PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG
GONDOK-GIPSUM-CASTABLE
TESIS
OLEH
SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK-GIPSUM-CASTABLE
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika
pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2013
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : Pembuatan Dan Karakterisasi Papan
Gipsum Plafon Yang Dibuat Dari Serat Eceng Gondok-Gipsum-Castable
Nama Mahasiswa : Siti Nurhabibah Hutagalung Nomor Induk Mahasiswa : 117026018/FIS
Program Studi : Magister (S-2) Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Kerista Sebayang,M.S Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP.195507061981021002 NIP. 1963102619910310
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG
GONDOK-GIPSUM-CASTABLE
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Juli 2013
(Siti Nurhabibah Hutagalung) NIM : 117026018
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
N a m a : Siti Nurhabibah Hutagalung
N I M : 117026018
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif
(Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
“PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK-GIPSUM-CASTABLE” Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Juli 2013
Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Kerista Sebayang, M.S Anggota : 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc 3. Dr. Anwar Dharma Sembiring,M.S 4. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Siti Nurhabibah Hutagalung, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 08 Juli 1986
Alamat Rumah : Jl. Titi Papan Gg.Pertahanana No.49 Sei.Sikambing D Medan, Sumatera Utara
No. Telpon/HP/e-mail : 081375534410 / 082164911405 siti_nurhabibah69@yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : SMK Citra Harapan Percut Sei Tuan Alamat Kantor : Jl. Medan Percut Km.11,5
Telepon : -
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri No.060831 Tamat : 1998
SMP : SMP Negeri 18 Medan Tamat : 2001
SMA : SMA Amir Hamzah Medan Tamat : 2004
Strata-1 : Fisika FMIPA Universitas Negeri Medan
Tamat : 2009
Strata-2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU Tamat : 2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad, taufik dan hidayah-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc., Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi-tinginya penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.
2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis ini.
3. Kepala laboratorium Penelitian FMIPA USU, Laboratorium Polimer FMIPA USU, Kepala Laboratorium PTKI beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.
4. Ayahanda Alm.ST.M Hutagalung dan Ibunda Siti Sawiyah Pardede yang telah memberikan do’a serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
5. Kakanda Siti Rahmah H, SE, Siti Saleha H, dan abangda Abdul Razak H, Abdul Ghani H, Abdul Halim H yang telah memberikan motivasi serta do’anya.
6. Ikhsan Parinduri atas kerjasama dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.
7. Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama perkuliahan hingga selesai perkuliahan.
8. Kepala yayasan, kepsek, wakasek, dewan guru serta staf administrasi di YP.Citra Harapan Percut.
Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, Agustus 2013 P e n u l i s ,
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG
GONDOK-GIPSUM-CASTABLE
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung castable dan serat eceng gondok. Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan persentase berat campuran tepung gipsum : tepung castable : serat eceng gondok adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248-1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03-2105-2006 dan JIS 5908-2003
Kata kunci : Gipsum-castable-serat eceng gondok, plafon, sifat fisis, sifat mekanik
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM
BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK
FIBER-GYPSUM-CASTABLE
ABSTRACTThe research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture : castable : eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248-1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03-2105-2006 and JIS 5908-2003
Keywords: Gypsum-Castable-eceng gondok fiber, ceiling, physical properties, mechanical properties.
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN TESIS i
PERNYATAAN ORISINALITAS ii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS iii
PENETAPAN PANTIA PENGUJIAN TESIS iv
DAFTAR RIWAYAT HIDUP v
KATA PENGANTAR vi
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR GAMBAR xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1.2. Rumusan Masalah 1.3. Batasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian 1 3 4 5 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1. Komposit
2.1.1. Pengertian Komposit
2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit 2.1.3. Tipe Komposit Serat
6 6 7 8 2.2. Serat 2.2.1. Pengertian Serat 2.2.2. Serat Alam 2.3. Serat Eceng Gondok
2.4. Pengertian Gipsum 9 9 9 10 12
2.5. Papan Gipsum
2.6. Castable (Semen Tahan Panas)
2.7. Karakterisasi Sifat Fisik Papan Gipsum Plafon 2.7.1. Pengujian Densitas
2.7.2. Pengujian Daya Serap Air
2.8. Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
2.8.1. Pengujian Kuat Tekan 2.8.2. Pengujian Kuat Lentur 2.8.3. Pengujian Kuat Tarik 2.8.4. Pengujian Kuat Impak
2.9. Pengujian DTA(Differential Thermal Analysis) 2.10. Scanning Electron Microscope (SEM)
16 17 19 19 19 20 20 21 22 24 26 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat 3.2.2. Bahan 3.3. Variabel Penelitian 3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pembuatan Serat Eceng Gondok
3.4.2. Pembuatan Papan Gipsum Plafon Serat Eceng Gondok
3.5. Bentuk-bentuk Sampel Uji
3.6. Pengujian Sifat Fisis Papan Gipsum Plafon 3.6.1. Pengujian Densitas
3.6.2. Pengujian Daya Serap Air
28 28 28 28 28 29 29 29 29 30 31 31 31
Rupture)
3.7.3. Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength 3.7.4 Pengujian Impak (Impact Strength) 3.8. Pengujian DTA
3.9. Diagram Alir Penelitian
32 32 33 33 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Dalam Pembuatan Papan Gipsum Plafon
4.2. Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon
4.2.1. Hasil Karakterisasi Densitas 4.2.2. Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
4.3. Hasil Karakterisasi Sifat Mekanik Dari Papan Gipsum Plafon
4.3.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan (Modulus Of Elasticity)
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur (Modulus Of Rupture)
4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength)
4.3.4. Hasil Pengujian Impak (Impact Strength) 4.4. Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari
Papan Gipsum Plafon
4.5. Hasil Pengujian Morfologi Bahan (SEM)
36 36 36 36 38 40 41 42 44 46 48 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 5.2. Saran 58 58 58 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 59 L-1
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering 12
2.2 Komposisi Gipsum 13
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar 17 2.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
Karakterisasi Bahan Castable
Komposisi Pembuatan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon
Hasil Pengujian Kuat Tekan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Lentur Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Gipsum Plafon. Hasil Pengujian Kuat Impak Papan Gipsum Plafon Perbandingan Standar Pengujian Papan Gipsum Plafon Dengan Hasil Penelitian
18 36 37 38 41 42 44 46 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Susunan Serat
Skema Pengujian Kuat Tekan Skema Pengujian Kuat Lentur Skema Pengujian Kuat Tarik
(a) Alat Pengujian Impak (b) Skema Pengujian Impak 9 21 22 24 25 3.1 Bentuk Spesimen Pengujian Kuat Tarik dengan Standar
ASTM D 638 30
3.2
3.3
Bentuk Sampel Pengujian Kuat Lentur dengan Standar ASTM D-790
Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D-256
30
30
3.4 Diagram Alir Penelitian 35
4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Sampel 37 4.2 Hubungan Daya Serap Air dengan Komposisi Sampel 39 4.3 (a,b,c) Bentuk Papan Gipsum Plafon , (d) Bentuk Preparasi
Sampel Uji Mekanik 40
4.4 Hubungan Kuat Tekan dengan Komposisi Serat Eceng Gondok
41 4.5 Hubungan Kuat Lentur dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok 43 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12
Hubungan Kuat Tarik dengan Komposisi Serat Eceng Gondok Hubungan Kuat Impak dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok
Hubungan Puncak Endoterm / Tg dengan Komposisi Sampel Hubungan Puncak Eksoterm / Tm dengan Komposisi Sampel Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Tepung Castable
Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Serat Eceng Gondok Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Untuk Sampel Gipsum Murni
45 47 49 49 50 51 52
4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18
Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan gipsum Untuk Sampel Tepung Gipsum : Serat Eceng Gondok : Tepung Castable (87:10:3)
Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 148x Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 569 x Hasil Pengujian SEM Tepung Castable Pembesaran 198 x Hasil Pengujian SEM Tepung Castable Pembesaran 603 x Hasil Pengujian SEM Papan Gipsum Plafon (Tepung Gipsum+Tepung Castable + Serat Eceng Gondok)
53 54 55 56 56 57
