BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Bahan Komposit
Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Komposit berasal dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur[4].
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik-matrik) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik[5]. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre). Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi dan ketahanan aus.
Komposit adalah bahan hibrida yang terbuat dari resin polimer diperkuat dengan serat, menggabungkan sifat-sifat mekanik dan fisik.
Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu: 1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang
peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya
3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen-komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya[5].
Secara umum material komposit tersusun dari dua komponen utama yaitu matrik (bahan pengikat) dan filler (bahan pengisi). Filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. Matrik secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit.
2.2. Parking Bumper
Parking bumper adalah sebuah alat yang digunakan sebagai penahan roda
kenderaan pada saat parkir. Parking bumper sering dijumpai pada lokasi perparkiran gedung perkantoran, pusat perbelanjaan atau supermarket dan lain-lain. Parking bumper ini berfungsi untuk menciptakan keteraturan perparkiran pada area parkir kenderaan roda empat dan juga sebagai penuntun serta pengaman kenderaan pada saat parkir, seperti diperlihatkan pada gambar 2.1.
Parking Bumper
Gambar 2.1. Lokasi perparkiran pada salah satu pusat perbelanjaan
sasa atom-atom karbon yang saling merasa nyaman ketika meninggalkan kenderaan tersebut diperparkiran, sebuah kenderaan dalam posisi parkir seperti terlihat pada gambar 2.2.
a b
Gambar 2.2. Posisi Parking Bumper. (a) Parking bumper ketika mengenai ban kendaraan, (b) Susunan Parking bumper diparkiran
2.3. Material Komposit Polymeric Foam 2.3.1.Polyester Resin Tak Jenuh
Polyester resin tak jenuh merupakan material polimer kondensat yang
dibentuk berdasarkan reaksi antara kelompok polyol, yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic yang mengandung ikatan ganda.Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah
glycol, seperti ethylene glycol.Sementara asam polycarboxylic yang digunakan
adalah asam phthalic dan asam maleic.
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki
berhubungan satu dengan lainnya. Dengan demikian struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan.Data mekanik material matriks diperlihatkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1.Karakteristik mekanik polister resin tak jenuh [5].
Sifat Mekanik Satuan Besaran
Berat Jenis ( ) Kg/mm3 1,215 x 10-6
Modulus Elastisitas (E) MPa 2.941
Kekuatan Tarik MPa 54
Elongasi % 1,6
Densitas Mpa 5,5
Pada umumnya material ini digunakan dalam proses penuangan, perbaikan badan kendaraan bermotor, pengisi kayu, dan sebagai material perekat. Material ini memiliki sifat perekat dan aus yang baik, dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis material yang berbeda.Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan ketahanan terhadap sinar UV, dan daya tahan yang baik terhadap air. Tetapi material ini tidak diproduksi dalam jenis yang sama, karena untuk keperluan tertentu material ini akan memiliki formulasi yang berbeda.
Kekuatan material ini diperoleh ketika dicetak dalam bentuk komposit, dimana kehadiran material-material penguat, seperti serat kaca, karbon, dan lain-lain, akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut. Sementara ketika dalam keadaan tunggal, maka material ini akan bersifat kaku dan rapuh.
Polyester adalah resin thermoset yang berbentuk cair dengan viskositas yang
berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis termal lebih rendah dari pada resin thermoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjang adalah kira-kira 110oC–140oC. Ketahanan dingin resin ini relatif baik.
Pada umumnya polyester tahan terhadap asam kecuali asam pengoksida, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan ke dalam air mendidih dalam waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar UV bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya rusak dalam beberapa tahun. Bahan ini dapat digunakan secara luas sebagai bahan komposit. Polyester yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyester tak jenuh seri Yucalac 157®BQTN-EX dengan spesifikasi seperti ditampilkan dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin seri Yucalac 157[7].
Sifat Satuan Nilai Catatan
Berat Jenis Kg 1,215
-Kekerasan - 40
-Suhu distorsi 0C 70
-Penyerapan air % 0,188 24 jam
Suhu Ruangan % 0,466 7 hari
Kekuatan Tarik MPa 9,4
-Modulus elastisitas Gpa 0,3
-Density MPa 5,5
-Elongasi % 2.1
pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan.
Umumnya material ini digunakan dalam proses pembentukan dengan cara penuangan antara lain perbaikan body kenderaan bermotor, pengisi kayu dan sebagai material perekat. Material ini memiliki sifat perekat dan aus yang baik, dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis material yang berbeda. Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan terhadap sinar ultraviolet (UV), dan daya tahan yang baik terhadap serapan air. Kekuatan material ini diperoleh ketika dicetak kedalam bentuk komposit, dimana material-material penguat, seperti serat kaca, karbon dan lain-lain, akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut sementara ketika dalam keadaan tunggal material ini bersifat rapuh dan kaku.
2.3.2 Blowing Agent
Blowing Agent adalah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur
berongga pada komposit yang dibentuk. Blowing agent ini biasanya dipakai ketika bahan dalam keadaan belum mengering atau belum terjadinya proses polimerisasi. Keuntungan dari penggunaan blowing agent ini yaitu struktur selular dalam matriks mengurangi densitas, meningkatkan isolasi termal dan akustik, sekaligus meningkatkan kekakuan relatif dari polimer aslinya.
Blowing agent (juga dikenal sebagai 'pneumatogens') atau untuk membuat
lubang atau rongga-rongga dalam matriks, telah diklasifikasikan sebagai berikut:
blowing agent fisik misalnya CFC (namun bahan ini merusak ozon, dilarang oleh
Protokol Montreal sejak 1987), HCFC (pengganti CFC, namun masih merusak ozon, sehingga masih dilarang), hidrokarbon (misalnya pentana , isopentana ,
siklopentana), CO2 cair. Proses polimerisasi gelembung/busa pada blowing agent
Isocyanate alkohol Urethane
Kimia blowing agent misalnya isosianat dan air, hydrazine dan nitrogen sebagai bahan dasar (untuk termoplastik elastomer dan busa), natrium bikarbonat (baking
powder digunakan dalam busa termoplastik). Blowing agent terbentuk dengan
reaksi kimia yaitu proses atau polimerisasi bereaksi panas eksotermik. Karena reaksi blowing terjadi membentuk senyawa dengan berat molekul rendah, tambahan panas eksotermik juga dibutuhkan. Bubuk hidrida titanium digunakan sebagai busa dalam produksi metal foam, seperti terurai untuk membentuk
titanium dan hidrogen gas pada suhu yang tinggi. Zirkonium hydride digunakan
untuk tujuan yang sama. Setelah membentuk senyawa dengan berat molekul rendah tidak akan pernah kembali ke blowing agent asli yaitu reaksi tidak dapat diubah. Penggunaan karbon dioksida cair (CO2) sebagai blowing agent pembantu
di busa polyurethane adalah ide yang baik dan diterima dengan baik. Penanganan cairan ini, yang merupakan gas pada suhu kamar, selalu menjadi salah satu masalah utamanya. Telah dikembangkan suatu proses baru untuk pembuatan busa
slabstock fleksibel tanpa menggunakan CFC itu. Proses baru yang revolusioner
yang disebut cardio(dari karbon dioksida), telah mampu untuk sepenuhnya menghilangkan penggunaan CFC dan senyawa organik volatil (VOC) dari produksi slabstock busa fleksibel. Hal ini telah dilakukan tanpa mengorbankan sifat fisik busa itu mekanis. Proses cardio juga secara dramatis mengurangi kebutuhan ukuran untuk tanaman berbusa, sehingga memungkinkan semua keuntungan yang berasal dari ruang lantai berkurang dan volume tanaman.
Foamers slabstock fleksibel dapat terus memproduksi nilai yang ada busa dengan
biaya kimia lebih rendah karena perbedaan harga yang signifikan antara CFC,
ABAS, dan karbon dioksida[8].
Jenis blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah
polyurethane. Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan
urethane yaitu -NH-CO-O-. Ada dua reaksi kimia penting pada pembentukan
polyurethane foam, reaksi pertama adalah antara isocyanate dengan polyol
membentuk polyurethane[8]. Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut:
Pada awal campuran, polyisocyanate dan polyol bereaksi sangat lambat. Setelah reaktan sedikit terkonversi, laju reaksi mulai meningkat karena hasil reaksi mempercepat pembentukan polyurethane (auto catalysis). Agar pembuatan
polyurethane terjadi cepat maka perlu digunakan katalis. Katalis yang dapat
mempercepat reaksi pembentukan polyurethane adalah katalis basa dan katalis logam. Mekanisme antara katalis logam dan basa yang berbeda memungkinkan penggunaan kedua jenis katalis secara simultan dan sinergis. Katalis basa mengandung gugus amine berfungsi untuk mempercepat reaksi isocyanate, baik terhadap polyol maupun air. Sedangkan katalis logam dapat mempercepat reaksi
isocyanate dengan polyol. Surfaktan digunakan untuk mencampurkan
komponen-komponen yang tidak saling larut, mengurangi tegangan permukaan pada fase fluida, dan menstabilkan ekspansi bubble dan menghasilkan struktur sel (sel terbuka atau sel tertutup)[8].
Reaksi kedua adalah reaksi antara air dan isocyanate menghasilkan
polyurethan dan gas CO2 sebagai chemical blowing agent.polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki
hydrogen aktif seperti diol (polyol), yang mengandung group hydroksil dengan
pemercepat katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimerurethane. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas carbon dioksida (CO2). Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada
material polimer yang terbentuk [9].
Salah satu faktor yang penting dalam pembuatan polyurethane adalah reaksi oleh isocyanate. Isocyanate sangat reaktif terhadap suatu nukleofil, hal ini disebabkan oleh posisi atom C pada isocyanate berada di antara dua elemen
elektronegatif, yaitu oksigen dan nitrogen. Pada kondisi ini, atom karbon menjadi
kekurangan elektron sehingga ketika bertemu dengan atom yang kaya elektron
(nukleofil), dengan cepat akan membentuk suatu ikatan. Dengan kata lain, atom C
adalah electron acceptor dan sebagai electron donor adalah atom oksigen dari
Gambar 2.3. Mekanisme transfer elektron pada reaksi isocyanat dan polyol untuk membentuk polyurethane.
Material yang terbentuk dari campuran blowing agent dan polimer disebut dengan material Polymeric foam. Material Polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat material.
Berdasarkan sifat mekaniknya material ini memiliki 4 (empat) sifat penting di antaranya:
1. Sifat Elastik
Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan material yang terdiri dari geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.
2. Sifat Viskoelastik
polypropylene glycol (PPG) three function, lycerol, dll. Penggunaan polyol triol
3. Sifat Akustik.
Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan memudahkan gelombang udara masuk kedalam material dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh material Polymeric foam akan mengalami pelemahan.
4. Sifat Viskoakustik.
Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat elastiknya.
2.3.2.1 Polyol / Polypropilene Glicol PPG
Salah satu komponen penting dalam pembuatan polyurethane adalah polyol.
Polyol dapat bereaksi dengan polyisocyanate untuk membuat polyurethane.
Polyol yang mengandung dua gugus hidroksil disebut diol dan yang mengandung
tiga gugus hidroksil disebut triol, dll. Secara umum, jenis polyol yang digunakan dalam pembuatan polyurethane terbagi menjadi dua yaitu polyol yang terbuat dari produk alami dan polyol yang dibuat secara sintetis. Sebagai polyol alami, castor
oil banyak digunakan karena mengandung tiga grup hidroksil yang akan
menghasilkan cross-linked polymers. Sedangkan polyol yang dibuat secara sintetis terbagi menjadi dua yaitu polyester polyol dan polyether polyol. Sekitar 90%
polyol yang digunakan untuk membuat polyurethane adalah berjenis polyether
yang diapit gugus-gugus hidroksil. Polyester polyol biasanya lebih mahal daripada jenis polyether polyol. Polyether polyol dan polyester polyol hanya terlarut sebagian (partially miscible) satu dan lainnya. Secara thermal, polyether polyol lebih tidak stabil dan lebih mudah teroksidasi daripada polyester polyol, namun
polyether polyol lebih stabil untuk reaksi saponifikasi[8].
itu sendiri dapat dilihat pada gambar 2.5.
ini mulai dikembangkan karena apabila monomer yang digunakan untuk polimerisasi mempunyai lebih dari dua gugus fungsi, akan menciptakan
crosslinking dalam jaringan polimernya sehingga akan dihasilkan polyurethane
dengan sifat khusus[9].Rumus bangun PolyPpropylene Glycol Triol dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut
Gambar 2.4. Rumus bangun PolyPpropylene Glycol Triol
Pemilihan polyol terutama dilihat dari ukuran dan fleksibilitas dari struktur molekularnya, serta kontrol fungsionalitasnya untuk perluasan, derajat
cross-linking dicapai dalam polimer yang terbentuk dari reaksi dengan polyisocyanate.
Derajat cross-linking cukup dominan dalam mempengaruhi kekakuan
polyurethane foam yang dihasilkan. Untuk memperoleh foam yang rigid, jaringan
polimer haruslah tegas atau kaku. Oleh karena itu, dalam hal ini derajat crosslink tinggi yang dibutuhkan.
2.3.2.2 Isocyanate
Properti polyurethane foam yang dihasilkan, juga sangat berpengaruh dari jenis isocyanate yang digunakan. Jenis isocyanate yang banyak digunakan adalah
aromatic dan aliphatic. Beberapa contoh isocyanate yang banyak digunakan
dalam pembuatan polyurethane foam adalah toluene diisocyanate (TDI) dan
diisocyanate diphenylmethane (MDI). Toluene diisocyanate adalah salah satu
n kandungan terbesar seperti terlihat
a b
Gambar 2.5. TDI chemical srtuktur, (a) toluena-2, 4-diisocyanate, (b) toluena-2, 6-diisocyanate
Beberapa TDI yang digunakan di Indonesia:
1. Lupranate T80 2. Desmodur T 80 3.ORINATE-80
2.3.3 Katalis MEKPO
Katalis merupakan material kimia yang digunakan untuk mempercepat proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung.
2.4 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Untuk penguat komposit digunakan serat tandan kosong kelapa sawit yang akan dicampurkan kedalam matriks. Tiap kandungan serat tandan kosong kelapa sawit secara fisik mengandung bahan–bahan serat seperti lignin (16,19%),
selulosa (44,14%) dan hemi selulosa (19,28%) yang mirip dengan bahan kimia
pada tabel 2.3. Berdasarkan data (tabel 2.3.) maka terlihat bahwa kandungan yang sangat dominan adalah serat, sehingga akan mampu memberikan sifat mekanik yang cukup baik terhadap material komposit yang akan dibentuk.
Tabel 2.3. Parameter tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg [14]
No Bahan–Bahan Kandungan Komposisi ( % )
1. Uap air 5.40
2. Protein 3.00
3. Serat 35.00
4. Minyak 3.00
5. Kelarutan air 16.20
6. Kelarutan unsur alkali 1 % 29.30
7. Kotoran 5.00
8. K 1.71
9. Ca 0.14
10. Mg 0.12
11. P 0.06
12. Mn,Zn,Cu,Fe 1.07
TOTAL 100,00
Permasalahan yang dihadapi pada penggunaan limbah dari tandan kosong kelapa sawit adalah terdapat kandungan zat ekstraktif dan asam lemak yang sangat tinggi, sehingga dapat menurunkan sifat mekanik material yang dibentuk [10]. Tandan kosong kelapa sawit segar dari hasil pabrik kelapa sawit umumnya memiliki komposisi lignoselulose 30,5%, minyak 2,5% dan air 67%, sedangkan bagian lignoselulose sendiri terdiri dari lignin 16,19%, selulose 44,14% dan
hemiselulose 19,28%. Sehingga pada pembuatan material ini tandan kosong
Gambar 2.6. Serat TKKS setelah dihaluskan
Serat tandan kosong kelapa sawit memiliki kekuatan tensile strength yang rendah, sedangkan tensile modulus agak conservative di antara serat alam lainnya seperti terlihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Perbandingan tensile strength dan tensile modulus serat alam [12]
Natural Fiber Name Ave. Tensile Strength
(MPa)
Ave.Tensile Modulus
(GPa)
Serat bambu 25–35
(EFB)∅ = 0.44 mm 253 16
Sabuk kelapa 220 6
Benang 430–530 10–30
Rami 550–900 70
2.5. Beton
Beton adalah suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan
membuat suatu campuran yaitu semen, pasir, kerikil dan air untuk membuat
campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi
sehingga dapat digunakan untuk membent k seni arsitektur atau semata-mata dan kasar. Semen dan air berinteraksi secara kimiawi untuk mengikat partikel-partikel
agregat tersebut menjadi suatu massa padat [13].
Pada umumnya beton terdiri dari ± 15 % semen, ± 8 % air, ± 3 % udara,
selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah mengeras mempunyai sifat
yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya. Perbandingan campuran,
cara pencampuran, cara mengangkut, cara mencetak, cara memadatkan, dan
sebagainya akan mempengaruhi sifat-sifat beton [13].
Sifat beton meliputi: mudah diaduk, disalurkan, dicor, didapatkan dan
diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan mutu
beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi [13].
Material beton mempunyai beberapa keunggulan teknis jika dibanding dengan material konstruksi lainnya. Bahan baku pembuatan beton, seperti semen, pasir dan koral atau batu pecah, sangat mudah diperoleh. Keunggulan lain yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya perawatannya relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi, sehingga banyak digunakan sebagai pelindung struktur baja terhadap pengaruh kebakaran pada bangunan gedung [14].
Sifat dan karakter mekanik beton secara umum:
1. Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength), tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength). Bahkan kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya tekannya.
2. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang rendah.
3. Konduktivitas termal beton relatif rendah.
adukan beton baru.
untuk tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya). Faktor–faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggulan–keunggulannya antara lain:
1. Kemudahan pengolahannya. 2. Material yang mudah didapat. 3. Kekuatan tekan tinggi.
4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihannya.
Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan di atas, beton juga memiliki kekurangan seperti berikut:
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi 3. Berat (bobotnya besar)
4. Daya pantul suara yang besar.
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat [14].
2.5.1. Adukan Beton
Nilai slump digunakan sebagai petunjuk ketepatan jumlah pemakaian air dalam hubungannya dengan faktor air semen yang ingin dicapai. Waktu pengadukan lamanya tergantung pada kapasitas isi mesin pengaduk, jumlah adukan, jenis serta susunan butir bahan penyusun, dan slump beton, pada umumnya tidak kurang dari 1,50 menit dimulai semenjak pengadukan, dan hasil umumnya menunjukkan susunan dan warna merata. Sesuai dengan tingkat mutu beton yang dihasilkan memberikan:
1. Keenceran dan kekentalan adukan yang mmungkinkan pengerjaan beton (penuangan, perataan, pemadatan) dengan mudah kedalam adukan tanpa menimbulkan kemungkinan terjadinya segregation atau pemisahan agregat. 2. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus (kedap air, korosif, dan
lain-lain)
3. Memenuhi uji kuat yang hendak dipakai [14].
2.6. Teknik Pembuatan Material Komposit
Pembuatan material komposit pada umumnya tidak melibatkan penggunaan suhu dan tekanan yang tinggi. Hal ini disebabkan material ini mudah menjadi lembut atau melebur [15]. Proses pencampuran ini dilakukan pada saat matriks dalam keadaan cair.
Ada beberapa metode pembuatan material komposit diantaranya adalah: 1. Metode penuangan secara langsung
Pada metode penuangan secara langsung dilakukan dengan cara melekatkan atau menyentuhkan material-material penyusun pada cetakan terbuka dan dengan perlahan-lahan diratakan dengan menggunakan roda perata atau dengan pemberian tekanan dari luar. metode ini cocok untuk jenis serat kontinyu,
2. Metode pemampatan atau tekanan.
mampatan atau semprotan. Material yang cocok untuk jenis ini adalah penguat partikel.
3. Metode pemberian tekanan dan panas.
Metode selanjutnya adalah metode pemberian panas dan tekanan, dimana metode ini menggunakan tekanan dengan pemberian panas awal yang bertujuan untuk memudahkan material komposit mengisi pada bagian-bagian yang sulit terjangkau atau ukuran yang sangat kecil [16].
2.7. Karakteristik Mekanik Material
Untuk menentukan karakteristik mekanik suatu material yaitu dengan menguji material itu. Banyak cara pengujian yang bisa dilakukan untuk mengetahui karakteristik material.
2.7.1. Pengujian Dinamik
Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik material, dan pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas.
2.7.1.1. Benda Jatuh Bebas
Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian tertentu relatif kecil dibandingkan dengan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan ke bawah benda bertambah dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan ke atas kecepatannaya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan ke atasnya seragam. Waktu dan kecepatan akan berbanding lurus dikarena tidak adanya gerak berubah beraturan ataupun berubah-ubah.
Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik diperoleh harga pendekatan seperti terlihat pada tabel 2.5[17].
Tabel 2.5. Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh
berturut-turut tidak perduli betapa Gambar 2.7. Grafik hubungan v–t
Grafik v-t seperti ditunjukkan pada gambar 2.7. yang merupakan sebuah garis lurus sehingga percepatan seragam.
=
= 9,8Jika tahanan udara diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung dengan percepatan seragam melintas sebuah garis lurus, asalkan percepatan diganti dengan percepatan gravitasi (g) yaitu:
1. Untuk gerakan ke bawah a = + g 2. Untuk gerakan keatas a = - g
percepatan gravitasi (g) dapat dipandang sebagai sebuah vektor dengan arah tegak ke bawah menuju ke pusat bumi [17].
2.7.1.2. Gerak Lurus
Perpindahan adalah perubahan kedudukan. Hal ini merupakan besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup jarak, arah, dan waktu.
⁄
), persa
K
ec
ep
at
an
kecilnya selang waktu. Percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama berturut-turut tidak perduli betapa kecilnya selang waktu. Satuan perpindahan diukur dalam meter (m), kecepata diukur dalam meter per detik ( ), percepatan diukur dalam meter per detik kuadrat ( maan gerakan lurus percepatan seragam. Penjelasannya dapat dilihat pada gambar 2.8
∆ ∆
Waktu
Gambar 2.8. Diagram Kecepatan–waktu
Definisi perpindahan adalah perubahan kedudukan, hal ini merupakan besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup jarak, arah dan waktu. Kecepatan seragam memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut. Sedangkan percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut, seperti ditunjukkan pada persamaan (2.1).
(V0 +V ) =
...
(2.1)2gh
= 2,7 ⁄ 2gh
2
Dimana V0 adalah kecepatan awal, V kecepatan akhir, t waktu dan s
perpindahan kecepatan pertengahan = perpindahan/waktu. Maka persamaan (2.3). perbandingan antara kecepatan dan waktu.
=
a...
(2.3)V
=
V0 +t ...
(2.4)v =
v
0t
+
a t ...
(2.5)v
2= v
0+
2 as
...
(2.6)Dari persamaan (2.3), bila V0 = 0, Maka untuk v diperoleh seperti
ditunjukkan pada persamaan (2.7).
=
√ 2as...
(2.7)Bila a = g, dan s = H, Maka :
=
...
(2.8)Maka persamaan (2.5) adalah percepatan benda jatuh bebas tergantung pada jarak atau tinggi benda jatuh dari pusat bumi, ketika sebuah benda padat jatuh dengan kecapatan sedang, dapat dianggap benda mengalami percepatan gravitasi seragam, untuk pengertian umum para ilmuan mengambil harga percepatan gravitiasi g = 9,81 m/s2 [17]. Sesuai dengan persamaan 2.8 maka didapat nilai jarak yang digunakan untuk pengujian impak jatuh bebas dengan asumsi kecepatan mobil mundur 10 7 yaitu sebagai berikut:
.
maka jarak diambil untuk pengujian impak jatuh bebas yaitu 0,39 m dan dikarenakan jarak pada pengujian berinterval 0,5 m maka diambil jarak 0,5 m untuk pengujian dan 1 m untuk pengujian variasi gaya maksimum.
2.7.1.3. Gerakan di Bawah Pengaruh Gravitasi
Sebuah benda tidak dapat jatuh bebas kecuali di dalam ruang hampa sempurna ketika jatuh melintasi sebuah benda mengalami tahanan udara yang tergantung pada ukuran, bentuk dan kecepatan benda jatuh. Percepatan sebuah benda jatuh bebas tergantung pada jarak ketinggian benda kerja dari pusat bumi. Bagaimana, ketika sebuah benda cukup padat jatuh dengan kecepatan sedang, boleh dianggap benda mengalami percepatan gravitasi seragam. Seperti yang telah dijelaskan diatas, secara umum para ilmuwan mengambil harga percepatan gravitasi g = 9,81
2.7.1.4. Momentum
Sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai momentum yang dinyatakan dengan hasil kali massa benda dengan kecepatan benda[18].
Momentum = massa×kecepatan
Impuls sebuah gaya konstan adalah hasil kali gaya dengan selang waktu yang diperlukan gaya bekerja, dituliskan dengan rumus[18]:
I = F t ...(2.10)
persamaan berikut: Maka impuls = perubahan momentum
I = F t = (kg )
Di mana: m = massa (kg)
V = kecepatan benda bergerak ( ) 2.7.1.6. Energi
Energi didefinisikan sebagai kesanggupan untuk melakukan kerja. Prinsip kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dirusakkan (dimusnahkan). Dalam hal ini terdapat dua bentuk energi mekanik, yaitu[19]:
1. Energi potensial (Ep), yaitu energi yang dapat dimiliki benda berdasarkan kedudukan benda. Benda mempunyai energi berdasarkan massa dan posisi (tinggi) benda. Besarnya dapat ditentukan dengan rumus:
Ep = m g h...(2.12) Dimana: Ep = energi potensial (joule)
m = massa benda (kg)
g = gaya gravitasi (
h = kedudukan/ketinggian benda (m)
2. Energi kinetik (Ek), yaitu energi yang dapat dimiliki benda berdasarkan
gerakan benda. Adanya pergerakan benda dari kecepatan awal v0 ke
kecepatan perubah v1. Besaranya dapat ditentukan dengan rumus:
Ek = m v2...(2.13)
Di mana : Ek = energi kinetik (joule)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda jatuh ( ) 2.7.1.7. Tegangan
= N)
)
⁄
= ...(2.14)
Di mana : = Tegangan (kg
F = Gaya (kg
A = Luas penampang (m2)
2.7.1.8. Pengukuran Gaya Impak
Kemampuan suatu benda dalam menyerap energi impak diketahui dengan melakukan pengujian impak. Biasanya yang dilakukan dalam dua jenis metode yaitu metode Charpy dan metode Izod. Pengujian ini hanya untuk melihat permukaan dari patahan spesimen yang telah di uji apakah itu getas atau ulet[17]. Selain itu terdapat juga pengujian yang menggunakan kompressor yaitu Air Gun
Compressor yang terdapat di Laboratorium Impact and Fracture Unit 1 FT USU
yang mampu meluncurkan striker dengan kecepatan yang bervariasi dan mencapai lebih kurang 50 . Peralatan ini dapat memberikan gambaran terhadap kenyataan dilapangan dimana benda jatuh dari ketinggian tertentu dengan kecepatan tinggi.
Akan tetapi pada penelitian ini digunakan pengujian Impak Jatuh Bebas dengan variasi ketinggian dan pengukuran besar gaya impak digunakan peralatan
load cell yang dirancang dalam bentuk unit portabel. Alat ini mampu mengukur
![Tabel 2.2 Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin seri Yucalac 157[7].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/2709552.1311288/5.595.113.513.363.572/tabel-spesifikasi-unsaturated-polyester-resin-seri-yucalac.webp)
![Tabel 2.3. Parameter tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg [14]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/2709552.1311288/13.595.116.514.187.482/tabel-parameter-tipikal-tandan-kosong-kelapa-sawit-per.webp)
