BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental laboratoris.
3.2 Sampel dan Besar Sampel Penelitian 3.2.1 Sampel Penelitian
Sampel pada penelitian ini terbuat dari gipsum tipe III pabrikan merk Zhermack, gipsum tipe III daur ulang dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan
garam dapur 1,5. Sampel dicetak sesuai dengan spesifikasi ADA No. 25 yaitu dalam bentuk silindris dengan ukuran diameter 20 mm x tinggi 40 mm. Sampel
dibuat dari tabung silindris yang terbuat dari paralon. Gambar 2
t = 40 mm
Gambar 2. Ukuran sampel untuk mengukur kekuatan kompresi
3.2.2 Besar Sampel Penelitian Besar sampel dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :
Keterangan : t : Jumlah perlakuan
d = 20 mm
t – 1 r – 1 ≥ 15
Universitas Sumatera Utara
r : Jumlah ulangan Pada penelitian ini akan digunakan t=3 yaitu kelompok gipsum tipe III pabrikan,
gipsum tipe III daur ulang dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5. Jumlah r tiap kelompok sampel dapat ditentukan sebagai berikut :
t – 1 r – 1 ≥ 15
3 – 1 r – 1 ≥ 15
2 r – 1 ≥ 15
r – 1 ≥ 7,5
r ≥ 8,5
r = 10
Berdasarkan perhitungan tersebut maka besar sampel untuk tiap kelompok adalah 10, maka total sampel yang digunakan adalah 30.
3.3 Variabel Penelitian 3.3.1 Klasifikasi Variabel
3.3.1.1 Variabel Bebas
1. Gipsum tipe III pabrikan kontrol
2. Gipsum tipe III daur ulang
3. Gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5
3.3.1.2 Variabel Terikat
Kekuatan kompresi
3.3.1.3 Variabel Terkendali
1. Limbah model kerja gipsum tipe III
2. Limbah gipsum tipe III
3. Waktu penyimpanan limbah model kerja gipsum tipe III
4. Ukuran bubuk gipsum tipe III pabrikan
Universitas Sumatera Utara
5. Ukuran bubuk limbah gipsum tipe III
6. Wp ratio gipsum tipe III pabrikan
7. Wp ratio gipsum tipe III daur ulang
8. Wp ratio gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur
1,5 9.
Kecepatan pengadukan 10.
Waktu pengadukan 11.
Suhu dan waktu pemanasan limbah gipsum tipe III 12.
Lama penyimpanan sampel
3.3.1.4 Variabel Tidak Terkendali
Suhu dan kelembaban ruangan
3.3.2 Definisi Operasional
Tabel 1. Definisi Operasional Variabel Bebas
Variabel Bebas Definisi Operasional
Skala Ukur Alat Ukur
Gipsum tipe III pabrikan
Bubuk gipsum tipe III yang belum digunakan Zhermack
- -
Gipsum tipe III daur ulang
Limbah gipsum yang berasal dari limbah model dan sudah melalui proses
pengeringan di oven suhu 105 °C
selama 1 jam, penghalusan, dan pemanasan di autoklaf dengan suhu
128 °C selama 15 menit.
- -
Gipsum tipe III daur ulang
dengan penambahan
larutan garam dapur 1,5
Limbah gipsum yang berasal dari limbah model dan sudah melalui proses
pengeringan di oven suhu 105 °C
selama 1 jam, penghalusan, dan pemanasan di autoklaf dengan suhu
128 °C selama 15 menit, serta telah
ditambahkan bubuk garam dapur 1,5 dengan perbandingan 0,45 gram garam
dapur : 100 gram limbah gipsum -
-
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. Definisi Operasional Variabel Terikat
Variabel Terikat
Definisi Operasional Skala Ukur
Alat Ukur
Kekuatan kompresi
Kekuatan yang diukur menggunakan alat uji tekan
Skala rasio Alat Universal
Testing Machine
Servopulser, Japan
Tabel 3. Definisi Operasional Variabel Terkendali
Variabel Terkendali
Definisi Operasional Skala Ukur
Alat Ukur
Limbah model kerja gipsum tipe
III Model kerja yang dibuat oleh peneliti
dengan wp ratio 30 ml akuades : 100 gram gipsum tipe III pabrikan
Zhermack -
-
Limbah gipsum tipe III
Bubuk gipsum yang diperoleh dari limbah model kerja yang dipanaskan di
oven pada suhu 105ºC selama 1 jam kemudian dihaluskan dan dilakukan
penyaringan agar ukuran partikel sama -
-
Waktu penyimpanan
limbah model kerja gipsum tipe
III Waktu yang dihitung dari pembuatan
model kerja hingga pengolahan gipsum daur ulang, yaitu selama 5 bulan
- Kalender
Ukuran bubuk gipsum tipe III
pabrikan Besarnya partikel bubuk gipsum tipe III
pabrikan hasil penyaringan yaitu 0,075 mm
- Saringan
partikel Ukuran bubuk
limbah gipsum tipe III
Besarnya partikel bubuk hasil penghancuran limbah gipsum tipe III
yaitu 0,075 mm
- Saringan
partikel Wp ratio gipsum
tipe III pabrikan Perbandingan banyaknya bubuk
gipsum dengan banyaknya air yaitu 30 ml air : 100 gram bubuk gipsum
- Timbangan dan
gelas ukur 50 ml
Wp ratio gipsum tipe III daur
ulang Perbandingan banyaknya bubuk
gipsum tipe III daur ulang dengan banyaknya air yaitu 45 ml air : 100
gram bubuk gipsum -
Timbangan dan gelas ukur 50
ml
Wp ratio gipsum tipe III
daur ulang
dengan penambahan
larutan garam dapur 1,5
Perbandingan banyaknya bubuk gipsum tipe III daur ulang yang
ditambah larutan garam dapur 1,5 dengan banyaknya air yaitu 45 ml air :
100 gram bubuk gipsum Timbangan dan
gelas ukur 50 ml
Kecepatan pengadukan
Kecepatan untuk mengaduk gipsum yaitu dengan menggunakan mixer
Mixyvac selama 30 detik hingga -
-
Universitas Sumatera Utara
homogen Waktu
pengadukan Waktu yang dibutuhkan untuk
mengaduk gipsum hingga homogen yaitu 15 detik menggunakan spatula
dan 20-30 detik menggunakan mixer -
Stopwatch
Suhu dan waktu pemanasan
limbah gipsum tipe III
Derajat panas dan lamanya proses pemanasan bubuk limbah gipsum tipe
III yaitu selama 15 menit menggunakan autoklaf dengan suhu 128
°C -
Autoklaf dan stopwatch
Lama penyimpanan
sampel Waktu yang dihitung dari pembuatan
sampel hingga pengujian kekuatan kompresi yaitu selama 96 jam
- Jam
Tabel 4. Definisi Operasional Variabel Tidak Terkendali
Variabel Tidak Terkendali
Definisi Operasional Skala Ukur
Alat Ukur
Suhu dan kelembaban
ruangan Derajat panas dan kandungan uap air di
udara pada ruang kerja -
-
3.4 Waktu dan Lokasi Penelitian 3.4.1 Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada Februari – Maret 2015
3.4.2 Lokasi Pembuatan Sampel
1. Laboratorium Proses Produksi Teknik Mesin USU
2. Laboratorium BetonBahan Rekayasa Fakultas Teknik Sipil USU
3. Balai Teknik Kesehatan Lingkungan Medan
4. Unit UJI Laboratorium Dental FKG USU
3.4.3 Lokasi Pengujian Sampel
Laboratorium Pascasarjana Teknik Mesin USU
3.5 Bahan dan Alat Penelitian 3.5.1 Bahan Penelitian
1. Gipsum tipe III Zhermack
Universitas Sumatera Utara
2. Limbah gipsum tipe III
3. Air
4. Garam dapur Supra Salt
©
5. Akuades
6. Vaselin
7. Aluminium foil
8. Kapas
3.5.2 Alat Penelitian
1. Rubber bowl
2. Spatula
3. Vacuum mixer
4. Timbangan
5. Gelas ukur 500 ml Pyrex
®
Glass 6.
Stopwatch 7.
Oven 8.
Mesin bubut besi Gambar 3
Gambar 3. Mesin bubut besi
9. Ayakan No. 200, ukuran 0,075 mm Gambar 4
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4. Ayakan
10. Erlenmeyer 500 ml Pyrex
®
Glass, German Gambar 5
Gambar 5. Erlenmeyer
11. Autoklaf Gambar 6
Gambar 6. Autoklaf 12.
Timbangan digital
Universitas Sumatera Utara
13. Vibrator
14.
Model induk yang terbuat dari paralon dengan ukuran diameter 20 mm x
tinggi 40 mm yang digunakan sebagai mold untuk mengukur kekuatan kompresi Gambar 7
Gambar 7. Model induk
15. Plat kaca
16. Alat Universal Testing Machine Servopulser, Japan Gambar 8
Gambar 8. Universal Testing Machine
3.6 Cara Penelitian 3.6.1 Gipsum Tipe III Pabrikan
Gipsum pabrikan yang digunakan sebagai kontrol adalah gipsum tipe III Zhermack dan disaring terlebih dahulu agar memiliki ukuran partikel yang sama
yaitu 0,075 mm.
Universitas Sumatera Utara
3.6.2 Pembuatan Gipsum Tipe III Daur Ulang
1. Limbah gipsum tipe III diperoleh dari limbah model kerja yang dibuat
sendiri oleh peneliti menggunakan gipsum pabrikan tipe III Zhermack dengan wp ratio 30 ml akuades : 100 gram.
2. Limbah model kerja disimpan selama 5 bulan
3. Limbah model kerja kemudian dipanaskan di dalam oven dengan suhu
105 ° C selama 1 jam.
4. Kemudian limbah model kerja dihaluskan dengan menggunakan mesin
bubut besi sehingga berbentuk bubuk. Kemudian bubuk limbah gipsum tipe III tersebut disaring hingga ukuran partikel sebesar 0,075 mm.
5. Gipsum hasil saringan dipanaskan di dalam autoklaf dengan suhu 128°C
selama 15 menit. Biarkan bubuk gipsum mencapai suhu ruang dan simpan pada wadah tertutup. Bubuk gipsum tipe III daur ulang siap dipakai.
3.6.3 Pembuatan Gipsum Tipe III Daur Ulang dengan Penambahan Larutan Garam Dapur
1. Limbah gipsum tipe III diperoleh dari limbah model kerja yang dibuat
sendiri oleh peneliti menggunakan gipsum pabrikan tipe III Zhermack dengan wp ratio 30 ml akuades : 100 gram.
2. Limbah model kerja disimpan selama 5 bulan
3. Limbah model kerja kemudian dipanaskan di dalam oven dengan suhu
105 ° C selama 1 jam.
4. Kemudian limbah model kerja dihaluskan dengan menggunakan mesin
bubut besi sehingga berbentuk bubuk. Kemudian bubuk limbah gipsum tipe III tersebut disaring hingga ukuran partikel sebesar 0,075 mm.
5. Gipsum hasil saringan dicampur dengan bubuk garam dapur 1,5
diperoleh dari perbandingan 0,45 mg garam dapur dan 100 gram bubuk gipsum.
Universitas Sumatera Utara
6. Kemudian dipanaskan di dalam autoklaf dengan suhu 128
°
C selama 15 menit. Biarkan gipsum mencapai suhu ruang dan simpan pada wadah tertutup. Bubuk
gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan garam dapur 1,5 siap dipakai.
Gambar 9. Bubuk gipsum tipe III daur ulang
3.6.4 Pembuatan Sampel 3.6.4.1 Pembuatan Sampel Gipsum Tipe III Kontrol
1. Masukkan 30 ml akuades ke dalam rubber bowl lalu masukkan 100 gram
bubuk gipsum tipe III pabrikan Zhermack sedikit demi sedikit dan diaduk dengan spatula selama 15 detik dan masukkan pada wadah lalu aduk dengan vacuum mixer
selama 30 detik sampai homogen. 2.
Tuang sedikit demi sedikit adonan gipsum tipe III pabrikan, ke dalam
tabung silinder yang terbuat dari paralon sudah dilapisi vaselin yang diletakkan di
atas plat kaca dan digetarkan dengan vibrator agar sampel tidak porous. Gunakan juga plat kaca di atas agar permukaan atas sampel rata. Tunggu sampai satu jam.
3. Keluarkan sampel dari tabung silinder dan biarkan sampai 96 jam agar
mengeras sepenuhnya sebelum dilakukan pengujian sampel.
25
Universitas Sumatera Utara
3.6.4.2 Pembuatan Sampel Gipsum Tipe III Daur Ulang dan Gipsum Tipe III Daur Ulang dengan Penambahan Larutan Garam Dapur
1. Masukkan 45 ml akuades ke dalam rubber bowl lalu masukkan 100 gram
bubuk gipsum tipe III daur ulang sedikit demi sedikit dan diaduk dengan spatula selama 15 detik dan masukkan pada wadah lalu aduk dengan vacuum mixer selama
30 detik sampai homogen. 2.
Tuang sedikit demi sedikit adonan gipsum tipe III daur ulang ke dalam
tabung silinder yang terbuat dari paralon sudah dilapisi vaselin yang diletakkan di
atas plat kaca dan digetarkan dengan vibrator agar sampel tidak porous. Gunakan juga plat kaca di atas agar permukaan atas sampel rata. Tunggu sampai satu jam.
3. Keluarkan sampel dari tabung silinder dan biarkan sampai 96 jam agar
mengeras sepenuhnya sebelum dilakukan pengujian sampel.
25
4. Lakukan prosedur yang sama untuk pembuatan sampel gipsum tipe III daur
ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5.
Gambar 10. Sampel gipsum
3.6.5 Pengujian Kekuatan Kompresi
1. Uji kekuatan kompresi menggunakan alat Universal Testing Machine Servopulser, Japan sampel ditekan pada alat hingga pecah.
2. Besar beban dicatat dalam satuan kilogramforce kgf dan dikonversikan ke dalam satuan Newton N, besar kekuatan kompresi dihitung dan dicatat dalam satuan
MegaPascal MPa. Adapun rumus yang dipakai untuk menghitung kekuatan kompresi
Compressive Strength adalah :
Universitas Sumatera Utara
�� = 4
� π�
2
Keterangan : CS = Compressive Strength MPa
F = kekuatan saat sampel hancur N = kgf x 9,807 π = konstanta 3,14
d = diameter sampel mm
Gambar 11. Pengujian kekuatan kompresi
4.7 Analisis Data
Pengolahan data dilakukan secara komputerisasi. Analisis data dilakukan dengan menggunakan uji statistik Univarian, Uji ANOVA satu arah dan LSD. Uji
statistik Univarian digunakan untuk mengetahui nilai rata-rata dan standar deviasi dari masing-masing kelompok, uji ANOVA satu arah digunakan untuk melihat
perbedaan kekuatan kompresi antara gipsum tipe III pabrikan, gipsum tipe III daur ulang dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5
dan uji LSD digunakan untuk melihat perbedaan yang lebih signifikan antar kelompok perlakuan.
Universitas Sumatera Utara
3.8 Kerangka Operasional
Bubuk limbah gipsum tipe III Pemanasan di autoklaf suhu
128 °C selama 15 menit dengan
penambahan bubuk garam dapur 0,45 gram
Pembuatan sampel penelitian
Ukuran sampel : diameter 20 mm, tinggi 40 mm Sampel
Pemanasan di autoklaf suhu 128
°C selama 15 menit
Pengeringan sampel selama 96 jam Uji kekuatan kompresi menggunakan alat Servopulser
Data Gipsum tipe III pabrikan
Pembuatan sampel penelitian
Tabel data Analisis data
Hasil Pembuatan model gipsum tipe III ;
wp ratio = 30 ml : 100 gram Limbah model
Penyimpanan limbah selama 5 bulan Pemanasan limbah model di oven
suhu 105ºC selama 1 jam Pembubutan limbah model dan penyaringan
ukuran partikel 0,075 mm
Penyaringan ukuran partikel 0,075 mm
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 HASIL PENELITIAN
4.1 Kekuatan Kompresi Gipsum Tipe III Pabrikan, Gipsum Tipe III Daur Ulang dan Gipsum Tipe III Daur Ulang dengan Penambahan Larutan
Garam Dapur 1,5
Kekuatan kompresi diuji dengan memberikan beban tekanan pada sampel hingga pecah dengan menggunakan alat uji tekan dan dinyatakan dengan satuan kgf
yang kemudian dikonversikan menjadi MPa. Kekuatan kompresi terkecil gipsum tipe III pabrikan kelompok A adalah 10,26 MPa, terbesar adalah 31,47 MPa dan
rerata±SD adalah 21,04±6,25 MPa. Kekuatan kompresi terkecil gipsum tipe III daur ulang kelompok B adalah 0,23 MPa, terbesar adalah 0,47 MPa dan rerata±SD
adalah 0,34±0,07 MPa. Kekuatan kompresi terkecil gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5 kelompok C adalah 0,20 MPa, terbesar
adalah 0,45 MPa dan rerata±SD adalah 0,32±0,08 MPa. Tabel 5
Tabel 5. Kekuatan kompresi gipsum tipe III pabrikan, gipsum tipe III daur ulang dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan garam dapur 1,5
Sampel Kekuatan Kompresi MPa
A B
C
1 14,56
0,36 0,24
2 26,51
0,29 0,40
3 19,29
0,24 0,45
4 22,28
0,37 0,20
5 15,75
0,35 0,36
6 31,47
0,23 0,30
7 22,59
0,43 0,29
8 25,37
0,41 0,30
9 22,35
0,47 0,24
10 10,26
0,33 0,45
�� ± SD 21,04±6,25
0,34±0,07 0,32±0,08
Keterangan : Nilai terbesar Nilai terkecil
Universitas Sumatera Utara
Kategori