TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI ANTARA LIMBAH PLASTIK HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) DAN ABU DASAR BATUBARA
SEBAGAI MATERIAL KOMPOSIT DENGAN MATRIK SEMEN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN SERAPAN AIR
Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
ZAENNAL MUTTAQIM NIM : D200 150 013
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya diatas, maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya
vi
LEMBAR MOTTO
Orang yang hebat itu bukanlah yang selalu menang dalam pertarungan, namun ia yang selalu mampu mengendalikan diri saat marah
(HR. Bukhari Muslim) Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup ditepi jalan dan dilempari orang dengan batu tetapi dibalas dengan buah
(Ali bin Abi Thalib) Tidak semua orang pintar itu benar, dan tidak semua orang benar itu pintar. Banyak orang pintar yang tidak benar dan banyak orang benar yang tidak pintar. Tetapi… daripada jadi orang pintar yang tidak benar, lebih baik jadi orang benar walaupun tidak pintar. Karena… memintarkan orang benar lebih gampang daripada membenarkan orang pintar.
(Anwar Zahid) Aku laki-laki, sedihku pendek, galauku pendek tapi bahagiaku panjang
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan kerendahan hati kupersembahkan karya sederhana ini
kepada:
1.
Ibunda Jumiati dan Ayahanda Dalimin tercinta yang
mengajarkan prinsip hidup.
2.
Kakak, saudara, dan keluarga besar tercinta yang selalu
medukungku dan memberi motivasi.
3.
Teman-teman
transfer
Teknik
Mesin
Universitas
Muammadiyah Surakarta yang selalu memberi masukan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4.
Seluruh teman-teman Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Semoga tugas akhir ini membawa kebermanfaatan. Jika hidup bisa
kuceritakan di atas kertas, entah berapa banyak yang dibutuhkan
hanya untuk kuucapkan terima kasih.
viii
ABSTRAKSI
Sampah merupakan masalah yang serius jika tidak segera diatasi. Baik itu sampah organik maupun sampah anorganik. Sampah anorganik contohnya plastik, abu batubara besi, kaleng dan lainya. Terlebih lagi sampah yang sulit didaur ulang. Plastik merupakan salah satu jenis sampah anorganik yang mana tidak semua dari material jenis ini dapat didaur ulang.
Penelitian ini dilakukan untuk mengurangi sampah khususnya limbah plastik HPDE (high density polyethylene). Dengan menggunakan semen sebagai perekat dan menggunakan abu dasar batubara sebagai bahan tambah peneliti ingin memanfaatkan ketiga bahan tersebut menjadi suatu komposit yang bernilai. Pedoman penelitian ini mengacu pada SNI (Standart Nasional Indonesia) sebagai acuan standart. SNI-03-6825-2002 untuk pengujian kuat tekan dan SNI 03-0349-1989 pengujian serapan air dengan ukuran benda uji kubus 5x5x5 cm. Penelitian ini memvariasaikan komposisi plastik HDPE : abu dasar batubara sebesar 70%:0%, 60%:10%, 50%:20%, dan 40%:30% dengan semen holcim sebesar 30% dari fraksi volume. Pengujian dilakukan setelah komposit berumur 7 hari dan 28 hari. Dari hasil pengujian didapatkan pada umur 7 hari kuat tekan sebesar 5,884 N/mm2 pada campuran 50%:20%. Dan pada komposist umur 28 hari kuat tekannya sebesar 8,134 N/mm2. Serta serapan air semakin banyak abu dasar batubara yng ditambah semakin sedikit serapan airnya pada campuran 40%:30% serapan air sebesar 16,971%. Dilakukan pengujian tambahan yaitu berat volume mendapat berat rata-rata 1,076 gr/cm3.
Kata kunci : plastic HDPE, Abu dasar batubara, kuat tekan, serapan air
ix ABSTRACT
Garbage is a serious problem in every develop country both of organic and inorganic waste. The examples of inorganic waste are plastics, coal ash, iron, tin and others. It were difficult to recycle naturally or to degrade itself. Plastic is one type of inorganic waste that is not all of these types of materials can be recycled.
This study was conducted to reduce waste, especially plastic waste of HDPE (high density polyethylene). Cement was selected as an adhesive and coal bottom ash as an additive. In the research, three components will be used to develop a new composite materials.The standard reference of this research is SNI ( (Indonesian National Standard). SNI-03-6825-2002 was used for compressive strength testing and SNI 03-0349-1989 was selected for water absorbtion experiment. The size of the specimen was 5x5x5 cm. The ratio of HDPE:coal bottom ash was varied as 70%: 0%, 60%: 10%, 50%: 20% and 40%: 30%. The Holcim cement used 30% of the volume fraction.
The testing was performed after 7 days and 28 days dried specimens. From the test results, it was obtained that the age of 7 days specimen was delivered the compressive strength of 5.884 N / mm2 in a ratio of 50%: 20%. For the 28 days specimen, it has compressive strength of 8.134 N / mm2. The water absorbtion was porpotional with the coal bottom ash. The lowest water absorbtion was given by ratio of 40%: 30% as 16.971%. Another measurement was done for volume weight of the specimens. It was delivered 1.076 gr / cm3 as average.
Keywords: HDPE, coal bottom ash, compressive strength, water absorption
x
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbil’alamin, sungguh segala puji hanya teruntuk hanya Allah subhanallohu wata’ala sang pencipta alam semesta. Dengan segala izinNya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “PENGARUH VARIASI KOMPOSISI ANTARA
LIMBAH PLASTIK HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) DAN ABU DASAR BATUBARA SEBAGAI MATERIAL KOMPOSIT DENGAN MATRIK SEMEN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN SERAPAN AIR” dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Sri Sunarjono, Ir. MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR,. ST, M.Sc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng, Ph.D. selaku dosen pembimbing, terimakasih telah banyak memberikan banyak waktu, ilmu saran, arahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
xii DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR MOTTO ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAKSI ... viii
ABSTRACTS ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 6
1.3. Tujuan Penelitian ... 6
1.4. Batasan Masalah ... 6
1.5. Manfaat Penelitian ... 7
xiii BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka ... 10
2.2. Landasan Teori ... 14
2.2.1. Pengertian Komposit ... 14
2.2.2. Klassifikasi Komposit ... 16
2.2.3. Bagian Utama Komposit ... 24
2.2.4. Kelebihan Material Komposit ... 27
2.2.5. Kegunaan Material Komposit ... 28
2.2.6. Plastik ... 29
2.2.7. Macam-Macam Jenis Plastik ... 29
2.2.8. Beton ... 37
2.2.9. Beton Serat ... 38
2.2.10. Semen Portland ... 39
2.2.11. Air ... 41
2.2.12. Agregat ... 42
2.2.13. High Density Polyethylene ... 45
2.2.14. Abu Batubara ... 48
2.2.15. Battom Ash (Abu Dasar Batubara) ... 49
2.2.16. Fraksi Volume ... 51
2.2.17. Pengujian Hasil Komposit ... 52
a. Pengujian Kuat Tekan ... 52
xiv BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ... 55
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 56
3.3. Alat dan Bahan ... 56
3.4. Variabel dan Pengujian Penelitian ... 59
3.5. Peralatan Pengujian Spesimen ... 60
3.6. Pelaksanaan Pengujian Komposit ... 61
3.6.1. Persiapan Material ... 61
3.6.2. Parameter Komposit ... 61
3.6.3. Proses Pembuatan Komposit ... 62
3.6.4. Kendala Pembuatan Komposit ... 64
3.7. Pengujian Spesimen Hasil Komposit ... 65
3.8. Uji Kuat Tekan ... 66
3.9. Uji Serapan Air ... 68
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Komposit ... 71
4.2. Uji Kuat Tekan ... 74
4.3. Uji Serapan Air ... 81
4.4. Massa Volume ... 84
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 88
5.2. Saran ... 89
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1. Komponen penyusun komposit ... 14
Gambar 2.2. Klasifikasi komposit ... 16
Gambar 2.3. Komposit partikel penguatnya berbentuk partikel/serbuk .. 17
Gambar 2.4. Komposit serat dapat serat sentetis atau serat alam ... 18
Gambar 2.5. Jenis orientasi serat ... 20
Gambar 2.6. Komposit sandwich ... 22
Gambar 2.7. Komposit laminasi ... 22
Gambar 2.8. Produk plastik jenis PETE/PET ... 30
Gambar 2.9. Produk plastik jenis HDPE ... 31
Gambar 2.10. Produk plastik jenis PVC ... 32
Gambar 2.11. Produk plastik jenis LDPE ... 33
Gambar 2.12. Produk plastik jenis PP ... 34
Gambar 2.13. Produk plastik jenis PS ... 35
Gambar 2.14. Produk plastik jenis bahan plastik lain ... 36
Gambar 2.15. Kode dan jenis plastik ... 36
Gambar 2.16. Campuran beton ... 38
Gambar 2.17. Semen holcim ... 41
Gambar 2.18. Plastik HDPE ... 48
Gambar 2.19. Arang batubara ... 51
Gambar 2.20. Bentuk spesimen uji kuat tekan ... 53
xvi
Gambar 3.1. Diagram alir ... 55
Gambar 3.2. Cacahan plastik HDPE ... 58
Gambar 3.3. Semen Portland tipe I dari PT. Holcim Indonesia, Tbk ... 58
Gambar 3.4. Abu dasar batubara ... 59
Gambar 3.5. Alat uji kuat tekan ... 60
Gambar 3.6. Oven pemanas ... 61
Gambar 3.7. Timbangan ... 62
Gambar 3.8. Menimbang semen ... 62
Gambar 3.9 a. Menimbang plastik HDPE ... 63
Gambar 3.9 b. Menimbang abu dasar batubara ... 63
Gambar 3.10. Campuran semen, plastik HDPE, Abu dasar batubara ... 63
Gambar 3.11. Hasil Komposit ... 64
Gambar 3.12. Spesimen benda uji disetiap variasi ... 66
Gambar 3.13. Spesimen uji tekan ... 67
Gambar 3.14. Posisi benda uji ... 67
Gambar 3.15. Spesimen uji serapan air ... 69
Gambar 3.16. posisi pengovenan ... 69
Gambar 4.1. Cetakan benda uji kuat tekan ... 74
Gambar 4.2. Benda uji kuat tekan ... 74
Gambar 4.3. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar batubara terhadap kekuatan tekan umur 7 hari ... 76
Gambar 4.4. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar batubara terhadap kuat tekan umur 28 hari ... 79
xvii
Gambar 4.5. Cetakan benda uji serapan air ... 81 Gambar 4.6. Benda uji serapan air ... 82 Gambar 4.7. Hubungan penambahan abu dasar batubara dengan
prosentase serapan air umur 28 hari ... 83 Gambar 4.8. Hubungan komposisi plastik HDPE dan abu dasar
xviii DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1. Tabel kelebihan dan kekurangan serat sintetis ... 19
Tabel 2.2. Susunan unsur semen Portland ... 40
Tabel 2.3. Batas gradasi agregat halus ... 43
Tabel 2.4. Klasifikasi Polyethylene ... 45
Tabel 2.5. Struktur HDPE, LDPE, L-LDPE ... 46
Tabel 2.6. Campuran komposisi adukan semen-HDPE-abu batubara ... 52
Tabel 3.1. Parameter campuran semen + HDPE + abu batu bara ... 61
Tabel 3.2. Parameter Lama ... 65
Tabel 3.3. Parameter Baru ... 65
Tabel 3.4. Jumlah spesimen pengujian ... 66
Tabel 4.1. Hasil komposit semen dan plastik ... 71
Tabel 4.2. Hasil pengujian kuat tekan komposit berumur 7 hari ... 75
Tabel 4.3. Hasil pengujian kuat tekan komposit berumur 28 hari ... 78
Tabel 4.4. Hasil pengujian serapan air komposit berumur 28 hari ... 82
