pada pengujian ini dilakukan juga
pengujian konduktivitas terhadap Hebel
dan Batako Merapi.
Pengujian Dinding Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan beton
menggunakan Compressing Test
Machine. Mesin tersebut dinyalakan dan
baca tekanannya dan masukkan kedalam
form pendataan pada setelah umur beton
28 hari. Benda uji yang dibuat berbentuk
silinder berdiameter 15 cm dengan tinggi
30 cm. Setiap varian terdiri atas 5 sampel
benda uji. Disamping itu, benda uji
silinder papercrete dipasang
kompressometer beserta dial yang
berfungsi untuk pengujian
tegangan-regangan.
Pengujian Dinding Tahan Api
Papercrete yang telah berbentuk
batako 40 x 20 x 10 (cm) disusun
menjadi dinding kemudian diplester
setebal 1 cm. Terdapat 3 buah dinding
yang dibuat pada pengujian ini. Setelah
dinding batako telah berdiri maka
tahapan selanjutnya yaitu dengan
6
“Pistol Api”. Pistol api dalam penelitian ini adalah suatu alat yang berfungsi
menembakan api secara langsung, pada
dasarnya pistol api memiliki prinsip yang
sama dengan pistol las. Selama proses
pembakaran berlangsung, dilakukan
pembacaan terhadap suhu yang ada pada
kedua sisi dinding. Masing-masing sisi
terdiri atas 7 titik, pembacaan dilakukan
dengan menggunakan Infrared
Thermometer.
HASIL PENGUJIAN
Berikut adalah hasil setiap
pengujian pada penelitian milik peneliti.
Pengujian Konduktivitas
Dari hasil pengujian konduktivitas
maka diperoleh grafik nilai konduktivitas
dengan membandingkan papercrete,
hebel dan Batako Merapi sebagai benda
uji. Untuk lebih jelas, lihat Gambar 1.
Gambar 1 Grafik Nilai Konduktivitas Papercrete, Hebel dan Batako Merapi
Hasil perbandingan nilai konduktivitas
antara papercrete, hebel dan batako
merapi dapat dilihat pada Gambar 5.11.
Konduktivitas papercrete berada diantara
batako merapi dengan hebel. Dengan
nilai konduktivitas rerata untuk campuran
1:2:2 adalah 2,715 W/m°C, untuk
campuran 1:2:3 adalah 2,476 W/m°C,
sedangkan 1:2:4 sebesar 2,288 W/m°C.
Dipuncak perbandingan terdapat batako
merapi dengan nilai konduktivitas rerata
3,048 W/m°C dan didasar perbandingan
adalah hebel dengan nilai konduktivitas
sebesar 2,047 W/m°C.
Pengujian Kuat Tekan
Pada papercrete varian 1:2:2
memiliki kuat tekan beton rerata sebesar
45,922 Kg/𝑐𝑚2 dan varian 1:2:4
memiliki kuat tekan beton rerata sebesar
22.378 Kg/𝑐𝑚2. Kedua varian tersebut
telah sesuai dengan syarat SNI yang
1.700 1.900 2.100 2.300 2.500 2.700 2.900 3.100 3.300
1 2 3 4 5
K
ond
uk
ti
vi
tas
(
W/m
°C)
No Sampel
Varian 1:2:4
Varian 1:2:3
Varian 1:2:2
Hebel
7
ditentukan yaitu lebih besar dari 21
Kg/𝑐𝑚2. Sedangkan papercrete varian
1:2:3 tidak sesuai dengan yang
disyaratkan yaitu sebesar 19,411 Kg/𝑐𝑚2.
Hasil dari pengujian kuat tekan setiap
variannya kemudian diolah kedalam
bentuk kurva regresi dan dari setiap titik
variannya diberi trendline yang
menghubungkan ke varian lainnya
sehingga garis y = 41.63x-0.71 terbentuk.
Untuk lebih jelas lihat Gambar 2.
Gambar 2 Kuat Tekan Papercrete dengan Varian Optimum
Pada Gambar 5.2, garis y = 41.63x-0.71
terlihat bersinggungan dengan Syarat SNI
yang kemudian apabila ditarik garis lurus
akan membentuk varian 1:2:(3+X) yang
memiliki nilai optimum terhadap kuat
tekan papercrete. Varian 1 : 2 : (3+X)
dapat dihitung dengan melakukan
pendekatan terhadap perbandingan
segitiga. Nilai X pada varian optimum
adalah sebesar 0.67 sehingga dapat
diketahui varian kuat tekan optimum
pada penelitian ini adalah 1 : 2 : 3.67.
Pengujian Dinding Tahan Api
Berikut ini akan dijelaskan
mengenai data hasil pengujian dinding
tahan api yang kemudian diolah menjadi
dalam bentuk grafik seperti dilihat pada
Gambar 3.
y = 41.63x-0.71
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
K
u
at
D
e
sak
(k
g
/c
m
2)
Varian Papercrete Syarat SNI
1:2:3 1:2:4
8 Gambar 3 Hubungan antara Waktu dan Suhu pada dinding Papercrete pada Setiap
Varian.
Suhu yang terbesar berhasil diciptakan
oleh pistol api pada dinding papercrete
varian 1:2:2 adalah 763°C dengan suhu
pada sisi sebaliknya sebesar 81,1°C.
Sedangkan pada dinding papercrete
varian 1:2:3 adalah 748°C dengan suhu
pada sisi dinding sebaliknya sebesar
79°C. Suhu terbesar yang dihasilkan oleh
pistol api pada dinding papercrete varian
1:2:4 adalah 708°C dengan suhu
sebaliknya sebesar 54,7°C.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian
tentang Konduktivitas dan Ketahanan Api
Batako Papercrete Sebagai Material
Dinding Bangunan yang telah dilakukan,
dapat dilakukan beberapa simpulan yaitu
sebagai berikut:
1. Penggunaan kertas sebagai pengganti
agregat pada penelitian ini
mempengaruhi nilai konduktivitas
yang terjadi. Hal ini terlihat pada
perolehan nilai rerata konduktivitas
yang terjadi pada varian 1:2:2 adalah
2,715 W/m°C, untuk campuran 1:2:3
adalah 2,476 W/m°C, sedangkan
1:2:4 sebesar 2,288 W/m°C.
Dibandingkan dengan Batako Merapi
yang memiliki nilai konduktivitas
rerata sebesar 3,048 W/m°C,
papercrete masih lebih unggul nilai
konduktivitasnya. Akan tetapi
apabila dibandingkan dengan hebel
dengan nilai konduktivitas sebesar
2,047 W/m°, kualitas dari papercrete
masih dibawah hebel.
2. Hasil pengujian kuat tekan pada
papercrete varian 1:2:2 memiliki
9
sebesar 22,378 Kg/𝑐𝑚2. Kedua
varian tersebut telah sesuai dengan
syarat SNI yang ditentukan yaitu
lebih besar dari 21 Kg/𝑐𝑚2.
Sedangkan papercrete varian 1:2:3
tidak sesuai dengan yang disyaratkan
yaitu sebesar 19,411 Kg/𝑐𝑚2.
3. Berdasarkan pengujian dinding tahan
api selama 2 jam, dihasilkan suhu
pada varian 1:2:2 adalah 763°C
dengan suhu pada sisi sebaliknya
sebesar 81,1°C. Selanjutnya suhu
terbesar pada dinding papercrete
varian 1:2:3 adalah 748°C dengan
suhu pada sisi dinding sebaliknya
sebesar 79°C. Dan yang terakhir,
suhu terbesar pada dinding
papercrete varian 1:2:4 adalah
708°C dengan suhu sebaliknya
sebesar 54,7°C. Semakin banyak
volume kertas yang terkandung
dalam batako membuktikan bahwa
kertas bersifat insulator, dimana
buruk ketika menghantarkan panas.
Selain itu kondisi dinding masih utuh
meskipun telah diuji selama 2 jam
dengan suhu yang relatif extreme
yakni 700°C. Kerusakan dinding
hanya terjadi pada bagian yang
terkena api berwarna merah. Hal ini
mengakibatkan dinding menjadi
getas dan keropos. Kerusakan
tersebut dialami oleh ke-3 benda uji.
Bagian dinding pada sisi sebaliknya
tidak mengalami kerusakan sama
sekali.
DAFTAR PUSTAKA
Antoni dan Nugraha, Paul, 2007.
Teknologi Beton. Penerbit Andi
Offset. Yogyakarta.
Bermansyah, Surya, dkk, 2011,
Analisis Kuat Tarik Belah Dan
Kuat Tarik Lentur Papercrete
Menggunakan Pozzolan Alam,
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Syiah Kuala.
Direktorat Penyelidikan Masalah
Bangunan, 1982, Persyaratan
Umum Bahan Bangunan,
Bandung.
Ferdika, Gede, 2011, Dampak Freon AC
Terhadap Ozon, Online,
Scribd.com,
(http://www.scribd.com/doc/4565
4079/Dampak-Freon-AC-Terhadap-Ozon. Diakses 22
Oktober 2013)
Gunarto, A., 2008, Pemanfaatan Limbah
Kertas Koran Untuk Pembuatan
Panel Papercrete, Program Studi
Teknik Sipil Magister Teknologi
Bahan Bangunan, Fakultas
Teknik, Universitas Gadjah Mada,
10
Kusuma, Gideon, 1993, Grafik Pedoman
PekerjaanBeton Seri beton 2,
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Mehta, Kumar, P., dan Monteiro, Paulo,
J. M., 1986. Concrete–
Microstructure, Properties and
Materials. McGraw-Hill, New
York.
Moran, Michael, J., dan Shapiro,
Howard. N., 2004.
Termodinamika Teknik Jilid 1.
Penerbit Erlangga. Jakarta.
Nawy, E. G., 1990, Beton bertulang
Suatu Pendekatan Dasar, Cetakan
Pertama. Terjemahan oleh
Bambang Suryoatmono, PT.
Eresco, Bandung.
Samsudin, Muchamad, dan Santoso, P.B.,
2010, Beton Ringan dengan
Agregat Kasar Buatan dari
Limbah Kertas Koran, Jurusan
Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Sipil dan Perencanaan,
Universitas Islam Indonesia,
Yogyakarta.
Somayaji, Shan., 2001, Civil Engineering
Materials, Prentice Hall, New
Jersey.
Standar Nasional Indonesia, 1989,
Metode Pengujian Bata Beton
Untuk Pasangan Dinding (SNI
03-0349-1989), Bandung.
Standar Nasional Indonesia, 1990,
Metode Pengujian Analisa
Saringan agregat Halus dan
Agregat Kasar (SNI
03-1968-1990), Bandung.
Standar Nasional Indonesia, 1990,
Metode Pengujian Berat Jenis
dan Penyerapan Agregat Halus
(SNI 03-1970-1990), Bandung.
Standar Nasional Indonesia, 1990,
Metode Pengujian Kuat Tekan
Beton (SNI 03-0349-1989),
Bandung.
Standar Nasional Indonesia, 1996,
Metode Pengujian Jumlah
Agregat Yang Lolos saringan
No.200 (SNI 03-4142-1996),
Bandung.
Standar Nasional Indonesia, 1998,
Metode Pengujian Berat Isi Padat
dan Gembur Agregat Halus (SNI
03-4804-1998,. Bandung.
Susanto, Eka, P., dkk. 2012, Studi
Penggunaan Dinding Foam
Concrete (FC) dalam Efisiensi
Energi dan Biaya untuk
Pendinginan Udara (Air
Conditioner), Magister Teknik
Sipil, Manajemen Rekayasa
Konstruksi, Institut Teknologi
