PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEMEN PC DAN PASIR
TESIS
Oleh
NURIA GURNING 1170260124/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEMEN PC DAN PASIR
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
NURIA GURNING 1170260124/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : Pembuatan dan karakterisasi beton kedap suara dari serat tandan kosong kelapa sawit semen pc dan pasir
Nama Mahasiswa : Nuria Gurning Nomor Induk Mahasiswa : 17026024/FIS Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr.Kerista Sebayang M.S Prof.Dr. Timbangan Sembiring M.S
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA
DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEMEN PC DAN PASIR
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
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 : Nuria Gurning N I M : 117026024
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 Boton Kedap Suara Dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Semen PCdan Pasir”
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. Prof. Dr. Timbangan , M.Sc
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Nuria Gurning, S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Dairi, 27 Juli 1968
Alamat Rumah : Jl. Bersama Ujung , No 3, Muliorejo Sunggal Deli Serdang, Sumatera Utara No. Telpon/HP/e-mail : 082164747569
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas Kasih karuniaNYA
,berkat, dan kebaikanNYA 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 Prof
Dr.Timbangen, 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. Bapak Prof .Perdamean Sebayang selaku Pembimbing Instansi Pusat Penelitan
Fisika LIPI Serpong di laboratorium FBB LIPI, beserta staf atas fasilitas dan
4. Ayahanda Alm.M Gurning dan Ibunda D.Sirait yang telah memberikan do’a
serta dorongan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
5. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang memberikan kesempatan dan
dukungan material selama perkuliahan.
6. Suami Sertu J. Boang Manalu Amk , yang telah memberikan do’a, motivasi
serta dukungan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan
pendidikan ini.
7. Anak- anak saya Arco Edenata, Karina Natalia, dan Praninta atas pengertian
dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.
8. Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama
perkuliahan hingga selesai perkuliahan.
9.Kepala Sekolah , wakasek, dewan guru serta staf administrasi di SMA Negeri 2
Binjai .
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, Juli 2013
P e n u l i s ,
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEMEN PC DAN PASIR
Abstrak
Serat tandan kosong kelapa sawit dicampur semen (Portland Cement) dan pasir dapat dibuat sebagai bahan beton serat. Beton serat yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bangunan relatif ringan dan mampu meredam suara. Proses pengolahan tandan kosong kelapa sawit dibilas dengan larutan 10% NaOH selama 12 jam, dikeringkan dan dipotong-potong sepanjang 5,0 cm. Variasi serat dibuat 0, 2, 4, 6, 8, 10 % (volum), dicampur semen 350 gram, pasir halus dan kasar masing-masing sebanyak 700 gram serta air sebanyak 500 ml. Pengamatan susut massa dilakukan pada saat proses aging (28 hari), pengujian sifat fisis dan mekanik, morfologi dan peredaman terhadap suara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa beton serat menghasilkan kondisi optimum pada 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Kondisi beton serat yang optimum
menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm3, penyerapan
air= 13 %, Kuat bending beton = 2,95 MPa, kuat tekan beton = 4,85 MPa, dan Modulus elastis beton = 3,33 GPa.Morfologi beton serat yang diamati dengan mikroskop optik memperlihatkan adanya rongga-rongga yang berukuran lebih kecil dari 30 µm dan partikel pembentuk beton berkisar antara 5 – 30 µm dan distribusi serat tandan kosong kelapa sawit cukup merata yang berukuran lebih kecil dari 75 µm. Kemampuan daya redam suara beton serat pada daerah rentang frekuensi 100 – 5000 Hz menghasilkan intensitas sound level sekitar 58 – 90 dB,
peredaman suara 19,82 % dan koefisien absorbsi (α rata-rata) sebesar 0,026. Beton
serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.
PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FIBER CONCRETE CAN ABSORB THE SOUND IS THE HOLLOW BUNCH FIBER OF OIL PALM
CEMENT PC AND SAND.
Abstract
The hollow bunch fiber of oil palm mixed with cement (PC) and sand can be used as a fiber concrete material. The fiber concrete that have been produced can be used as a relatively light-weight building material and can absorb the sound. The process making of the hollow bunch fiber of oil palm is washed with NaOH solution for 12 hours, dried and cut with a length of 20 cm. The fiber variation of 0, 2, 4, 6, 8, 10% (volume) was mixed with 350 gram of cement, 700 gram of particulate and aggregate sand and 500 ml of water. The analysis of weight loss, mechanical and physical properties, morphology and sound absorption are conducted at aging time of 28 days. The result shows that the fiber concrete with an optimum condition is achieved at 6% (volume) of oil palm hollow bunch fiber. The optimum condition of fiber concrete are resulting the value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm3, water absorption = 13%, Modulus of Rupture (MOR) = 2,95 MPa, Compressive strength (CS) = 4,85 MPa and Modulus of elasticity (MOE) = 3,33 GPa. The morphology of concrete fiber that have been analyzed by using an optical microscope show that the pores have size less than 30µm and the concrete particle compound have size within a range of 5-30µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with size less than 75µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch fiber concrete within a frequency range of 100 – 500 Hz are resulting sound intensity level of 58-90 dB, sound absorption of 19,82% and absorption coefficient (αaverage) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil
palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete and fulfill the criteria of sound absorber building material.
DAFTAR ISI
1.2. Perumusan Masalah ………...
1.3. Batasan Masalah ………
1.4. Tujuan Penelitian ……….
1.5. Manfaat Penelitian ………
1
2.2. Semen PC ( Potland cement)………...
2.3. Pasir...………..
2.4. Air... ………..……….
2.5. Tandan kosong kelapa sawit………...
2.6. Pengujian dan Karakterisasi ...
2.6.1 Densitas ……….………...
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………...
22
3.2. Prosedur kerja ….………...
4.1. Hasil Pengukuran susut massa...
4.2. Pengujian densitas dan penyerapan air...
4.3. Pengujian MOR (Kuat bending beton)……...
4.4. Pengujian Kuat Tekan Beton...
4.5. Pengujian Modulus elastis Beton...
4.6. Foto mikroskop optik dari beton...
4.7. Pengujian Peredaman suara ……...
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
3.1 Komposisi pembuatan beton serattandan kosong
kelapa sawit...
23
4.1 Data pengukuran massa sampel uji beton tanpa
penambahan serat... 30
4.2 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan
penambahan serat 2 %... 31
Data pengukuran massa sampel uji beton dengan
penambahan serat 4 %...
Data pengukuran massa sampel uji beton dengan
penambahan serat 6 % ...
Data pengukuran massa sampel uji beton dengan
penambahan serat 8 % ...
Data pengukuran massa sampel uji beton dengan
penambahan serat 10 % ...
Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari
sampel beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10
Data kuat bending beton dengan penambahan
serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % ...
Data kuat tekan beton dengan penambahan serat
0,2,4,6,8,10 % Volum % ...
Data pengujian modulus elastis beton dengan
penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum %...
4.11
4.12
Data pengujian peredaman suara pada beton
dengan komposisi serat 6 % pada kondisi terbuka...
Pengukuran sound absorption sampel beton ringan
kondisi tertutup...
39
41
DAFTAR GAMBAR
2.3 Kurva regangan – reganggan bambu dan baja... 10
2.4 Susunan ferrocement………..……... 13
2.5 Tandan kosong kelapa sawit………... 15
2.6 Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik…………... 17
2.7 Uji bending beton serat ………... 19
2.8 3.1 Pemantulan energi bunyi pada material ………... Diagram alir pembuatan dan pengujian beton serat... 20
24
4.1 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton tanpa serat…………...
Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap
waktu penuaaan pada beton dengan 2 % serat………...
Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap
waktu penuaaan pada beton dengan 4 % serat………...
Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap
waktu penuaaan pada beton dengan 6 % serat………...
Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap
waktu penuaaan pada beton dengan 8 % serat………...
Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap
waktu penuaaan pada beton dengan 10 % serat………..
Hubungan antara density dan water absorption terhadap
penambahan serat( % volum) pada beton serat...
Hubungan antara MOR terhadap penambahan serat( %
volum) pada beton serat...
Hubungan antara Compressive Strength terhadap
4.10
volum) pada beton serat ...
Foto mikroskop optik dari beton serat tanpa penambahan
serat tandan osong kelapa sawit...
Foto mikroskop optik dari beton serat dengan penambahan
6 % serat tandan kosong kelapa sawit...
Hubungan antara sound level (dB) terhadap frekwensi
( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %
volum)...
Hubungan antara peredaman suara (%) terhadap frekwensi
( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %
volum)...
Hubungan antara koeffisien absorbsi terhadap frekwensi
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEMEN PC DAN PASIR
Abstrak
Serat tandan kosong kelapa sawit dicampur semen (Portland Cement) dan pasir dapat dibuat sebagai bahan beton serat. Beton serat yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bangunan relatif ringan dan mampu meredam suara. Proses pengolahan tandan kosong kelapa sawit dibilas dengan larutan 10% NaOH selama 12 jam, dikeringkan dan dipotong-potong sepanjang 5,0 cm. Variasi serat dibuat 0, 2, 4, 6, 8, 10 % (volum), dicampur semen 350 gram, pasir halus dan kasar masing-masing sebanyak 700 gram serta air sebanyak 500 ml. Pengamatan susut massa dilakukan pada saat proses aging (28 hari), pengujian sifat fisis dan mekanik, morfologi dan peredaman terhadap suara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa beton serat menghasilkan kondisi optimum pada 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Kondisi beton serat yang optimum
menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm3, penyerapan
air= 13 %, Kuat bending beton = 2,95 MPa, kuat tekan beton = 4,85 MPa, dan Modulus elastis beton = 3,33 GPa.Morfologi beton serat yang diamati dengan mikroskop optik memperlihatkan adanya rongga-rongga yang berukuran lebih kecil dari 30 µm dan partikel pembentuk beton berkisar antara 5 – 30 µm dan distribusi serat tandan kosong kelapa sawit cukup merata yang berukuran lebih kecil dari 75 µm. Kemampuan daya redam suara beton serat pada daerah rentang frekuensi 100 – 5000 Hz menghasilkan intensitas sound level sekitar 58 – 90 dB,
peredaman suara 19,82 % dan koefisien absorbsi (α rata-rata) sebesar 0,026. Beton
serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.
PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FIBER CONCRETE CAN ABSORB THE SOUND IS THE HOLLOW BUNCH FIBER OF OIL PALM
CEMENT PC AND SAND.
Abstract
The hollow bunch fiber of oil palm mixed with cement (PC) and sand can be used as a fiber concrete material. The fiber concrete that have been produced can be used as a relatively light-weight building material and can absorb the sound. The process making of the hollow bunch fiber of oil palm is washed with NaOH solution for 12 hours, dried and cut with a length of 20 cm. The fiber variation of 0, 2, 4, 6, 8, 10% (volume) was mixed with 350 gram of cement, 700 gram of particulate and aggregate sand and 500 ml of water. The analysis of weight loss, mechanical and physical properties, morphology and sound absorption are conducted at aging time of 28 days. The result shows that the fiber concrete with an optimum condition is achieved at 6% (volume) of oil palm hollow bunch fiber. The optimum condition of fiber concrete are resulting the value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm3, water absorption = 13%, Modulus of Rupture (MOR) = 2,95 MPa, Compressive strength (CS) = 4,85 MPa and Modulus of elasticity (MOE) = 3,33 GPa. The morphology of concrete fiber that have been analyzed by using an optical microscope show that the pores have size less than 30µm and the concrete particle compound have size within a range of 5-30µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with size less than 75µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch fiber concrete within a frequency range of 100 – 500 Hz are resulting sound intensity level of 58-90 dB, sound absorption of 19,82% and absorption coefficient (αaverage) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil
palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete and fulfill the criteria of sound absorber building material.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan bangunan rumah di Indonesia setiap tahun rata-rata sebesar ±
1,1 juta unit dengan pasar potensial di daerah perkotaan sebesar 40 % atau ±
440.000 unit. Dari jumlah ini pasokan rumah rata-rata per tahun sebesar 150.000
unit, sehingga mengakibatkan defisit per tahun sejumlah 290.000 unit. Pemasok
terbesar dalam memenuhi kebutuhan perumahan bagi masyarakat masih dipegang
oleh masyarakat sendiri. Harga jual produk rumah sangat dipengaruhi oleh proses
produksi, salah satunya konstruksi bangunan yang terkait erat dengan bahan
bangunan (Mutaqi, A Saifudin, 2004). Untuk memenuhi target tersebut tentu
dibutuhkan teknologi bahan alternatif khususnya untuk penyediaan bahan
bangunan yang lebih ekonomis, efisien dan ramah lingkungan. Oleh karena itu
pemanfaatan serat tandan kelapa sawit, semen Portland Cement (PC) dan pasir
dapat digunakan sebagai bahan bangunan alternatif, karena bahan baku serat yang
melimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal.
Dalam setiap pembangunan suatu konstruksi bangunan dituntut
dihasilkannya konstruksi yang tahan terhadap beban – beban yang bekerja
padanya serta mempunyai daya peredaman suara yang baik. Beban – beban yang
bekerja tersebut perilakunya tentu pula beraneka ragam diantaranya beban yang
menghasilkan benturan – benturan. Beban yang seperti ini biasanya kekuatannya
agak besar sehingga diperlukan konstruksi yang lebih kuat. Beban yang demikian
terdapat pada bangunan hidrolik, jalan raya, lantai jembatan dan landasan pesawat
udara. Usaha menahan beban benturan seperti yang dikemukakan di atas terutama
yang menggunakan beton pada konstruksinya diperlukan beton yang lebih daktail.
Kelemahan beton sebagai bahan konstruksi adalah tegangan tarik yang rendah dan
sifatnya yang getas, karena itu beton membutuhkan perkuatan berupa tulangan
tarik untuk menahan tegangan tarik yang terjadi. Pada beberapa negara maju
seperti Amerika dan Inggris, telah dikembangkan konsep perbaikan kelemahan
Konsep dasarnya adalah untuk menulangi beton dengan serat yang disebarkan
acak ke dalam adukan beton, sehingga dapat mencegah terjadinya retakan yang
terlalu dini baik akibat beban maupun akibat panas hidrasi. Banyak sekali serat
yang dapat digunakan untuk memperbaiki sifat – sifat beton ini. Jenis serat
tersebut antara lain serat baja, serat plastik, serat karbon, serat alami dan serat
fiberglass. Bahkan untuk keperluan non structural, dapat digunakan serat dari
bahan alami seperti ijuk, sabut kelapa atau tumbuh – tumbuhan lainnya
(Satwarnirat, 2004).
Serat berfungsi memperkuat matriks karena umumnya serat jauh lebih
kuat dari matriks. Matriks berfungsi melindungi serat dari efek lingkungan dan
kerusakan akibat benturan. Beton serat yang merupakan komposit antara beton
biasa dan bahan lain yang berupa serat kiranya dapat menjawab permasalahan ini.
Dalam hal ini serat dapat dianggap sebagai agregat yang bentuknya berupa batang
dan sangat tidak bulat.. Disamping itu serat dalam beton berguna untuk mencegah
retak – retak sehingga menjadikan beton serat lebih daktail dari pada beton biasa.
Adapun bahan serat yang pernah digunakan oleh Satwarnirat adalah berupa serat
tumbuh – tumbuhan (Satwarnirat, 2004)
Hasil penelitian oleh Sudarmoko, (Sudarmoko,1993) yang menggunakan
kawat bendrat dengan panjang 60 mm, 80 mm dan 100 mm menunjukkan bahwa
tambahan 1% dari volume beton, mampu menikkan kuat tekan beton sekitar 25%,
kuat tarik sekitar 47%, dan modulus elastisitas sebesar 10%. Selain itu beton serat
juga bersifat lebih tahan benturan dan lenturan ( Zulfi, dkk., 2005), sehingga
banyak penelitian menggunakan berbagai macam serat baik sintetis maupun
alami. Jika modulus elastisitas serat rendah, misalnya rami atau plastik, hanya
membuat beton lebih tahan benturan saja. Karena sifatnya yang lebih tahan
benturan dari pada beton biasa, maka sering dipakai pada bangunan hidrolik,
landasan pesawat udara, jalan raya dan lantai jembatan.
Studi karakteristik panel komposit berbasis fiber reinforced concrete
(FRC) dari limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS), semen (PC) dan pasir
ditambah compatiblizer (PVA/RE) telah dilakukan ( Lofgren I, 2005) . Penelitian
reinforced concrete yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa panel
komposit yang diperoleh mempunyai kepadatan/kerapatan (compatibilitas) yang
solid dan kuat mekanik (lentur dan tekan) yang cukup tinggi. Penambahan serat
tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan PVA/RE mempunyai pengaruh yang
cukup siginifikan terhadap kekuatan mekanik.
Penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan komposit dari serat alam
adalah papan komposit serat tebu-semen sebagai bahan bangunan alternatif
berbasis fiber reinforced concrete (FRC) (Fajrianto,dkk., 2006). Teknologi
pembuatan papan komposit serat tebu-semen ini tidak memerlukan keahlian yang
tinggi dan tidak memerlukan peralatan yang canggih dan biaya pembuatannya
juga relatif murah. Untuk menambah keplastisan adukan dapat ditambahkan abu
terbang (fly ash) atau bubuk kapur sehingga dapat mengurangi kuantitas semen
yang harganya mahal. Khusus untuk serat tebu, sebelum digunakan harus
direndam dalam larutan NaOH 1% selama 3 jam atau direndam dalam larutan
kapur 10% selama 48 jam untuk mengurangi atau menghilangkan bahan lain
seperti gula yang akan mengganggu proses pengikatan semen.
Penelitian lainnya yang berkaitan dengan penggunaan serat alam adalah
pengaruh penambahan serat ijuk pada pembuatan genteng beton (Randing,1999).
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa penambahan serat organik ijuk pada
pembuatan genteng beton dapat memperbaiki sifat fisis - mekanis yang dimiliki
seperti meningkatkan kekuatan lentur serta mengurangi sifat regasnya. Hasil
penelitian membuktikan bahwa dengan penambahan ijuk sebanyak 1 - 2 % dari
berat semen dapat mengatasi sifat regasnya serta dapat meningkatkan kekuatan
lentur sebesar 12 - 16 %. Kekuatan lentur atau beban lentur dari hasil penelitian
yang diperoleh dalam penelitian ini memenuhi syarat mutu tingkat II menurut SK
SNI S 04-1989-F.
Penelitian lain mengenai tandan kosong kelapa sawit (TKKS) diberi
perlakuan perendaman dalam air dingin. air panas, larutan NaOH dan Ca(OH)2.
Disamping itu pada TKKS tanpa perlakuan ditambahkan katalis CaCI2 dan MgCI2
dengan konsentrasi divariasikan dari 0% sampai 15%. Hasil penelitian
perlakuan rendaman menghasilkan papan semen yang kurang baik. Sedangkan
dengan menggunakan katalis CaCI2 dan MgCI2 dapat meningkatkan dan
mempercepat proses pengerasan (curing) yang sangat diperlukan dalam
pembuatan papan semen bila dibandingkan dengan semen sendiri(kontrol).
Penelitian P . Sebayang ,dkk ( 2010) telah dilakukan pembuatan beton
ringan yang bertujuan mampu meredam suara. Beton ringan dengan kondisi
optimum dicapai pada kondisi 35 % berat pumice, 75% berat pasir dan 25%
epoxy resin ( dari total berat agregat).Pada kondisi tersebut menghasilkan material yang memilliki sifat penyerapan suara (α ) yang yang baik sebesar 0,1718 atau 17,18 % pada frekwensi 500 Hz.
Oleh karena itu, dalam penelitian ini dicoba digunakan serat dari tandan
kosong kelapa sawit karena serat ini mengandung selulosa yang cukup banyak
dan pada penelitian – penelitian sebelumnya memberikan hasil yang cukup baik.
Dan pengukuran daya redam atau daya serap suara dari material beton
perlu dilakukan agar dapat diketahui sejauh mana pemakaian dari material
tersebut dapat diterapkan tentunya.
Indonesia sebagai negara kepulauan dan berada di daerah tropis dan
kondisi agroklimat yang mendukung, merupakan penghasil kelapa sawit utama di
dunia. Menurut data Coconut Statistic Yearbook, pada tahun 2000 areal kebun
kelapa sawit di Indonesia adalah terluas di dunia yakni mencapai 3,76 juta Ha atau
31,4 % dari total luas areal kebun kelapa sawit dunia. Kelimpahan serat kelapa
sawit mencapai 1,7 juta ton pertahun. Potensi ini yang demikian besar belum
dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produksi yang mempunyai nilai tambah
ekonomi yang tinggi ( Intan A H., Said E.G., 2003)
Di Indonesia penelitian tentang produk bahan bangunan seperti: genteng,
plafon, dan lainnya yang berasal dari komposit limbah masih sangat terbatas,
padahal saat sekarang bahan baku yang berupa limbah jumlahnya sangat banyak
dan melimpah, serta menjadi problem lingkungan yang serius (Fajriyanto, dkk.,
2007). Oleh karena itu penelitian ini sangat penting untuk dilakukan karena
dirancang untuk memberdayakan potensi limbah-limbah yang melimpah yang
kelapa sawit, semen (PC), dan pasir sebagai bahan utama dalam pembuatan bahan
bangunan yang ringan serta memiliki karakteristik mekanik tinggi dan ramah
lingkungan (Agus, H.S.W., 2002).
Pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat tandan kosong
kelapa sawit, yang tersedia dalam jumlah banyak dan belum dimanfaatkan.
Selama ini limbah tandan tersebut belum dimanfaatkan atau dengan kata lain
hanya dibuang sebagai sampah. Padahal tandan kelapa sawit ini mempunyai
kandungan serat yang cukup tinggi (mengandung selulosa dan holoselulosa yang
tinggi). Untuk itu peneliti mencoba memanfaatkan serat tandan kosong sawit ini
sebagai serat dalam pembuatan beton yang selanjutnya disebut sebagai beton
serat.
Penelitian yang menggunakan serat tandan kosong kelapa sawit ini
memang sudah banyak dimanfaatkan, misalnya untuk papan partikel, untuk
genteng beton. Akan tetapi belum ada yang menyangkut beton khususnya beton
serat. Oleh sebab itu adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan
sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan yaitu dalam hal teknologi
bahan dan rekayasa beton. Disamping itu untuk dunia industri jasa konstruksi,
dengan keberhasilan penelitian ini, maka serat tandan kosong kelapa sawit ini
dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan tingkat daktilitas yang lebih tinggi dari
beton biasa. Sedangkan bagi lingkungan, dengan pemanfaatan serat ini akan
mengurangi pencemaran akibat pembakarannya.
1.2 Perumusan masalah
1. Untuk menguasai teknik pembuatan beton serat kedap suara dengan
pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir.
2. Untuk mengetahui karakteristik dari material beton kedap suara dengan
pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir sebagai
1.3 Batasan masalah
Pada penelitian ini membahas tentang karakteristik fisis dan mekanis,
peredaman suara serta struktur mikro dari beton dengan pemanfaatan tandan
kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir sebagai bahan pembentuknya. Pada
kajian ini serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan adalah berasal dari
Sumatera Utara dengan variasi komposisi 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%
(volum), sedangkan komposisi material lainnya dibuat tetap.
1.4.Tujuan Penelitian
1. Mengetahui karakteristik fisik dari pembuatan beton kedap suara berbasis
bahan baku serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir.
2. Mengetahui karakteristik mekanik dari pembuatan beton serat kedap suara
berbasis serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC dan pasir.
3. Mengetahui struktur mikro dan peredaman suara dari komposit beton serat
menggunakan bahan baku serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC
dan pasir.
1.5.Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tentang:.
1.Mengetahui tehnik pembuatan beton kedap suara dari serat tandan kosong
kelapa sawit semen PC dan pasir
2.Pada komposisi berapakah serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan
untuk menghasilkan beton kedap suara seagai bahan bangunan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komposit
Kemajuan industri material khususnya komposit berbasis material sintetis
sudah semakin pesat. Sedangkan penggunaan bahan alam sebagai bahan dasar
masih sedikit. Padahal alam menyediakan bahan yang murah dan melimpah untuk
dikembangkan menjadi beragam produk. Komposit adalah suatu bahan yang
terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang membentuk suatu kesatuan.
Aplikasi dari komposit ini antara lain: dinding panel, plavon, genteng yang
diperkuat dengan serat (FRC-fiber reinforced concrete) saat ini sudah banyak
digunakan dalam bangunan.
Komposit alam memiliki keistimewaan renewable, ramah lingkungan
(terdegradasi), dan harga yang murah. Sedangkan serat sintetis sukar
terdegradasi, menghasilkan CO, dan debu yang berbahaya bagi kesehatan jika
didaur ulang. Material berbasis polimer memiliki ketahanan korosi yang tinggi
pada lingkungan asam (chlorin). Tetapi material polimer memiliki kekuatan
mekanik yang relatif rendah, karena itu diperlukan serat (fiber) sebagai penguat.
Sifat ketahanan korosi polimer yang tinggi dipadukan dengan kekuatan mekanik
dari serat (fiber) merupakan salah satu nilai jual dari material komposit matrik
polimer (Deni S,dkk.2007). Sedangkan serat sebagai elemen penguat sangat
menentukan sifat mekanik komposit karena meneruskan beban yang
didistribusikan oleh matriks. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik
lamina antara lain orientasi, ukuran, dan bentuk serat. Serat alam dikombinasikan
dengan resin sebagai matriks akan menghasilkan komposit alternatif dengan
memvariasikan arah orientasi serat alam (gambar 2.1), sehingga diharapkan
Gambar 2.1. Arah orientasi pada komposit FRP, (a) unidirectional dan (b)
quasi-isotropic
Komposit merupakan penggabungan dua atau lebih material secara
makroskopis antara serat dan matriks. Makroskopis menunjukkan bahwa material
pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, berbeda dengan
penggabungan dalam alloy melalui proses solidifikasi peleburan homogen, yaitu
material pembentuknya sudah tidak terlihat lagi. Tujuan dari penggabungan
tersebut tidak hanya untuk memperoleh sifat aditif dari material pembentuknya
tetapi terutama untuk memperoleh sifat sinergisnya (Gibson, 1994). Serat
berfungsi memperkuat matriks karena umumnya serat jauh lebih kuat dari
matriks. Matriks berfungsi melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan
akibat benturan. Sedangkan secara garis besar terdapat tiga macam jenis komposit
fiber reinforced polymer (FRP) berdasarkan penguat (serat) yang digunakan
(gambar 2.2). Komposit serat (fibrous composites) terdiri dari satu lamina
(lapisan) yang menggunakan penguat berupa serat (fiber) yang disusun secara
acak maupun dengan arah orientasi tertentu bahkan dalam bentuk yang lebih
kompleks seperti anyaman. Komposit partikel (particulate composites)
menggunakan partikel (serbuk) sebagai penguat dan terdistribusi secara merata di
dalam matriks. Dan komposit laminat (laminated composites) jenis komposit yang
terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya
Sedangkan beberapa sifat fisika bambu (fiber), antara lain: wettability
yaitu kemampuan cairan untuk menempel pada permukaan benda padat yang
berpengaruh terhadap adhesi. Kandungan air, mempengaruhi sifat mekanik bambu
sebelum perlakukan 50 – 99 % setelah dikeringkan 12–18 %. Berat jenis bambu
antara 600 – 900 kg/m3 untuk bambu apus memiliki berat jenis rata-rata 820
kg/m3 (≈ 82 N/mm2) Penelitian di bidang bambu terdahulu dengan semua spesimen uji dibuat dari bambu yang tanpa buku. Sebagai pembanding dipakai
baja tulangan beton dengan tegangan luluh sekitar 2400 kg/cm2 (≈ 240 N/mm2),
hasil dalam penelitian tersebut seperti pada gambar 2.3 di bawah ini:
Gambar2.2. Jenis komposit. (a) komposit serat, (b) komposit partikel dan (c) komposit laminat
Matriks Matriks
Matriks
Fiber
Fiber
(c)
Berdasarkan kurva regangan- regangan di atas, kuat tarik bambu ori
cukup tinggi hampir mencapai 5000 kg/cm2 dan kuat tarik rata-rata bambu petung
juga lebih tinggi dari baja. Dalam makalah ini jenis bambu yang dipilih sebagai
penguat adalah bambu apus (gigantochloa apus) dengan pertimbangan bambu ini
bersifat kuat, liat, dan lurus. Bambu apus tidak mudah terserang hama bubuk
sekalipun tidak diawetkan. Namun kesulitan dalam teknik komposit serat alam
diperlukan perlakuan khusus. Pokok permasalahan makalah ini adalah
pengembangan bahan alam (bambu apus) sebagai bahan penguat (reinfrocement)
pada komposit epoxy dan karakteristik mekanik dari bahan komposit berpenguat
serat bambu. Dengan harapan, bahan alam ini dapat dijadikan sebagai bahan
alternatif disamping penggunaan bahan baku sintetis pada industri komposit.
Sehingga dapat diprediksi layak atau tidaknya bambu untuk dijadikan bahan
penguat komposit (Deni .S,dkk.2008).
Beton adalah bahan konstruksi yang berbasis perekat semen, dan
agregatnya berupa: pasir dan batu (kerikil). Beton umumnya digunakan untuk
konstruksi rumah, gedung, jembatan, jalan dan lain-lain. Karakteristik beton yang
beredar di pasar, memiliki densitas sebesar: 2,0 – 2,5 g/cm3, dan kuat tekan: 3 –
50 MPa (Yassar .E .,dkk .2008). Beton ini tergolong cukup berat, untuk satu panel
berukuran 240 x 60 x 6 cm, dengan bobot sekitar 100 - 125 kg. Oleh karena itu
untuk mengangkat ataupun instalasinya memerlukan tenaga lebih dari satu orang
atau alat berat sebagai media pembantu. Beton dengan perekat semen disamping
berat, mempunyai kelemahan lainnya: pengerasannya cukup lama (28 hari), tidak
tahan terhadap lumut atau kelembaban tinggi dan menyebabkan beton cepat rapuh
(Cavaleri, L.N., dkk,2003). Cara mengatasinya, perlu dilakukan proses
perekayasaan material beton sehingga kelemahan tersebut dapat diminimalkan
Menurut Tjokrodimuljo dan Kardiyono,1996 ,beton serat adalah bahan
komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain yang berupa serat. Serat
pada umumnya berupa batang – batang dengan diameter antara 5 dan 500 mm,
dan panjang sekitar 25 mm sampai 100 mm. Bahan serat berupa serat asbestos,
serat tumbuh – tumbuhan (rami, bambu, ijuk) serta serat plastik (polypropylene)
atau potongan kawat baja. Sedangkan menurut Suhendro, 1991 , beton serat
adalah beton yang terdiri dari serat baja, serat plastik, serat karbon dan serat
fiberglass. Untuk keperluan non struktural, dapat digunakan pula serat dari bahan
alamiah seperti ijuk, sabut kelapa atau serat dari tumbuh – tumbuhan lainnya.
Beton serat (Fiber Reinforced Concrete) menurut ACI Committee yang
dikutip oleh Suryani, 1996 adalah konstruksi beton dengan bahan yang terdiri
Kelecakan (workability) beton akan berkurang dengan adanya penambahan serat,
yang sejalan dengan pertambahan konsentrasi serat (volume friction) dan aspek
rasio serat, yaitu panjang serat dibagi diameter serat (1/d). Penurunan workability
dapat diatasi dengan memperbesar jumlah air semen atau pemakaian bahan
tambahan (additive). Jika serat yang dipakai mempunyai modulus elastisitas lebih
tinggi dari pada beton, misalnya kawat baja, maka beton serat mempunyai kuat
tekan, kuat tarik, maupun modulus elastisitas yang sedikit lebih tinggi dari pada
beton biasa.
Ferrocement (fiber reinforced concrete) merupakan komposit yang
digunakan sebagai bahan bangunan dan konstruksi rumah. Terdiri dari matriks
(bahan pengikat) dari mortar (campuran semen, pasir, dan air dengan komposisi
tertentu), fiber dari kawat anyaman (wire mesh), dan tulangan rangka sebagai
penguat. Teknik pengerjaan tidak jauh berbeda dengan pengerjaan beton bertulang
pada umumnya. Hanya saja pada ferrocement memerlukan volume yang lebih
sedikit dari beton bertulang. Pengembanganya telah dimulai sekitar 25 tahun yang
lalu untuk aplikasi struktur pantai. Setelah tahun 1978, ferrocement mulai
diaplikasikan untuk struktur masjid, bangunan monumental, dan struktur irigasi.
Ferrocement sangat tepat apabila digunakan sebagai bangunan dan konstruksi
perumahan, karena kuat, dan cepat dalam pengerjaan dibandingkan dengan
dinding bata konvensional. Kelebihan lainnya adalah dapat dicetak dalam
berbagai bentuk dengan ukuran lebih kecil dari 25 mm, lebih ringan, biaya
perawatan yang rendah, dan life time tinggi. Dari penelitian sebelumnya
menunjukkan bahwa ferrocement memiliki ketahanan terhadap beban impak yang
tinggi, awet, dan kedap air. Untuk pengembangan selanjutnya di harapkan
ferrocement dapat digunakan untuk aplikasi rumah tahan gempa dan lambung
kapal. Susunan ferrocement yang terdiri dari mortar dan tulangan baja
Matriks (pengikat
Di dalam ferrocement, matriks berfungsi sebagai pengisi ruang komposit
untuk mentransfer tegangan antar matriks, melindungi dari kondisi lingkungan
luar dan menjaga permukaan serat dari pengikisan serat (fiber). Dengan demikian
serat tersebut dapat bekerja secara efektif jika diatur dalam arah, dimana serat
tersebut memiliki kekuatan tarik terbesar dan akan memberikan manfaat pada saat
regangan yang besar terjadi. Pada campuran mortar, semen yang digunakan
haruslah terbebas dari lumpur dan benda asing lainnya serta dikondisikan kering
dalam jangka waktu pendek (PHHB Group,2008).
2.2.Semen PC (Potland Cement)
Semen merupakan bahan yang mempunyai sifat adhesif dan kohesif,
digunakan sebagai bahan pengikat (bounding material) yang dapat mengikat
butiran – butiran agregat menjadi bentuk yang kompak. Semen yang biasa
digunakan sebagai material ferrocement adalah semen tipe portland, karena Gambar2.4. Susunan ferrocement ( Djausal , A.2001)
memilki kualitas baik. Pasir yang digunakan harus dapat menghasilkan adukan
dan ikatan yang baik dengan semen, air, dan serat kelapa.
2.3. Pasir
Pemilihan pasir yang kurang baik dapat menyebabkan kelembaban masuk
ke dalam struktur sehingga mempengaruhi ketahanan dan kekuatan struktur
ferrocement. Selain itu pasir harus terbebas dari bahan – bahan organik (Helmi,
2007). Pasir juga berfungsi untuk mengurangi dan mengatur susut kering (dry
shringkage) sehingga mengurangi kemungkinan retak pada struktur ferrocement.
Pasir yang umum digunakan adalah pasir alam yang mengandung silika, batuan
basalt, dan koral halus.
2.4 Air
Air pada campuran mortar berguna untuk menimbulkan reaksi kimia pada semen
dan merupakan bahan pelarut material ferrocement. Kadar air yang berlebihan
pada campuran ferrocement dapat menimbulkan gelembung – gelembung pada
struktur ferrocement, tetapi kekurangan air dapat berdampak pada reaksi kimia
yang tidak sempurna antara semen dengan air pada campuran mortar.
2.5 Tandan kosong kelapa sawit
Limbah padat sawit merupakan limbah yang dihasilkan dari perkebunan
kelapa sawit. Limbah padat yang dihasilkan antara lain berupa tandan kosong
Gbr 2.5 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Penambahan serat kelapa berdampak terhadap kenaikan sifat mekanik
ferrocement, hal ini disebabkan ketika matriks diberikan beban, sebagian beban
akan dipindahkan ke serat disepanjang permukaannya. Karena adanya perbedaan
kekakuan antara serat dengan matriks, terjadi tegangan geser disepanjang
permukaan serat sehingga serat lebih kaku dan deformasi di sekitar serat menjadi
kecil. Ketika matriks retak, serat akan membawa gaya pembebanan melalui
retakan, memindahkan beban dari satu sisi matriks ke sisi yang lain hingga
merata. Sedangkan penurunan pada penambahan 10 % serat kelapa disebabkan
oleh fraksi volume serat yang terlalu banyak dapat mengurangi daya ikat matriks
terhadap serat sehingga dapat menurunkan sifat mekanik secara kesuluruhan.
Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik ferrocement diperlihatkan pada
Gambar2.6 Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik ferrocement
Material komposit berpenguat dari serat alam yang digunakan sebagai
bahan bangunan telah dicoba untuk menggantikan serat sintetik berbasis fiber
reinforced concrete (FRC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat alam
sangat potensial untuk dijadikan sebagai bahan bangunan karena bersifat
2.6 Pengujian dan Karakterisasi 2.6.1 Densitas
Untuk uji kerapatan (densitas) material, sampel uji yang digunakan
berukuran 20 cm x 5 cm x5 cm. Dari hasil pengukuran berat dan volume setiap
sampel uji, kemudian dilakukan perhitungan kerapatan bahannya dengan
menggunakan persamaan:
Besarnya penyerapan air (water absorption) oleh beton adalah merupakan
ratio perbedaan massa sebelum direndam (MK) dan setelah direndam sampai
keadaan jenuh (Mb) dan memenuhi persamaan:
Wa = ��
tekan F diukur dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dan
A adalah luas penampang benda uji berbentuk lingkaran (penampang silinder).
Pengujian kuat tekan dilakukan mengacu pada ASTM C-947-99 menggunakan
peralatan UTM dengan kapasitas maksimum 100 kN. Universal testing machine
(UTM) .
Kekuatan tekan beton dinyatakan dengan beban (tegangan) maksimum
yang dapat dipikulnya. Oleh karena itu dengan bertambahnya kekuatan sifat –
kekuatan tekan adalah sangat mudah, maka kekuatan tekan beton dalam industri
konstruksi biasa dipakai untuk menilai serta untuk mengendalikan mutu beton dan
untuk tujuan persyaratan spesifikasi. Beton merupakan suatu bahan yang relatif
getas dan relatif lemah dalam memikul tegangan tarik.
Kekuatan beton tergantung pada:
• Kekuatan agregat, khususnya agregat kasar
• Kekuatan pasta semen
• Kekuatan ikatan / lekatan antara semen dengan agregat
Kekuatan tekan beton adalah muatan tekan maksimum yang dapat dipikul
per satuan luas. Kekuatan tekan beton yang dapat dicapai adalah 800 kg/cm2 (80
KN/mm2) dengan menggunakan semen dengan mutu terpilih, perbandingan –
perbandingan bahan campuran dan cara pemadatan yang seksama serta sarana –
sarana perawatan yang menguntungkan. Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan
maksimum fc pada saat beton mencapai usia 28 hari. Nilai kuat tekan beton ini
didapatkan melalui cara pengujian standar dengan menggunakan Universal
Testing Machine (UTM). Pemberian beban tekan dilakukan bertingkat dengan
kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder. Beban yang
diberikan akan dipikul rata oleh penampang sehingga memberikan tegangan.
2.6.4 Kuat bending ( MOR)
Untuk mengetahui kekuatan bending suatu material, dapat dilakukan
dengan pengujian bending terhadap material tersebut (Gibson, 1994). Data hasil
pengujian kemudian dilakukan analisa MOR (Modulus of Rupture) dengan
menggunakan persamaan berikut.
Sampel uji berukuran 20 cm x 5 cm x 5 cm. Pengujian dilakukan dengan
10 cm. Pembebanan dilakukan pada posisi tengah bentang sampel uji. Skema uji
bending beton serat dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut:
Gambar 2.7 Skema uji bending beton serat
2.6.5.Peredaman suara
Pada prinsipnya peredaman suara merupakan besaran fisis yang berkaitan
dengan bunyi. Penyerapan bunyi ( sound absorbing ) adalah perbandingan antara
energi bunyi yang tidak dipantulkan kembali dengan energi keseluruhan yang
datang. Pemantulan energi bunyi pada material dapat diperlihatkan pada gambar
Gambar 2.8 : Pemantulan energi bunyi pada material.
Penyerapan bunyi adalah kemampuan suatu bahan untuk meredam bunyi
yang datang ,dihitung dalam persen atau pecahan berniai 1 ≥ α ≥0.
Nilai 0 berarti tidak ada peredaman bunyi (bunyi dipantulkan sempurna ).
Sedangkan nilai 1 berarti bunyi yang datang diserap seluruhnya atau tidak ada
yang dipantulkan ( Blaga,et all ,2004) .Menurut ISO 11654 suatu bahan dapat
dikategorikan sebagai peredam suara jika mempunyai koefisien absorbsi
minimal 0,15 ( Haque. N 1997)
Untuk menentukan koefisien absorpsi suara pada beton ringan dapat
dihitung dengan persamaan berikut :
α= I datang
I serap (4)
βd = 10 log Idatang
Io (5)
Energi yang diserap
energi datang
energi yang diteruskan
Energi yg terpantul
βs = 10 log Iserap
Io (6)
dimana:
α = koefisien absorbsi suara
Idatang = intensitas suara yang datang pada bahan ( W/ m2)
Iserap = intensitas suara yang diserap bahan ( W/ m2)
IO = intensitas acuan = 10 -12 ( W/ m2)
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan tempat penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Pusat Penelitian Fisika-LIPI Serpong.
Waktu Penelitian: Februari sampai April 2013
3.2. Prosedur Kerja
Bahan baku tandan kosong kelapa sawit yang masih basah dijemur,
dipisahkan untuk diambil seratnya kemudian direndam dalam larutan 10 % NaOH
selama 12 jam. Serat tandan kosong kelapa sawit yang telah direndam kemudian
dikeringkan dalan oven pada suhu 60 oC selama 12 jam untuk mempercepat
proses pengeringan. Semen yang digunakan adalah jenis portland cement (PC)
yang umum digunakan untuk bahan bangunan. Tata laksana pembuatan beton
serat adalah sebagai berikut: semen PC dicampur pasir halus (lolos ayakan 0,3
mm), pasir kasar (lolos ayakan 5,0 mm) dan air, sehingga menjadi suatu adukan
bahan beton. Adapun komposisi masing-masing adukan yang dibuat adalah
sebagai berikut: semen = 350 ml, pasir kasar = 700 ml, pasir halus = 700 ml, air =
500 ml dan ditambahkan serat tandan kosong kelapa sawit. Ukuran serat tandan
kosong kelapa sawit yang digunakan adalah diameter sekitar 0,10 – 2, 0 mm
dengan panjang serat 50 mm. Adapun variasi penambahkan serat tandan kosong
kelapa sawit (dalam % volum) dalam pembuatan beton serat seperti terlihat pada
Tabel3.1. Komposisi pembuatan beton serat tandan kosong kelapa sawit
No Pasir kasar
(ml)
Pasir halus
(ml)
Semen,
PC (ml) Air
(ml)
Tandan kosong kelapa
sawit (% volum)
1 700 700 350 500 0
2 700 700 350 500 2
3 700 700 350 500 4
4 700 700 350 500 6
5 700 700 350 500 8
6 700 700 350 500 10
Setelah adukan beton diaduk merata kemudian dicetak dalam moulding
dengan ukuran beton jadi sebagai berikut: panjang 200 mm, lebar 50 mm dan
tinggi 50 mm. Dalam proses penambahan serat tandan kosong kelapa sawit yang
digunakan dilakukan secara bertahap silih berganti dengan penambahan adukan
sehingga cetakan beton penuh dan rata. Beton serat yang dibuat masing-masing
sebanyak 3 buah untuk pengujian ulangan yang dibutuhkan.
Diagram alir pembuatan beton serat tandan kosong kelapa sawit
Gambar 3. 1. Diagram alir pembuatan dan pengujian beton
3.3 Alat dan bahan yang dibutuhkan 1.Alat yang dibutuhkan:
- Cetakan ( Moulding)
- Pengaduk semen
- Timbangan Digital
- Universal Testing Machine
- Jangka sorong
- Speaker
- Sound level Meter
-Sinyal generator
Pasir kasar ( 700 )ml Pasir halus(700) ml Semen(350)ml Air(500) ml
Pencampuran
Pencetakan dengan moulding
Pengeringan selama 28 hari
1.Pretreatmen kelapa sawit kelapa sawit dgn larutan NAOH 10% selama 12 jam
2.Bahan yang dibutuhkan :
- NaOH 10% - Semen PC
- tandan kosong kelapa sawit
- pasir
- air
3.4 Metoda pengukuran
3.4.1 Metoda pengukuran densitas.
1. .Sampel yang telah mengalami pengerasan (ageing) 28 hari kemudian
ditimbang massa sampel kering (beton), mk dengan menggunakan neraca
digital.
2. .Selanjutnya diukur dimensi dari masing-masing sampel uji dengan
menggunakan jangka sorong. Dengan diketahui dimensi maka dapat
dihitung volume dari sampel uji.
Dengan mengetahui besaran-besaran tersebut diatas, maka nilai densitas beton
sludge dapat ditentukan sesuai dengan persamaan densitas (1).
3.4.2 Penyerapan Air (Water absoption)
Untuk mengetahui besarnya penyerapan air dari beton sludge yang telah
dibuat, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 20
– 00.
Prosedur pengukuran penyerapan air adalah sebagai berikut:
1. .Sampel yang telah dikeringkan selama 28 hari, ditimbang massanya
2. Kemudian sampel direndam di dalam air selama 1 jam sampai massa
sampel jenuh dan catat massanya( mb).
Dengan menggunakan persamaan (2) maka nilai penyerapan air dari beton
sludge dapat ditentukan.
3.4.3 Kuat tekan (Compressive strength)
Untuk mengetahui besarnya nilai kuat tekan dari beton, maka perlu
dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 1386 – 98 dan ASTM
C 39/C 39M - 01. Alat yang digunakan untuk menguji kuat tekan adalah Universal Testing Mechine (UTM). Model uji kuat tekan dengan benda uji berupa
kubus.
Prosedur pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut:
1. Sampel berbentuk kubus, minimal dilakukan tiga kali pengulangan.
Dengan mengetahui diameternya maka luas penampang dapat dihitung, A
= π (d2/4).
2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor
penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung,
alat ukur (gaya) terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat
pada angka nol.
3. .Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi
pemberian gaya (lihat gambar), dan arahkan switch ON/OFF ke arah ON,
maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan
konstan sebesar 4 mm/menit.
4. .Apabila sampel telah pecah, arahkan switch kearah OF maka motor
penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang ditampilkan
5. Dengan menggunakan persamaan (3) maka nilai kuat tekan dari beton
dapat ditentukan.
3.4.4 Kuat Patah (Flexural Strength)
Untuk mengetahui besarnya kuat patah dari beton, maka perlu dilakukan
pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 133 – 97 dan ASTM C 348 – 97.
Alat yang digunakan untuk menguji kuat patah adalah Universal Testing Mechine
(UTM). Pengujian kuat patah dengan Universal Testing Mechine (UTM) dan
benda uji untuk kuat patah benda berbentuk balok.
Prosedur pengujian kuat patah adalah sebagai berikut:
1. Sampel berbentuk balok diukur lebar dan tingginya, minimal
dilakukan tiga kali pengulangan, kemudian atur jarak titik tumpu
(span) sebesar 10 cm sebagai dudukan sampel .
2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor
penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian
berlangsung, alat ukur (gaya) terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum
penunjuk tepat pada angka nol.
3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi
pemberian gaya (lihat gambar), dan arahkan switch ON/OFF ke arah
ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit.
4. Apabila sampel telah patah, arahkan switch kearah OF maka motor
penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang
ditampilkan pada panel display, saat beton tersebut patah.
Dengan menggunakan persamaan (3) maka nilai kuat patah dari beton dapat
diperoleh.
3.4.5 Peredaman suara
Prosedur pengujian peredaman suara pada beton dengan kondisi terbuka adalah
1. Sampel yang telah diikeringkan selama28 hari, dibuat berbentuk kubus
terbuka, dan dilakukan pengujian tiga kali pengulangan.
2. Tempatkan sinyal generator di luar ruang kubus Atur frekwensi sinyal
generator pada frekwensi 100- 5000 Hz ,
3. Letakkan speaker pada kubus ruang terbuka.
4. Tempatkan Sound level meterdi luar ruang kubus, atur pada posisi tetap
atau jarak tertentu dari speaker.
5. .Arahkan sinyal generotor, ke arah switch ON
6. Kemudian catat intensitas suara dalam satuan (dB) yang ditunjukkan oleh
Sound level meter
7. Arahkan sinyal generator ke arah swith OFF.
8. Dengan menggunakan persamaan (4) dan (5) maka koefisien peredaman
suara dapat ditentukan.
Prosedur pengujian peredaman suara pada beton dengan kondisi tertutup adalah
sebagai berikut:
1. Sampel yang telah diikeringkan selama 28 hari, dibuat berbentuk kubus
tertutup, dan dilakukan pengujian tiga kali pengulangan.
2. Tempatkan sinyal generator di luar ruang kubus Atur frekwensi sinyal
generator pada frekwensi 100- 5000 Hz ,
3. Letakkan speaker di dalam ruang kubus ruang tertutup.
4. Tempatkan Sound level meterdi luar ruang kubus, atur pada posisi tetap
atau jarak tertentu dari speaker.
5. .Arahkan sinyal generotor, ke arah switch ON
6. Kemudian catat intensitas suara dalam satuan (dB) yang ditunjukkan oleh
Sound level meter
7. Arahkan sinyal generator ke arah swith OFF.
8. Dengan menggunakan persamaan (4) , (5) , (6) maka koefisien peredaman
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil pengukuran susut massa
Hasil pengukuran susut berat (weight loss) dan penimbangan massa
sampel selama proses penuaan (aging time) dari beton serat sampai 28 hari dan
dengan variasi penambahan serat (0 – 10%) dalam persen volume diperlihatkan
pada tabel 4.1 sampai tabel 4.6 dan gambar 4.1-4.6 seperti berikut ini.
Dengan keterangan tabel :
m-mi = penyusutan massa ujji bbeton (gram)
(m-mi/ m ) = penyusutan massa terhadap massa sampel
(m-mi/m) x 100 % = persentase penyusutan massa terhadap massa sampel (%)
Tabel 4.1 Data pengukuran massa sampel uji beton tanpa penambahan serat
Tabel 4.2 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 2%
Tabel 4.3 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 4%
Tabel 4.4 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 6%
Tabel 4.5 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 8 %
Gambar 4.4. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap
Tabel 4.6 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat
Gambar4.5. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap waktu penuaan (aging time) pada beton dengan 8 % serat.
Dari tabel 4.1 dan gambar4.1, beton tanpa serat terlihat bahwa susut berat
(weight loss) cenderung terjadi mulai saat pengeringan sampai hari ke 12, setelah
itu massa sampel cenderung konstan dan tidak ada pengurangn massa.
Pada pembuatan beton serat dengan menggunakan 2% dan 4 % serat
tandan kelapa sawit, dimana penyusutan massa cenderung konstan pada hari ke
15, artinya massa beton sudah mulai konstan diatas hari ke 15.
Beton serat dengan penambahan serat sebanyak 6%, 8% dan 10 % serat
tandan kelapa sawit perubahan massa sudah tidak terjadi pada hari 19 – 21.
Apabila dilihat dari efek penambahan serat terhadap perubahan massa (weight
loss) pada pembuatan beton serat berkisar antara 8% – 10%. Sedangkan menurut
Candramouli et all, (2011) menyatakan bahwa nilai weight loss pada beton keras
sebagai fungsi temperatur dan waktu dapat mencapai sebesar 5 %.
4.2Pengujian densitas dan penyerapan air
Data densitas dan penyerapan air dari sampel beton dengan variasi
penambahan serat tandan kosong kelapa sawit 0%, 2%, 4% ,6%, 8%, 10,% volum
dapat dilihat pada tabel 4.7 di bawah inI
780
Gambar 4.6. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap
Tabel 4.7 Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari samel beton
dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10,%
Gambar 4.7.Hubungan antara bulk density dan water absorption terhadap
penambahan serat (% volum) pada beton serat. Serat(%) Density WA (%)
0 1,727862 5,263157895 2 1,631869 8,108108108 4 1,75186 8,75 6 2,40024 13,04347826 8 1,883849 12,77777778 10 1,847852 13,48314607
5
Penambahan Serat (% Volum)
Water Absorption
Hasil pengukuran rapat massa (bulk density) dan penyerapan air
(water absorptuion) sebagai fungsi penambahan serat tandan kosong
kelapa sawit (dalam % volum) diperlihatkan pada Gambar 7. Besarnya
nilai rapat massa dari beton serat yang diperoleh berkisar antara 1,5 – 2,5
g/cm3. Rapat massa beton tanpa serat adalah 1,73 g/cm3 dengan nilai
penyerapan air diperoleh terkecil, yaitu sekitar 5,26%. Pengaruh
penambahan serat hingga mencapai 2 % volum menghasilkan nilai rapat
massa cenderung turun dan mencapai nilai tertinggi pada penambahan
serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % volum, yaitu sebesar 2,4 g/cm3.
Sedangkan nilai penyerapan air dari beton serat adalah berkisar antara 5,26
– 13, 48 % dan nilai penyerapan air pada beton serat yang tertinggi adalah
pada penambahan 10 % serat. Hasil pengamatan Roslan Kolop, dkk.,
dengan perbandingan semen dengan serat kelapa sawit dalam % (berat
semen) menunjukkan bahwa penyerapan air akan berbanding lurus dengan
penambahan serat yang ditambahkan. Nilai penyerapan air yang diperoleh
Roslan Kolop, dkk., adalah mulai dari 8 – 15 % untuk penambahan serat
hingga mencapai 30 % (dari berat semen). Menurut Braga (1985), beton
konvensional (semen portland) menghasilkan nilai penyerapan air sebesar
5,5%. Sedangkan nilai densitas yang diperoleh Roslan Kolop, dkk.,
adalah berkisar 1 – 2 g/cm3 pada umur beton 28 hari dan pengaruh
penambahan serat cenderung menurunkan nilai densitas beton yang
dihasilkan. Hal ini menunjukkan bahwa serat tandan kosong kelapa sawit
relatif mengikat air bebas (H2O). Sebagai pembanding nilai densitas untuk
beton konvensional (semen portland) adalah sekitar 2,4 g/cm3, sumber
Van Vlack, (2004)Apabila dilihat dari nilai densitas yang diperoleh maka
beton serat ini dapat diklasifikasikan sebagian termasuk beton ringan dan
sisanya termasuk beton normal, dimana nilai rapat massa beton ringan < 2
g/cm3, dan beton normal 2 - 2,4 g/cm3 (Mulyono dan Gina, 2002). Hasil
penelitian lain (Mulyono, 2005) dengan menggunakan serat ijuk dan sabut
densitasnya adalah sekitar 2 - 2,2 g/cm3 dan penyerapan air berkisar 9 – 12 %.
4.3 Pengujian MOR( kuat bendimg beton)
Data pengujian MOR( kuat bending) pada pada sampel uji beton dengan
penambahan serat 0,2,4,6,8,10% diperlihatkan pada tabel 4.8 beriku:
Tabel 4.8 Data kuat bending ( MOR) beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % volum
Pengujian sifat mekanik dari beton serat yang dilakukan antara lain adalah
Modulus of Rupture (MOR) atau bending strength dengan tiga titik tumpu,
Compressive Strength (kuat tekan) dan Modulus of elasticity (MOE). Hasil
pengujian Modulus of Rupture (MOR) dari beton serat diperlihatkan pada Gambar
8. Nilai MOR beton serat dengan variasi penambahan serat hingga 10 % volum
adalah berkisar 2,12 – 2,95 MPa. Nilai tertinggi MOR beton serat adalah pada
penambahan 6 % serat tandan kelapa sawit, yaitu sekitar 2,95 MPa. Nilai ini
apabila dibandingkan dengan karakteristik beton pada umumnya adalah termasuk
pada klasifikasi beton ringan - normal . Hasil penelitian Yu, at.all., (2011) dengan
menggunakan serat bambu sebanyak 0,5 – 1,5 % (berat) dari total semen dan
panjang serat yang digunakan 1 – 2 cm, menghasilkan nilai MOR sebesar 5 – 7
MPa. Penelitian lain (Mulyono, 2002) yang telah dilakukan dengan menggunakan
serat ijuk dan sabut kelapa adalah sekitar 8 – 11 MPa, artinya beton yang telah
dibuat relatif cukup rendah dan perlu ditingkatkan lagi untuk proses pabrikasi
sebagai upaya pemanfaatan limbah sawit sehingga mempunyai nilai ekonomi dan
dalam rangka penunjang pelestarian lingkungan 2,60 2,50 2,60
Penambahan Serat (% Volum)
4.4Pengujian kuat tekan beton
Tabel 4.9 Data kuat tekan beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % volum
Hasil pengujian kuat tekan (Compressive Strength) dari beton serat dengan
variasi penambahan serat tandan kosong kelapa sawit diperlihatkan pada Gambar
9. Dari hasil pengujian kuat tekan beton serat dengan variasi penambahan serat
tandan kosong kelapa sawit hingga 10 % volum, diperoleh nilai kuat tekannya
berkisar 3 – 5 Mpa. Nilai tertinggi diperoleh pada penambahan 6 % serat tandan
kosong kelapa sawit, yaitu sebesar 4,85 MPa. Hasil penelitian yang telah
dilakukan (Roslan Kolop ,dkk 2010) menunjukkan bahwa beton dengan
penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 10 – 30 % dari berat semen yang
digunakan dengan umur 28 hari menghasilkan kuat tekan sekitar 0,9 – 2,3 MPa.
Sedangkan nilai kuat tekan yang dihasilkannya tanpa penambahan serat adalah
sebesar 7,2 MPa ( Roslan Kolop,dkk 2010) dan nilai ini relatif lebih tinggi bila
dibandingkan dari beton serat yang dibuat. Penelitian lain, Yu, at.all., (2011)
dengan menggunakan serat bambu sebanyak 0,5 – 1,5 % (berat) dari total semen
dan panjang serat yang digunakan 1 – 2 cm, menghasilkan kuat tekan sebesar 33 –
46 MPa, artinya beton serat bambu ini relatif cukup kompetitif bila dibanding dari
sifat-sifatnya yang dihasilkan. Dari hasil ini maka untuk pengamatan morfologi
maupun terhadap pengujian peredaman suara pada beton serat ditetapkan pada
komposisi 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Menurut Mc Bride and 3,05 3,09
Penambahan Serat (% Volum)
Shukla (2002), nilai kuat tekan yang dihasilkan berkisar 15 - 21 MPa dengan
menggunakan bahan adif adalah ceramics microspere, hekuatan ini sangat
dipengaruhi ukuran butir dalam orde mikro.
4.5 Pengujian modulus elastis beton
Tabel 4.10 data pengujian modulus elastis denggan penambahan serat 0,2,4,6,8,10
% volum
% serat 0% % 4% 6% 8% 10%
3 3 5 4,3 5,7 2,75
1,3 0,8 1 2.3 0,5 0,83
ME(Gpa) 2,1 1,9 3 3,3 3,1 1,79
Untuk menentukan besaran Modulus of elasticity (MOE) dari beton serat
yang dibuat maka perlu dilakukan pengukuran stress terhadap strain dengan
0
menggunakan Universal Testing Machine (UTM), seperti terlihat pada Gambar
10. Dari gambar 10 terlihat bahwa hubungan antara stress vs strain sebagai variasi
penambahan serat tandan kelapa sawit memperlihatkan pola yang sama. Menurut
Roslan Kolop, dkk., nilai Stress beton menggunakan serat tandan kosong kelapa
sawit dapat mencapai 3 MPa dan strain 0,08, dimana nilai ini mirip dengan hasil
penelitian yang dilakukan. Menurut WAFA (1990), penambahan serat carbon
stell cenderung meningkatkan nilai strain akan tetapi nilai stress relatif konstan
dan dapat mencapai 35 MPa
Berdasarkan kurva stress vs strain maka dapat dihitung besarnya Modulus
of elasticity (MOE) dari beton serat tersebut, seperti terlihat pada Gambar 11.
Nilai MOE dari beton serat dengan penambahan serat tandan kosong kelapa sawit
hingga mencapai 10 % volum adalah berkisar antara 1,7 – 3,4 GPa. Ternyata nilai
tertinggi yang dihasilkan adalah pada penambahan serat tandan kosong kelapa
sawit sebesar 6 % (volum). Menurut Abdullah (2008), nilai MOE dari pembuatan
beton ringan dengan metoda autoclave adalah sebesar 0,18 – 3,58 Gpa. Penelitian
lain, TEO ,M.A. Mannan( 2006) telah membuat beton struktur dengan
menggunakan cangkang kelapa sawit sebagai pengganti bahan agregat halusnya
2,12
Penambahan Serat (% Volum)
