TELUR DENGAN RESIN POLYESTER
SKRIPSI
SHIAMNY NUR KHAIR TARIGAN 150801039
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
▸ Baca selengkapnya: reaksi kimia antara kulit cangkang telur dan asam cuka membentuk gas co2
(2)TELUR DENGAN RESIN POLYESTER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
SHIAMNY NUR KHAIR TARIGAN 150801039
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON POLIMER DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN CANGKANG
TELUR DENGAN RESIN POLYESTER
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2019
Shiamny Nur Khair Tarigan 150801039
Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Beton Polimer dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Cangkang Telur dengan Resin Polyester
Kategori : Skripsi
Nama : Shiamny Nur Khair Tarigan
Nomor Induk Mahasiswa : 150801039 Program Studi : Sarjana Fisika
Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Oktober 2019
Ketua Departemen Fisika Pembimbing,
FMIPA USU
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Dr. Fauzi, M.Si
NIP: 195903101987031002 NIP. 195504261983031002
ABSTRAK
Dalam studi ini, beton polimer dibuat menggunakan pasir, serbuk cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit, dan resin polyester. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan limbah cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit, dan resin polyester terhadap sifat fisis dan sifat mekanik beton polimer.
Variasi komposisi dikempa dengan hot press pada suhu 90° selama 25 menit.
Parameter yang diamati antara lain sifat fisis (densitas, porositas, penyerapan air) dan mekanis (kuat impak, kuat lentur,kuat tekan), serta analisis mikrostruktur menggunakan SEM-EDX. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa kondisi optimum yang dieroleh karakteristik beton polimer sebagai berikut: densitas (1,85 gr/cm3) ,porositas (0,52%) dan penyerapan air (0,29%), kuat impak (64,94 J/m2), kuat lentur (27,66 MPa), kuat tekan (18,53 MPa). Beton polimer ini memenuhi standar beton ringan dengan keseluruhan hasil densitas lebih kecil dari 1,9 gr/cm3.Hasil foto SEM terhadap mikrostruktur menunjukkan bahwa penambahan resin polyester dapat mengikat bahan dengan baik sehingga pori-pori yang ada pada permukaan sampel beton polimer lebih sedikit. Beton polimer ini lebih ringan dari beton konvensional.
Kata kunci : Beton Polimer, Resin Polyester , Serat TKKS, Serbuk Cangkang Telur
ABSTRACT
In this study, polymer concrete was made using sand, eggshell powder, oil palm empty fruit bunches, and polyester resin. This study was conducted to determine the effect of the addition of eggshell waste, oil palm empty fruit bunches, and polyester resin to the physical and mechanical properties of polymer concrete. Variations in composition were compressed with a hot press at 90 ° for 25 minutes. The parameters observed were physical properties (density, porosity, water absorption) and mechanical (impact strength, flexural strength, compressive strength), and microstructure analysis using SEM-EDX. The measurement results show that the optimum conditions obtained by the polymer concrete characteristics are as follows:
density (1.85 gr / cm3), porosity (0.52%) and water absorption (0.29%), impact strength (64.94 J / m2 ), flexural strength (27.66 MPa), compressive strength (18.53 MPa). This polymer concrete meets lightweight concrete standards with an overall density yield of less than 1.9 g / cm3. SEM photo results on the microstructure show that the addition of polyester resin can bind the material well so that there are fewer pores on the surface of the polymer concrete sample. This polymer concrete is lighter than conventional concrete.
Keywords: Egg Shell Powder, OPEFB Fiber, Polymer Concrete, Polyester Resin
Alhamdulillahirrabbil’alamin, puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa yang mana atas rahmat dan hidayah-Nya saya dapat mencapai gelar sarjana dan menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat penyelesaian studi Sarjana Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Shalawat dan salam selalu saya hadiahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Tugas Akhir ini terselesaikan dengan judul Pembuatan dan Karakterisasi Beton Polimer dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Cangkang Telur dengan Resin Polyester.
Skripsi ini diselesaikan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana. Penelitian dan penyelesaian tugas akhir ini terwujud dengan dukungan dan kesempatan yang diberikan oleh berbagai pihak. Maka saya memberikan ucapan terima kasih dan apresiasi kepada:
1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, M.Hum.
2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS.
3. Ketua Departemen Fisika, Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS beserta seluruh Staf Pengajar dan Pegawai.
4. Dosen Pembimbing, Bapak Dr. Fauzi, M.Si yang telah membimbing dan mengarahkan saya ditengah kesibukan Beliau.
5. Bapak Awan Maghfirah, S.Si, M.Si selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU sekaligus sebagai dosen penguji yang selalu memberikan motivasi, waktu, pikiran, serta saran-saran sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
6. Bapak Dr. Kurnia Sembiring, MS selaku dosen penguji yang telah banyak membantu dalam memberi arahan, kritik dan saran perencanaan skripsi ini.
7. Kepada orang tua tercinta Ayahanda Jemaulana Tarigan dan Ibunda Nani Zulfikar Tanjung, yang selalu mendoakan saya, dan memberikan dukungan terhadap saya. Juga kepada adik-adik saya Riska Khairani Tarigan dan Muhammad Rizki Idris Tarigan yang selalu memberikan semangat dan dukungan moril dalam penyelesaian tugas akhir ini.
8. Teman-teman saya Dinda, Indah, Nurul, Ijab, Indra, Fitri, Ilmi, Khairunisa yang telah membantu dan memberikan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini. Teman seperdopingan saya, Novia yang sama-sama berusaha untuk memberikan yang terbaik dalam penyelesaian tugas akhir kita masing- masing. Dan juga teman-teman Fisika 2015 lainnya.
9. Teman-teman SMA saya Rulan, Imron, Bulan, Nabila, Nisa, Nitya, Ray yang telah memberikan semangat dan motivasi untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
11. Kepala dan laboran Laboratorium Kimia Polimer USU, Laboratorium Material Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan dan Laboaratorium Fisika UNIMED.
Skripsi ini sangat jauh dari kesempurnaan dan banyak kekurangan, karenanya penelitian ini memerlukan saran dan masukan yang sifatnya membangun. Semoga penelitian ini memberikan manfaat bagi pembaca maupun peneliti lain yang membutuhkan.
Medan, September 2019
Penulis
PERNYATAAN i
PERSETUJUAN ii
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Rumusan Masalah 3
1.3. Batasan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Beton 5
2.2. Serat 7
2.3. Agregat 9
2.4. Polimer sebagai Matriks 11
2.5. Thinner 13
2.6. Karakteristik Beton Polimer 13
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 19
3.1. Tempat Penelitian 19
3.2. Peralatan dan Bahan 19
3.3. Variabel Penelitian 21
3.4. Prosedur Penelitian 22
3.5. Diagram Alir Penelitian 25
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 27
4.1. Karakterisasi Sifat Fisis 27
4.2. Karakterisasi Sifat Mekanik 32
4.3. Analisis Mikrostruktur 39
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 45
5.1. Kesimpulan 45
5.2. Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN 48
Tabel 2.1 Komposisi senyawa kimia TKKS 9 Tabel 2.2 Berat absolut dan relatif dari mineral penyusun cangkang telur 10 Tabel 3.1 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 25gr 21 Tabel 3.2 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 30gr 21 Tabel 3.3 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 35gr 22 Tabel 4.1 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 25 gr 27 Tabel 4.2 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 30 gr 27 Tabel 4.3 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 35 gr 28 Tabel 4.4 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 25 gr 29 Tabel 4.5 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 30 gr 29 Tabel 4.6 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 35 gr 29 Tabel 4.7 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 25 gr 31 Tabel 4.8 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 30 gr 31 Tabel 4.9 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 35 gr 31 Tabel 4.10 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 25 gr 33 Tabel 4.11 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 30 gr 33 Tabel 4.12 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 35 gr 33 Tabel 4.13 Pengujian Kuat Lentur dengan Resin Polyester 25 gr 35 Tabel 4.14 Pengujian Kuat Lentur dengan Resin Polyester 30 gr 35 Tabel 4.15 Pengujian Kuat Lentur dengan Resin Polyester 35 gr 35 Tabel 4.16 Pengujian Kuat Tekan dengan Resin Polyester 25 gr 37 Tabel 4.17 Pengujian Kuat Tekan dengan Resin Polyester 30 gr 37 Tabel 4.18 Pengujian Kuat Tekan dengan Resin Polyester 35 gr 37 Tabel 4.19 Komposisi Unsur Menggunakan SEM-EDX 40 Tabel 4.20 Komposisi Unsur Menggunakan SEM-EDX 42
Tabel 4.21 Komposisi Unsur Menggunakan SEM-EDX 44
Gambar 3.1 Ukuran sampel beton polimer 23 Gambar 3.2 Diagram Alir Perlakuan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit 25
Gambar 3.3 Diagram Alir Pencampuran Bahan 26
Gambar 4.1 Grafik hubungan densitas dan komposisi 28 Gambar 4.2 Grafik hubungan porositas dan komposisi 30 Gambar 4.3 Grafik hubungan penyerapan air dan komposisi 32 Gambar 4.4 Grafik hubungan kuat impak dan komposisi 34 Gambar 4.4 Grafik hubungan kuat lentur dan komposisi 36 Gambar 4.4 Grafik hubungan kuat tekan dan komposisi 38 Gambar 4.7 Uji SEM-EDX sampel A3 Perbesaran 1500X 39 Gambar 4.8 Grafik Uji SEM-EDX sampel A3 Perbesaran 1500X 40 Gambar 4.9 Uji SEM-EDX sampel B6 Perbesaran 500X 41 Gambar 4.10 Grafik Uji SEM-EDX sampel B6 Perbesaran 500X 42 Gambar 4.11 Uji SEM-EDX sampel C5 Perbesaran 1000X 43 Gambar 4.12 Grafik Uji SEM-EDX sampel C5 Perbesaran 1000X 44
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pembangunan di bidang konstruksi saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Hal ini tidak lepas dari tuntutan dan kebutuhan masyarakat terhadap infrastruktur yang semakin maju, seperti jembatan dengan bentang yang panjang, gedung bertingkat tinggi dan fasilitas lainnya. Beton merupakan salah satu pilihan sebagai bahan dasar struktur dalam konstruksi bangunan, dimana dapat kita lihat telah berdiri kokoh seperti gedung-gedung bertingkat, jalan, jembatan, bandar udara, bangunan lepas pantai, stadion, terowongan, dan lain- lain termasuk pembuatan patung. (Suwarno, 2015)
Beton ringan pada saat ini sedang mengalami perkembangan yang pesat.
Banyak penelitian yang terus mengembangkan teknologi beton ringan namun tidak banyak yang berhasil untuk mendapatkan kuat tekan mendekati kuat tekan beton normal. Beton ringan ini nantinya diharapkan dapat menggantikan fungsi dari beton normal sebagai struktur utama. Selain beton sendiri bangunan yang semakin ringan, beton ringan juga dapat mengurangi beban gempa yang terjadi.
Pada saat ini perhitungan beton ringan masih cukup sulit untuk ditentukan secara pasti. (Darmawan, 2016)
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas perkebunan yang mempunyai peran cukup penting dalam kegiatan perekonomian di Indonesia.
Indonesia merupakan negara produsen dan eksportir kelapa sawit terbesar di dunia. Produksi kelapa sawit Indonesia pada tahun 2016 mencapai 31 juta ton.
Sumatera Utara merupakan penghasil kelapa sawit terbesar ketiga di Indonesia.
Berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik, pada tahun 2016 Sumatera Utara memiliki sekitar 1,3 juta hektar areal perkebunan sawit dengan hasil produksi sekitar 4 juta ton (BPS, 2017).
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang merupakan 21%-24% bagian dari total keseluruhan tandan buah segar (TBS) masih belum termanfaatkan secara optimal. Pabrik kelapa sawit (PKS) umumnya mengembalikan TKKS
tersebut ke lahan perkebunan untuk dijadikan pupuk, namun karena volumenya yang besar, serta tidak sebanding dengan pemenuhan kebutuhan pupuknya itu sendiri, maka akhirnya PKS menumpuk begitu saja TKKS ini di lahan terbuka.
Penumpukan TKKS ini berpotensi menghasilkan gas metana yang terlepas ke udara dan menyebabkan kerusakan lapisan ozon, sehingga perlu inovasi untuk memanfaatkan limbah ini agar tidak berdampak negatif terhadap lingkungan, sekaligus mendapatkan nilai tambah ekonominya. (Farkhan,2016)
Cangkang telur adalah bagian terluar dari telur yang berfungsi memberi perlilndungan bagi komponen-komponen isi telur dari kerusakan, baik secara fisik, kimia, maupun mikrobiologis. Menurut data Badan Pusat Statistik Sumatera Utara, produksi telur pada tahun 2016 di wilayah Sumatera Utara sebanyak 141.483,61 ton. Dari produksi yang banyak tersebut, akan menimbulkan limbah yang banyak pula. Limbah cangkang telur bukan hanya berasal dari sisa telur yang dikonsumsi manusia, namun juga dapat berasal dari limbah sisa penetasan pada industri-industri pembibitan. (Umar, 2018)
Limbah tandan kosong kelapa sawit dan cangkang telur tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan dalam campuran beton. Hal tersebut dapat memberikan alternatif untuk memanfaatkan limbah tandan kosong kelapa sawit. Dengan optimalisasi pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit tersebut akan mengurangi limbah yang mencemari lingkungan dan memberikan nilai tambahnya.
Berdasarkan uraian ini, penulis akan melakukan penelitian tentang beton yang dibuat dari limbah tandan kosong kelapa sawit yang dijadikan serat dan cangkang kulit telur sebagai campuran agregat halus dan ditambahkan perekat resin polyester dan bahan lainnya dalam pembuatan beton polimer, sehingga bermanfaat dan ekonomis dari segi biaya operasional pembuatannya. Oleh karena itu, peneliti akan melakukan penelitian dengan judul “Pembuatan dan Karakterisasi Beton Polimer dengan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Filler dan Agregat dari Cangkang Telur dengan Resin Polyester”
1.2. Rumusan Masalah
Melihat dari beberapa bahan baku dan campuran pembuatan beton polimer, adapun yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah serat tandan kosong kelapa sawit dapat digunakan sebagai penguat pada beton polimer.
2. Bagaimana komposisi cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit dan resin polyester yang optimal terhadap sifat fisis dan sifat mekanik pada beton polimer.
3. Bagaimana karakterisasi fisis dan mekanik dari beton polimer yang difabrikasi menggunakan cangkang telur dan serat tandan kosong kelapa sawit.
1.3. Batasan Masalah
Pada penelitian ini penulis membatasi masalah pada pengujian
1. Variasi komposisi antara resin polyester ,pasir,serbuk cangkang telur, dan serat tandan kosong kelapa sawit adalah
Untuk resin polyester 25 gr: (40:35:0); (40:34:1); (40:33:2); (40:32:3);
(40:31:4); (40:30:5).
Untuk resin polyester 30 gr: (40:30:0); (40:29:1); (40:28:2); (40:27:3);
(40:26:4); (40:25:5).
Untuk resin polyester 35 gr: (40:25:0); (40:24:1); (40:23:2); (40:22:3);
(40:21:4); (40:20:5).
2. Beton polimer dengan pengisi serat tandan kosong kelapa sawit dan serbuk cangkang telur yang dicetak menggunakan Hot Compressor dengan suhu 90° selama 25 menit.
3. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian terhadap sifat fisis (densitas, porositas, dan penyerapan air), sifat mekanik (uji impak, uji lentur, dan uji tekan), dan mikrostruktur (SEM-EDX).
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui pengaruh penambahan limbah cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit, dan resin polyester terhadap sifat fisis dan sifat mekanik beton polimer.
2. Untuk menghasilkan beton polimer yang sesuai standar.
3. Untuk mengetahui hasil analisis mikrostruktur SEM-EDX pada beton polimer.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat:
1. Menghasilkan beton polimer yang memiliki nilai ekonomis, berkualitas, dan ramah lingkungan.
2. Menjadikan limbah tandan kosong kelapa sawit dan cangkang telur yang tidak berguna menjadi lebih berguna.
3. Menjadi referensi tambahan dalam pembuatan beton polimer.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Beton
2.1.1. Pengertian Beton
Beton adalah suatu komposit dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan-ikat. Beton dibentuk dari agregat campuran (halus dan kasar) dan ditambah dengan pasta semen. Singkatnya dapat dikatakan pasta bahwa semen mengikat pasir dan bahan-bahan agregat lain (batu kerikil, basalt dan sebagainya).
Rongga di antara bahan-bahan kasar diisi oleh bahan-bahan halus. (Sagel, 1993) Beton mudah dibentuk sesuai dengan cetakan yang direncanakan. Mutu beton ditentukan oleh banyak faktor lain:
a) Perbandingan bahan-bahannya.
b) Mutu bahan-bahannya.
c) Susunan butiran agregat yang dipakai.
d) Ukuran maksimum agregat yang dipakai.
e) Bentuk butiran agregat.
2.1.2. Sifat Beton
Sifat beton sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor:
Jenis dan kualitas semen.
Jenis dan lekak lekuk bidang permukaan agregat. Kenyataan menunjukkan bahwa penggunaan agregat akan menghasilkan beton dengan kuat tekan dan kuat tarik lebih besar daripada penggunaan kerikil halus dari sungai.
Perawatan merupakan hal yang sangat penting pada pekerjaan lapangan dan pada pembuatan benda uji.
Suhu, pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat tekan akan tetap rendah untuk waktu yang lama.
Umur, pada keadaan yang normal, kekuatan beton bertambah seiring dengan umurnya.
2.1.3. Jenis-jenis Beton
Beton dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan beratnya yaitu beton berat, beton sedang, dan beton ringan. Beton dapat pula dibedakan berdasarkan material penyusunnya dan kegunaan strukturnya. Beton jenis lain pada prinsipnya sama dengan beton normal, yang membedakan adalah material tambahan yang digunakan.
Berikut jenis-jenis beton yang digunakan dalam beberapa konstruksi:
a) Beton Ringan
Agregat yang digunakan untuk memproduksi beton ringan merupakan agregat ringan juga. Agregat yang digunakan umumnya merupakan hasil pembakaran shale, lempung slates, residu slag, residu batu-bara, dan banyak lagi dari hasil pembakaran vulkanik.(Amna, 2014)
b) Beton Normal
Beton normal merupakan yang mempunyai berat satuan 2200 Kg/m3 sampai 2400 Kg/m3 dan dibuat menggunakan agregat alam yang dipecah atau tanpa pecah. (Amna, 2014)
c) Beton Berat
Beton berat adalah beton yang dihasilkan dari agregat yang mempunya berat isi lebih besar dari beton normal atau lebih dari 2400 Kg/m3. Beton yang mempunyai berat yang tinggi ini biasanya digunakan untuk kepentingan tertentu seperti menahan radiasi, menahan benturan, dan lainnnya. (Amna, 2014)
d) Beton Serat
Beton serat merupakan campuran beton ditambah serat, umumnya berupa benang-benang dengan ukuran 5-500μm, dengan panjang sekitar 25 mm.
Bahan serat dapat berupa serat asbestos, selat plastic (poly-propylene), serat alam, atau potongan kawat baja. Kelemahannya sulit dikerjakan, namun lebih banyak kelebihannya antara lain kemungkinan terjadi segregasi kecil, daktail, dan tahan benturan. (Amna, 2014)
e) Beton Polimer
Beton polimer adalah beton dengan pemberian polimer sebagai bahan perekat tambahan pada campuran beton. Akan dihasilkan beton dengan kuat tekan yang lebih tinggi dan dalam waktu yang lebih singkat.
2.1.4. Beton Polimer
Beton polimer adalah komposit yang diperoleh dengan mencampur resin dengan agregat. Matriks diperankan oleh polimer, yang bertindak sebagai pengikat antara komponen yang dapat berupa berbagai jenis agregat alami, serbuk, serat, bahan nano, dll, (Sosoi, 2017). Beton polimer memiliki sifat tahan terhadap penyerapan air, tidak terpengaruh sinar ultra violet, daya tahan korosi lebih baik, tahan terhadap larutan agresif seperti bahan kimia serta kelebihan lainnya. Yang lebih istimewanya lagi, beton polimer bisa mengeras di dalam air sehingga bisa digunakan untuk memperbaiki bangunan-bangunan di dalam air, (Hidayah, 2013).
Beton polimer mengandung polimer, pengisi mineral, dan kerikil.
Kebanyakan menggunakan polimer dalam konkrit polimer umumnya didasarkan pada polyester, epoksi, vinil ester, poliuretan, dan metil metakrilat monomer. Selain itu, polimer furan, furan epoksi, karbamid, dan kalsium silikat juga memiliki aplikasi yang luas. Memilih polimer untuk beton tergantung pada kinerja yang dibutuhkan, kekuatan, ikatan polimer terhadap kebutuhan agregat, kedap air, dan ketahanan terhadap serangan kimia, (Ghiani, 2016).
2.2. Serat
Serat adalah struktur berbentuk seperti rambut berasal dari serat atau rambut hewan, tumbuhan dan mineral. Secara komersial serat berdiameter antara 0,004 mm sampai dengan 0,2 mm. Didalam material komposit, serat berfungsi sebagai penguat, pengisi, dan penerus tegangan ke sepanjang komponen dengan mempertimbangkan permukaan (interface) antara serat dengan matriks. (Haiyum, 2010)
Serat alam baru-baru ini menarik perhatian para ilmuwan, dan pengamat teknologi karena keunggulan yang diberikan serat ini sebanding dengan bahan penguat konvensional. Dan pengembangan komposit serat alam telah menjadi topik yang menarik selam beberapa tahun terakhir. Serat alami ini adalah serat berbiaya rendah dengan kepadatan rendah dan sifat spesifik tinggi. Serat ini mampu terurai dan tidak terabrasi seperti serat penguat lainnya. Serat alam juga mudah didapatkan dan sifat spesifiknya sebanding dengan serat lainnya yang digunakan sebagai penguat. (Saheb, 1999)
Berdasarkan sumbernya, serat alam dapat dikelompokkan menjadi serat biji, serat kulit pohon, serat daun, dan serat buah. Keunggulan serat kulit pohon, dan serat daun adalah yang paling sering digunakan dalam pembuatan komposit. Serat alami memiliki struktur yang kompleks. Pada umumnya serat ini memiliki lignoselulosa, terdiri dari mikrofibril selulosa yang tersusun secara spiral dalam matriks amorf lignin dan hemiselulosa. (Williams,2000)
2.2.1. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Tanaman kelapa sawit (Elaeis Guineensis) diklasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom :Plantae
Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Arecales Famili : Arecaeceae Genus : Elaeis
Tandan kosong kelapa sawit merupakan salah satu limbah padat industri kelapa sawit. Tandand kosong kelapa sawit juga menghasilkan serat kuat yang biasa digunakan sebagai bahan pengisi dalam produk berserat seperti papan komposit, (Aulia, 2013).
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang merupakan 21%-24% bagian dari total keseluruhan tandan buah segar (TBS) masih belum termanfaatkan secara optimal. Pabrik kelapa sawit (PKS) umumnya mengembalikan TKKS tersebut ke lahan perkebunan untuk dijadikan pupuk, namun karena volumenya yang besar, serta tidak sebanding dengan pemenuhan kebutuhan pupuknya itu sendiri, maka akhirnya PKS menumpuk begitu saja TKKS ini di lahan terbuka. Penumpukan TKKS ini berpotensi menghasilkan gas metana yang terlepas ke udara dan menyebabkan kerusakan lapisan ozon, sehingga perlu inovasi untuk memanfaatkan limbah ini agar tidak berdampak negatif terhadap lingkungan, sekaligus mendapatkan nilai tambah ekonominya, (Farkhan,2016).
Tabel 2.1 Komposisi senyawa kimia TKKS
Senyawa Komposisi (%)
Lignin 17-20
α- selulosa 43-44
Pentosan 27
Hemiselulosa 34
Abu 0,7-4
Silika 0,2
Sumber: Dian Anggraini dan Han Roliadi, 2011
2.3. Agregat
Agregat merupakan butir-butir batu pecah, kerikil, pasir, atau mineral lain, baik yang berasal dari alam maupun bahan buatan yang berbentuk mineral padat berupa ukuran besar maupun kecil atau fragmen-fragmen, (Bulgis, 2017). Agregat adalah material yang dipakai bersamaan dengan media pengikat sehingga terbentuknya beton. Agregat kasar maupun agregat halus akan mengisi berkisar 75% dari volume beton, (Darmawan,2016).
Hampir tiga perempat volume beton ditempati oleh agregat. Sehingga karakteristik agregat akan menentukan kualitas beton. Ditinjau dari aspek ekonomis, harga agregat dalam satuan berat yang sama lebih murah daripada semen. Agregat merupakan bahan yang bersifat kaku dan memiliki stabilitas volume dan durabilitas yang baik daripada pasta semen. Untuk menghasilkan beton yang baik, agregat halus maupun agregat kasar harus memiliki gradasi atau komposisi ukuran yang proporsional. (Hidayat, 2009)
Agregat kasar ialah agregat yang semua butirnya tertinggal di atas ayakan 4,8 mm (5 cm). Agregat kasar dapat berupa kerikil, pecahan kerikil, batu pecah, terak tanur tiup atau beton semen hidrolis yang dipecah dan limbah marmer. Diisyaratkan dalam penggunaan agregat kasar ini sesuai dengan SII 0052 – 1980 dan ASTM C 33 – 90. Agregat halus ialah agregat yang semua butir menembus ayakan 4,8 mm (5 mm). Agregat halus dapat berupa pasir alam, pasir hasil olahan atau gabungan dari kedua pasir tersebut. (Zuraidah,2015)
2.3.1. Cangkang Telur
Besarnya konsumsi masyarakat Indonesia terhadap telur ayam, menghasilkan limbah yang besar pula. Para pakar kimiawi telah melakukan uji coba terhadap cangkang telur, sehingga kandungan dari cangkang telur telah terbukti, (Zulfitri, 2014). Komposisi cangkang telur secara umum terdiri atas: air (1,6%) dan bahan kering (98,4%). Dari total bahan kering yang ada, dalam cangkang telur terkandung unsur mineral (95,1%) dan protein (3,3%). Berdasarkan komposisi mineral yang ada, maka cangkang telur tersusun atas kristal CaCO3 (98,43%) , MgCO3 (0,84%), dan Ca3(PO4)2 (0,75%), (Yuwanta, 2010). Berikut adalah jenis mineral penting yang menyusun cangkang telur
Tabel 2.2. Berat absolut dan relatif dari mineral penyusun cangkang telur.
Mineral %dari berat total g/berat total
Kalsium (Ca) 37,30 2,30
Magnesium (Mg) 0,38 0,02
Fosfor (P) 0,35 0,02
Karbonat (CO3) 58,00 3,50
Mangan (Mn) 7 Ppm
Sumber: Yuwanta (2010)
Limbah kulit telur termasuk dalam kategori limbah makanan, yang merupakan bahan dari pembuatan makanan dan minuman. Jika dicermati lebih lanjut, limbah kulit telur bisa menjadi bahan alternative yang cocok untuk pembuatan konstruksi. (DohS.I, 2014)
2.3.2. Pasir
Pasir merupakan agregat alami yang berasal dari letusan gunung berapi, sungai, ataupun dalam tanah dan pantai. Oleh karena itu pasir dapat digolongkan dalam tiga macam yaitu pasir galian, pasir laut, dan pasir sungai. Pada konstruksi bahan bangunan, pasir digunakan sebagai agregat halus dalam campuran beton.
Pasir memang sangat penting dalam pembuatan beton, tetapi apabila jumlahnya terlalu besar, akan mengakibatkan kerapuhan jika sudah mongering. Ini
disebabkan daya rekat antara partikel-partikel berkurang. Dengan adanya pasir dalam jumlah yang besar, sebab pasir tersebut tidak bersifat merekat, akan tetapi hanya sebagai pengisi (filler).
Menurut Standar Nasional Indonesia (SK SNI ─04─1989─F: 28) disebutkan mengenai persyaratan pasir atau agregat halus yang baik sebagai bahan bangunan adalah sebagai berikut:
Agregat halus harus terdiri dari butiran yang tajam dan keras.
Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% dan apabila pasir mengandung lumpur lebih dari 5%, maka pasir harus dicuci.
Pasir tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak.
Untuk beton dengan tingkat keawetan yang tinggi, reaksi pasir tehadap alkali harus negatif.
Pasir laut tidak boleh digunakan sebagai agregat untuk semua mutu beton, kecuali dengan petunjuk dari lembaga pemerintahan bahan bangunan yang diakui.
2.4. Polimer sebagai Matriks
Polimer adalah sekelompok material yang dibentuk oleh rantai molekul yang dibuat dari satuan yang lebih kecil yang disebut monomer, yang mayoritas tergabung dengan disengaja. Nama polimer diambil dari bahas Yunani yang berarti banyak bagian dan kata monomer berkaitan dengan sebuah molekul besar yang terdiri dari satuan dasar molekul untuk rantai polimer, (Setiabudy, 2007).
2.4.1. Resin Polyester
Resin polyester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang menggunakan resin thermoset, baik itu secara terpisah maupun dalam bentuk material komposit. Walaupun secara mekanik, sifat mekanik yang dimiliki oleh polyester tidaklah terlalu baik atau hanya sedang-sedang saja. Hal ini karena resin ini mudah didapat, harga relative terjangkau, serta mudah dalam proses fabrikasiinya.
Jenis dari resin polyester yang digunakan sebagai matriks komposit adalah tipe yang tidak jenuh (unsaturated polyester) yang merupakan thermoset yang dapat
mengalami pengerasan (curing) dari fasa cair menjadi fasa padat saat mendapatkan perlakuan yang tepat. Berbeda dengan tipe polyester jenuh (saturated polyester) seperti TeryleneTM ,yang tidak bisa mengalami curing dengan cara seperti ini. Oleh karena itu merupakan hal yang baiasa untuk menyebut resin polyester tidak jenuh (unsaturated polyester) dengan hanya menyebutnya sebagai resin polyester.
Resin polyester merupakan resin yang sangat banyak dipergunakan pada pembuatan komposit karena keunggulan resin tersebut jika dibandingkan dengan resin yang lain. Keunggulan resin polyester dengan resin yang lain yaitu:
Matriks resin polyester lebih keras.
Harganya lebih murah.
Mempunyai daya tahan terhadap air, cuaca dan pengaruh zat-zat kimia.
Menghasilkan bahan yang trasnparan.
Sifat-sifat fisis dari bahan polyester yaitu:
Retakan baik.
Tahan terhadap bahan kimia.
Pengerutan sedikit (saat curing).
2.4.2. Katalis
Katalis adalah zat kimia yang membantu mempercepat proses pengerasan.
Pengeras bergabung secara kimia dengan bahan rekatnya. Pengeras dapat berupa monomer, polimer, atau senyawa campuran. Tanpa tambahan katalis reaksi proses awal perubahan bentuk resin dari cairan menjadi bentuk padat (polimerisasi) pada temperatur kamar (27°C) atau pengerasan antar komponen resin menjadi sangat lama bahkan bisa berbulan-bulan.
Katalis yang digunakan dalam penelitian ini adalah metyl etyl ketone peroxide (MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis ini adalah mempercepat terjadinya proses pengeringan bahan matriks suatu komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks maupun perekat, maka akan mempercepat terjadinya pengeringan. Tetapi akibat dari pencampuran yang terlalu banyak adalah akan membuat material atau bahan menjadi getas, sangat kaku.
Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhan. Penggunaan maksimmum dari katalis adalah 10% dari jumlah total perekat atau matriks yang
digunakan. Pada saat pencampuran katalis ke dalam matriks atau perekat, maka akan terjadi perubahan suhu.
2.5. Thinner
Thinner digunakan pada pembuatan beton sebagai bahan pencampur agar terjadi reaksi kimiawi dengan resin. Disini thinner berfungsi untuk membasahi agregat dan untuk melumasi bahan campuran lain agar mudah pengerjaannya.
Thinner yang akan dicampurkan ini akan menguap sesaat dan meninggalkan resin dan agregat yang kemudian akan membentuk lapisan yang keras, sehingga dapat mengubah sifat-sifat resin dan menurunkan kekuatannya.
Selain berguna untuk menurunkan viskositas, thinner juga berguna untuk mengatur sifat-sifat dari bahan finishing sehingga bahan tersebut bisa diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan. Dengan menggunakan thiner suatu bahan finishing bisa diatur kecepatan waktu pengeringannya serta ketebalan lapisan finishing bisa ditentukan dengan ukuran tertentu sesuai dengan kebutuhan.
2.6. Karakteristik Beton Polimer
Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian. Adapun karakteristik beton yang akan diuji antara lain:
pengujian sifat fisis (densitas, porositas, penyerapan air), pengujian sifat mekanik (kuat impak, kuat lentur, dan kuat tekan), pengujian mikrostruktur (SEM-EDX)
2.6.1. Pengujian Sifat Fisis a) Densitas
Massa jenis (densitas) adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.
Semakin tingga massa jenis suatu benda maka semakin tinggi pula massa volumenya. Massa jenis rata-rata setiap beton merupakan total massa beton dibagi dengan total volume beton. Secara sistematis, massa jenis suatu zat dapat dinyatakan sebagai berikut :
𝜌 =𝑚
𝑣 (2.1)
Dimana:
ρ = massa jenis beton (gr/cm3) m = massa beton (gr)
V = volume beton (cm3)
b) Porositas
Porositas dapat di definisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total beton. Besarnya persentase ruang-ruang kosong atau besarnya kadar pori yang terdapat pada beton dan merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kekuatan beton.
Pori-pori beton biasanya berisi udara atau berisi air yang saling berhubungan dan dinamakan dengan kapiler beton. Kapiler beton akan tetap ada walaupun air yang digunakan telah menguap, sehingga kapiler ini akan mengurangi kepadatan beton yang dihasilkan. Dengan bertambahnya volume pori maka nilai porositas juga akan semakin meningkat dan hal ini memberikan pengaruh buruk terhadap kekuatan beton.
Ada dua jenis porositas yaitu porositas tertutup dan porositas terbuka. Porositas tertutup pada umumnya sulit untuk ditentukan pori tersebut merupakan rongga yang terjebak di dalam padatan dan serta tidak ada akses kepermukaan luar, sedangkan porositas terbuka masih ada akses kepermukaan luar walaupun rongga tersebut ada ditengah-tengah padatan.
Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka dan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
P = 𝑀𝑏− 𝑀𝑘
𝑉𝑏 x 1
𝜌𝑎𝑖𝑟 x 100% (2.2)
Dimana:
P : Porositas (%)
Mb : Massa basah sampel setelah direndam (gr) Mk : Massa kering sampel setelah direndam (gr) Vb : Volume benda uji (cm3)
𝜌𝑎𝑖𝑟: Massa jenis air (gr/cm3)
c) Penyerapan Air
Penyerapan Air (water absorbtion) merupakan salah satu parameter yang sangat penting untuk memprediksi dan mengetahui kekuatan dan kualitas beton polimer yang dihasilkan.Beton polimer yang berkualitas baik memiliki penyerapan air yang kecil dimana jumlah pori-pori pada permukaan sedikit dan rapat.
Penyerapan air = 𝑀𝑏− 𝑀𝑘
𝑀𝑘 x 100% (2.3)
Dimana:
Mb = massa basah sampel (gr) Mk = massa kering sampel (gr)
2.6.2. Pengujian Sifat Mekanik a) Kuat Impak
Kuat impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan suatu bahan. Kekuatan material terhadap beban kejut yang dapat diketahui dengan cara melakukan uji impak. Dari hasil pengujian akan dapat diperoleh tingkat kegetasan material tersebut. Kekuatan impak komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit sangat tergantung pada ikatan antara molekulnya. Semakin kuat ikatan molekulnya maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.
Secara umum metode pengujian impak ini dilakukan dengan dua metode yaitu metode yaitu metode charpy dan izord. Dimana metode charpy adalah pengujian tumbung dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar, dana rah pembebanan berlawanan dengan araha takikan, sedangkan metode izord adalah pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi specimen uji pada tumpuan dengan posisi dan pembebanan seraha dengan arah takikan. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energy potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji megalami deformasi. Dengan megnetahui besarnya energy
yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat dihitung sesuai dengan persamaan 2.4
Kekuatan Impak = Eserap
A (2.4)
Dimana:
σ : Kekuatan Impak (J/m2) Eserap : Energi yang diserap (J)
A : Luas penampang lintang sampel (m2)
b) Kuat Lentur
Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan material terhadap pembebanan. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada pemukaan bagian atas cuplikan yang terbebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Jika batang uji diberikan pembebanan pada kedua ujungnya dan beban tekuk dengan:
𝐹𝐼𝑡= 3𝑃𝐿
2𝑏𝑑2 (2.5)
Dimana:
Flt = Kuat lentur (Nm-2) P = Gaya penekan (N)
L = Jarak antar dua penumpu (m) b = Lebar sampel (m)
d = Tebal sampel (m)
c) Kuat Tekan
Kekuatan tekan suatu material didefenisikan sebagai kemampuan material dalam menahan beban/gaya mekanis sampai terjadinya kegagalan (failure). Kekuatan tekan pada dasarnya merupakan kekuatan material terhadap beban yang mengakibatkan hancurnya material tersebut. Hal ini umumnya dilakukan pada beton polimer, karena umumnya kekuatan tekan pada beton polimer lebih tinggi daripada
kekuatan tarik. Kuat tekan suatu bahan merupan perbandingan besarnya beban maksimum yang dapat ditahan beban. Pengaruh kuat tekan menggunakan alat Ultimate Testing Machine (UTM) dengan kecepatan penekanan sebesar 6,67 x 10-5 Untuk mengetahui kuat tekanpada benda dihitung dengan persamaan berikut :
𝑃 =𝐹𝑚𝑎𝑘𝑠
𝐴 (2.6)
Dimana :
P : Kuat tekan (N/m2) Fmaks : Gaya maksimum (N) A : Luas penampang (m2)
2.6.3. Analisis Mikrostruktur
Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop elektron yang banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan material.SEM banyak digunakan kerena memiliki kombinasi yang unik, mulai dari persiapan spesimen yang simple dan mudah, kapabilitas tampilan yang bagus serta fleksibel.SEM digunakan pada sampel yang tebal dan memungkinkan untuk analisis permukaan. Pancaran berkas yang jatuh pada sampel akan dipantulkan dan didifraksikan. Adanya elektron yang terdifraksi dapat diamati dalam bentuk pola – pola difraksi. Pola – pola difraksi yang tampak sangat bergantung pada bentuk dan ukuran sel satuan dari sampel. SEM juga dapat digunakan untuk menyimpulkan data – data kristalografi, sehingga hal ini dapat dikembangkan untuk menentukan elemen atau senyawa.
Adapun fungsi utama dari SEM antara lain dapat digunakan untuk mengetahui informasi-informasi mengenai:
a. Topografi,yaitu ciri-ciri permukaan dan teksturnya (kekerasan, sifat memantulkan cahaya, dan sebagainya).
b. Morfologi,yaitu bentuk dan ukuran dari partikel penyusun objek (kekuatan, cacat pada Integrated Circuit (IC) dan chip, dan sebagainya).
c. Komposisi,yaitu data kuantitatif unsur dan senyawa yang terkandung di dalam objek (titik lebur, kereaktifan, kekerasan, dan sebagainya).
d. Informasi kristalografi, yaitu informasi mengenai bagaimana susunan dari butir-butir di dalam objek yang diamati (konduktifitas, sifat elektrik, kekuatan, dan sebagainya).
Energy dispersive spectroscopy X-ray (EDS atau EDX) adalah sebuah teknik analisis yang digunakan untuk elemen analisis atau karakterisasi sampel. Ini adalah salah satu varian dari fluoresensi sinar-X spektroskopi yang bergantung pada penyelidikan sampel melalui interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi, menganalisis sinar-x yang dipancarkan oleh materi dalam menanggapi pukulan dengan partikel bermuata. Analisis SEM EDX dilakukan untuk memperoleh gambaran permukaan atau fitur material dengan resolusi yang sangat tinggi hingga memperoleh suatu tampilan dari permukaan sampel yang kemudian dikomputasikan dengan software untuk menganalisis komponen materialnya baik dari segi kuantitatif maupun dari kualitatifnya.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Tempat pelaksanaan penelitian ini sebagai berikut :
a. Persiapan dan perlakuan serat tandan kosong kelapa sawit dan pengujian sifat fisis komposit beton polimer serat tandan kosong kelapa sawit-resin polieseter di Laboratorium Ilmu Dasar Fisika Universitas Sumatera Utara.
b. Pembuatan dan pengujian sifat mekanik beton polimer serat tandan kosong kelapa sawit-resin polieseter di Laboratorium Kimia Polimer Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
c. Pengujian mikrostruktur beton polimer serat tandan kosong kelapa sawit-resin polieseter Scanning electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDX) di Laboratorium Fisika Univeristas Negeri Medan.
3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1 Peralatan
1. Ayakan 80 mesh
Berfungsi sebagai saringan atau ayakan untuk menyaring pasir dan serbuk cangkang telur.
2. Timbangan (Neraca Digital)
Berfungsi sebagai alat untuk menimbang massa sampel atau bahan.
3. Hot Plate
Berfungsi sebagai kompor untuk memasak serat tandan kosong kelapa sawit dengan larutan NaOH
4. Hot Compressor
Berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk menekan/mempress cetakan yang berdasarkan pada pemanasan.
5. Plat besi (2 buah)
Berfungsi sebagai alas dan penutup cetakan.
6. Cetakan sampel berukuran 10 mm x 2 mm x 1 mm Berfungsi sebagai tempat untuk mencetak sampel.
7. Blender
Berfungsi untuk menghaluskan cangkang telur dan pasir.
8. Aluminium foil
Berfungsi untuk melapisi cetakan.
9. Universal Tensile Machine (UTM)
Berfungsi sebagai alat pengujian kuat tekan dan kuat lentur.
10. Impaktor Wolpert
Berfungsi sebagai alat penguji kekuatan impak komposit yang dilengkapi dengan skala.
11. Scanning Electrone Microscope – Energy Dispersive X-Ray Berfungsi untuk menganalisis mikrostruktur dan unsure sampel.
12. Alat lain-lain
Perlengkapan lain yang digunakan pada saat pembuatan komposit diperlukan juga alat-alat seperti : penggaris, gunting, pisau, sarung tangan, masker, kuas, serbet, plastik klip, kertas label, toples dan lain-lain.
3.2.2. Bahan 1. Pasir
Berfungsi sebagai agregat halus.
2. Cangkang telur
Berfungsi sebagai tambahan agregat halus.
3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Berfungsi sebagai pengisi (filler).
4. NaOH 5%
Berfungsi untuk menghilangkan lignin pada serat tandan kosong kelapa sawit.
5. Resin Polyester
Berfungsi sebagai perekat/ pengikat.
6. Katalis MEKPO
Berfungsi untuk mempercepat polimerisasi.
7. Thinner
Berfungsi untuk mencairkan sampel yang terlalu kental.
8. Parafin
Berfungsi sebagai pelumas agar sampel tidak lengket pada cetakan.
3.3. Variabel Penelitian
Variabel penelitian pada pembuatan material beton polimer antara lain
komposisi bahan baku dan karakterisasi. Variasi komposisi bahan baku ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel 3.1 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 25 gr
Sampel Pasir (gr) Cangkang telur (gr)
Serat TKKS (gr)
Resin Polyester
(gr)
A1 40 35 0 25
A2 40 34 1 25
A3 40 33 2 25
A4 40 32 3 25
A5 40 31 4 25
A6 40 30 5 25
Tabel 3.2 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 30 gr
Sampel Pasir (gr) Cangkang telur (gr)
Serat TKKS (gr)
Resin Polyester
(gr)
B1 40 30 0 30
B2 40 29 1 30
B3 40 28 2 30
B4 40 27 3 30
B5 40 26 4 30
B6 40 25 5 30
Tabel 3.2 Persentase bahan baku polimer dengan resin polyester 35 gr
Sampel Pasir (gr) Cangkang telur (gr)
Serat TKKS (gr)
Resin Polyester
(gr)
C1 40 25 0 35
C2 40 24 1 35
C3 40 23 2 35
C4 40 22 3 35
C5 40 21 4 35
C6 40 20 5 35
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Perlakuan pada tandan kosong kelapa sawit
1. Tandan kosong kelapa sawit dikeringkan dengan cara dijemur.
2. Dipisahkan untuk diambil seratnya.
3. Dibersihkan serat tandan kosong kelapa sawit menggunakan air bersih.
4. Dikeringkan serat tandan kosong kelapa sawit yang sudah dibersihkan.
5. Dimasakan serat tandan kosogn kelapa sawit menggunakan hot plate dengan suhu 90oC dalam larutan NaOH 5% selama 2 jam.
6. Dibilas serat tandan kosong kelapa sawit yang telah direndam menggunakan air bersih.
7. Dikeringkan serat tandan kosong kelapa sawit dibawah sinar matahari.
8. Serat digunting dan di potong hingga berukuran 10 mm.
3.4.2. Perlakuan pada cangkang telur dan pasir
1. Limbah cangkang telur dan pasir masing-masing dibersihkan dengan cara dicuci.
2. Dikeringkan cangkang telur dan pasir dibawah sinar matahari.
3. Dihancurkan dan dihaluskan masing-masing cangkang telur dan pasir menggunakan mortar dan blender.
4. Penyaringan bubuk cangkang telur dan pasir menggunakan ayakan 80 mesh.
3.4.3. Prosedur Pembuatan
1. Pasir, cangkang telur, dan serat tandan kosong kelapa sawit ditimbang.
2. Ditambahkan pasir : 40 gr, cangkang telur : 35 gr, serat tandan kosong kelapa sawit : 0 gr kedalam beaker glass, dan diaduk secara merata.
3. Ditambahkan resin polyester kedalamnya sebanyak 25 gr.
4. Kemudian bahan yang sudah dicampurkan tadi, diaduk menggunakan mixer agar semua bahan dapat tercampur secara homogen.
5. Disiapkan cetakan berbentuk balok dengan ukuran 100 mm x 20 mm x 10 mm.
6. Hasil dari campuran akhir dituangkan diatas cetakan yang telah dilapisi aluminium foil dan diolesi dengan menggunakan wax dan dipress pada suhu 900C dengan menggunakan Hot Compressor dalam waktu 25 menit.
7. Kemudian sampel dikeluarkan dari cetakan.
8. Perlakuan yang sama dilakukan untuk variasi cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit, dan resin polyester sesuai dengan komposisi pada tabel 3.1, 3.2, dan 3.3.
3.4.4. Pembentukan Sampel
1. Disiapkan cetakan berbentuk balok dengan ukuran 100 mm × 20 mm × 10 mm sesuai dengan standar ASTM D 256. Cetakan dilapisi dengan menggunakan aluminium foil. Kemudian diolesi menggunakan wax agar sampel tidak lengket saat dikeluarkan dari cetakan.
Gambar 3.1 Ukuran Sampel Beton Polimer
2. Adonan (slurry) yang telah homogen dimasukkan ke dalam cetakan kemudian dikeringkan dengan menggunakan hot compressor dengan suhu 90°C selama 25 menit.
3.4.5. Karakterisasi
Karakterisasi beton polimer terdiri dari sifat fisis (densitas, porositas, dan penyerapan air), sifat mekanik (kuat tekan, kuat lentur, dan kuat tarik), dan sifat mikrostruktur (SEM-EDX).
3.5. Diagram Alir Penelitian
3.5.1. Diagram Alir Perlakuan Serat TKKS
Gambar 3.2 Diagram Alir Perlakuan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Tandan Kosong
Kelapa Sawit
Serat Tandan Kosong Kelapa
Sawit
• Dijemur tandan kosong kelapa sawit dibawah sinar matahari.
• Dipisahkan untuk diambil seratnya.
• Dibersihkan serat tandan kosong kelapa sawit menggunakan air bersih.
• Dikeringkan serat tandan kosong kelapa sawit yang sudah dibersihkan.
• Dilakukan proses pemasakan serat tandan kosogn kelapa sawit menggunakan hot plate dengan suhu 90oC dalam larutan NaOH 5% selama 2 jam.
• Dibilas serat tandan kosong kelapa sawit yang telah dimasak menggunakan air bersih.
• Dikeringkan serat tandan kosong kelapa sawit dibawah sinar matahari.
3.5.2. Diagram Alir Pembuatan Beton Polimer
Gambar 3.3 Diagram Alir Pencampuran Bahan Pasir Cangkang
Telur
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
PENIMBANGAN
PENCAMPURAN
PENCETAKAN
Ditekan menggunakan Hot Compressor (90°C , 25 menit)
BETON POLIMER
PENGUJIAN
Uji Mekanik 1. Kuat Impak 2. Kuat Lentur 3. Kuat Tekan Uji Fisis
1. Densitas 2. Porositas 3. Penyerapan Air
Uji Mikrostruktur SEM-EDX
HASIL DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN
Resin Polyester
Thinner
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap sampel beton polimer yang terdiri dari pasir, serbuk cangkang telur, serat tandan kosong kelapa sawit, dan resin polyester, maka diperoleh hasil dan analisis.
4.1. Karakterisasi Sifat Fisis 4.1.1. Pengujian Densitas
Pengujian densitas dilakukan pengukuran masa setiap satuan volume, semakin tinggi densitas suatu benda, maka semakin besar pula masa setiap volumenya, maka diperoleh hasil pengukuran seperti pada tabel 4.1, 4.2, dan 4.3.
Tabel 4.1 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 25 gr Sampel Massa (gr) Volume (cm3) Densitas
(gr/cm3)
A1 34,2 18,76 1,82
A2 32,3 19,12 1,69
A3 33,1 18,83 1,76
A4 31,5 19,24 1,64
A5 31,1 19,35 1,61
A6 31,2 19,89 1,57
Tabel 4,2 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 30 gr Sampel Massa (gr) Volume (cm3) Densitas
(gr/cm3)
B1 33,0 18,97 1,74
B2 31,4 18,54 1,69
B3 33,9 18,73 1,81
B4 35,6 19,29 1,85
B5 31,5 18,73 1,68
B6 31,2 18,45 1,69
Tabel 4,3 Pengujian densitas dengan Resin Polyester 35 gr Sampel Massa (gr) Volume (cm3) Densitas
(gr/cm3)
C1 31,1 18,87 1,65
C2 34,2 19,09 1,79
C3 31,1 18,45 1,69
C4 31,5 18,64 1,69
C5 30,7 18,58 1,65
C6 31,6 19,36 1,63
Gambar 4.1 Grafik hubungan densitas dan komposisi
Dari gambar 4.1 dapat diketahui bahwa nilai densitas optimum terdapat pada komposisi sampel beton polimer A1 sebesar 1,82 gr/cm3, B4 sebesar 1,85gr/cm3 , dan C2 sebesar 1.79 gr/cm3. Sedangkan, nilai densitas minimum terdapat pada komposisi sampel beton polimer A6 1,57 gr/cm3.B5 sebesar 1,68 gr/cm3, dan C6 sebesar 1,63 gr/cm3. Sehingga dapat diperoleh nilai densitas optimum dari seluruh komposisi sampel beton polimer, terdapat pada komposisi B4 yaitu sebesar 1,84 gr/cm3. Dan densitas minimum terdapat pada komposisi A6 sebesar 1,56 gr/cm3.
1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9
A1 ; B1; C1 A2; B2; C2 A3; B3; C3 A4; B4; C4 A5; B5; C5 A6; B6; C6
Densitas (gr/cm3)
Komposisi (gr)
Resin Polyester 25 gr Resin Polyester 30 gr Resin Polyester 35 gr
Jika densitas seluruh sampel dibandingkan terhadap satuan SNI maka dapat dinyatakan bahwa semua sampel tersebut termasuk dalam beton ringan dengan kriterisa beton berdasarkan (SNI 03-2847-2002) adalah sebagai berikut:
1. Beton ringan : Berat satuan < 1.900 kg/m3 = 1,9 gr/cm3
2. Beton normal : Berat satuan 2.200 kg/m3 – 2.500 kg/m3 = 2,2 gr/cm3 3. Beton berat : Berat satuan > 2.500 kg/m3 = 2,5 gr/cm3
4.1.2. Pengujian Porositas
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total sampel beton polimer. Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka dan dinyatakan dengan persamaan (2.2). Maka diperoleh hasil pengukuran porositas seperti pada tabel 4.4, 4.5, dan 4.6.
Tabel 4.4 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 25 gr Sampel Massa Kering
(gr)
Massa Basah (gr)
Volume (cm3)
Porositas (%)
A1 34,2 34,4 18,76 1,07
A2 32,3 35 19,12 14,12
A3 33,1 34,8 18,83 9,03
A4 31,5 33,2 19,24 8,84
A5 31,1 31,8 19,35 3,62
A6 31,2 34,8 19,89 18,1
Tabel 4.5 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 30 gr Sampel Massa Kering
(gr)
Massa Basah (gr)
Volume (cm3)
Porositas (%)
B1 33,0 33,1 18,97 0,53
B2 31,4 31,7 18,54 1,62
B3 33,9 34 18,73 0,53
B4 35,6 35,8 19,29 1,04
B5 31,5 33,4 18,73 10,15
B6 31,2 32,3 18,45 5,96
Tabel 4.6 Pengujian Porositas dengan Resin Polyester 35 gr Sampel Massa Kering
(gr)
Massa Basah (gr)
Volume (cm3)
Porositas (%)
C1 31,1 31,2 18,87 0,53
C2 34,2 34,3 19,09 0,52
C3 31,1 31,6 18,45 2,71
C4 31,5 31,6 18,64 0,54
C5 30,7 31,4 18,58 3,77
C6 31,6 32,1 19,36 2,58
Gambar 4.2 Grafik hubungan porositas dan komposisi
Dari grafik diatas menunjukkan nilai porositas terendahnya sebesar 1,07% pada komposisi A1, pada komposisi B1 nilai porositasnya sebesar 0,53%, dan pada C2 nilai porositasnya sebesar 0,52%. Nilai porositas tertinggi yang diperoleh pada sampel beton polimer A6 sebesar 18,1 % , pada komposisi B6 sebesar 10,15%, dan pada komposisi C5 sebesar 3,77%. Besarnya nilai porositas menunjukkan kurangnya ikatan antar molekul pada sampel beton polimer yang mengakibatkan nilai kuat tekannya semakin menurun serta ketahanan beton tersebut tidak akan berlangsung lama.
Sampel beton polimer A6 merupakan sampel dengan nilai porositas tertinggi.
Jika dilihat dari nilai densitasnya yang rendah dapat diketahui bahwa persentase porositas dan densitas berbanding terbalik.
4.1.3. Pengujian Penyerapan Air
Pengujian penyerapan air dimana bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air yang diserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam pada suhu kamar.
Dari data hasil pengukuran terhadap massa sampel kering dan massa sampel basah dapt diketahui hasil penyerapan air dengan menggunakan persamaan (2.3).
Maka diperoleh hasil pengukuran penyerapan air seperti pada tabel 4.7, 4.8, 4.9.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
A1 ; B1; C1 A2; B2; C2 A3; B3; C3 A4; B4; C4 A5; B5; C5 A6; B6; C6
Porositas (%)
Komposisi (gr)
Resin Polyester 25 gr Resin Polyester 30 gr Resin Polyester 35 gr
Tabel 4.7 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 25 gr Sampel Massa
Kering (gr)
Massa Basah (gr)
Penyerapan Air (%)
A1 34,2 34,4 0,58
A2 32,3 35 8,36
A3 33,1 34,8 5,14
A4 31,5 33,2 5,4
A5 31,1 31,8 2,25
A6 31,2 34,8 11,54
Tabel 4.8 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 30 gr Sampel Massa
Kering (gr)
Massa Basah (gr)
Penyerapan Air (%)
B1 33,0 33,1 0,3
B2 31,4 31,7 0,96
B3 33,9 34 0,29
B4 35,6 35,8 0,56
B5 31,5 33,4 6,03
B6 31,2 32,3 3,53
Tabel 4.9 Pengujian Penyerapan Air dengan Resin Polyester 35 gr Sampel Massa
Kering (gr)
Massa Basah (gr)
Penyerapan Air (%)
C1 31,1 31,2 0,32
C2 34,2 34,3 0,29
C3 31,1 31,6 1,61
C4 31,5 31,6 0,32
C5 30,7 31,4 2,28
C6 31,6 32,1 1,58
Gambar 4.3 Grafik hubungan penyerapan air dan komposisi
Dari grafik diatas menunjukkan bahwa nilai penyerapan air minimum adalah 0,58% pada komposisi A1, pada sampel beton polimer B1, sebesar 0,3%, dan C2
sebesar 0,29%. Nilai penyerapan air tertinggi adalah 11,54% pada komposisi A6, pada beton B5 sebesar 6,03%, pada beton C5 sebesar 2,28%.
Menurut (Terkono, 2015), jumlah serat yang relatif besar biasanya akan membentuk sturktur pada sampel yang akan menjadikannya kurang padat sehingga menyebabkan adanya rongga pada sampel yang memudahkan penyerapan air. Nilai penyerapan air berbanding lurus dengan porositas. Semakin kecil nilai porositas sampel beton polimer, maka kemampuan beton untuk meloloskan air sangat kecil.
Sebaliknya, semakin besar nilai porositas suatu beton, maka akan membuat beton tersebut semakin renggang dan tidak kuat ikatan antar molekulnya. Maka kekuatan dari beton tersebut juga akan berkurang sehingga banyak air yang dapat lolos ke dalam beton.
4.2. Karakterisasi Sifat Mekanik 4.2.1. Pengujian Kuat Impak
Dengan mengetahui besarnya energi yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat diperoleh sesuai deengan persamaan (2.4) pada tabel 4.10, 4.11, 4.12.
0 2 4 6 8 10 12 14
A1 ; B1; C1 A2; B2; C2 A3; B3; C3 A4; B4; C4 A5; B5; C5 A6; B6; C6
Penyerapan Air (%)
Komposisi (gr)
Resin Polyester 25 gr Resin Polyester 30 gr Resin Polyester 35 gr
Tabel 4.10 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 25 gr Sampel Lebar b
(m) x 10-3
Tebal d (m) x 10-3
Luas A (m2) x 10-4
Energi Es (J) x 10-3
Impak Is (J/m2)
A1 19,2 10,1 1.94 3,93 20,28
A2 19,05 10,12 1.93 6,93 35,96
A3 19,05 10,1 1.92 6,07 31,53
A4 20,02 10,07 2.02 7,08 35,14
A5 19,2 10,02 1.92 3,76 19,56
A6 19,1 10,17 1.94 4,87 25,06
Tabel 4.11 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 30 gr Sampel Lebar b
(m) x 10-3
Tebal d (m) x 10-3
Luas A (m2) x 10-4
Energi Es (J) x 10-3
Impak Is (J/m2)
B1 19,02 10,1 1.92 3,33 17,35
B2 19,05 10,05 1.91 10,8 56,39
B3 19,05 10,05 1.91 7,06 36,88
B4 19,3 10,15 1.96 3,55 18,14
B5 19,2 10,17 1.95 6,76 34,63
B6 19 10,07 1.91 4,39 22,92
Tabel 4.12 Pengujian Kuat Impak dengan Resin Polyester 35 gr Sampel Lebar b
(m) x 10-3
Tebal d (m) x 10-3
Luas A (m2) x 10-4
Energi Es (J) x 10-3
Impak Is (J/m2)
C1 19,1 10,1 1.93 7,98 41,36
C2 19,25 10,1 1.94 6,85 35,24
C3 19,1 10,05 1.92 6,69 34,84
C4 19,25 10,05 1.93 10,9 56,16
C5 19,1 10,07 1.92 12,5 64,94
C6 19,4 10,17 1.97 6,51 33,02
