Pembuatan dan Karakterisasi Papan Gipsum Plafon Yang Dibuat dari Serat Eceng Gondok-Gipsum-Castable
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
TESIS OLEH SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM
TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA
Universitas Sumatera Utara
Oleh SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG
117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: Pembuatan Dan Karakterisasi Papan
Gipsum Plafon Yang Dibuat Dari Serat
Eceng Gondok Gipsum
Nama Mahasiswa
: Siti Nurhabibah Hutagalung
Nomor Induk Mahasiswa : 117026018/FIS
Program Studi
: Magister (S 2) Ilmu Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Kerista Sebayang,M.S Ketua
Ketua Program Studi,
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S Anggota
Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc NIP.195507061981021002
Dr. Sutarman, M.Sc NIP. 1963102619910310
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Juli 2013
(Siti Nurhabibah Hutagalung) NIM : 117026018
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Siti Nurhabibah Hutagalung
NIM
: 117026018
Program Studi
: Magister Ilmu Fisika
Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non Eksklusif
atas Tesis saya yang berjudul :
“PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON
YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM
”
Beserta perangkat yang ada ( ! " # ! ). Dengan Hak Bebas Royalti
Non Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih
media, memformat, mengelola dalam bentuk "
, merawat dan
mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau
sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Juli 2013
( Siti Nurhabibah Hutagalung )
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Kerista Sebayang, M.S
Anggota
: 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring,M.S
4. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar Tempat dan Tanggal Lahir Alamat Rumah
No. Telpon/HP/e mail
Instansi Tempat Bekerja Alamat Kantor Telepon
: Siti Nurhabibah Hutagalung, S.Si : Medan, 08 Juli 1986 : Jl. Titi Papan Gg.Pertahanana No.49
Sei.Sikambing D Medan, Sumatera Utara : 081375534410 / 082164911405 siti_nurhabibah69@yahoo.com : SMK Citra Harapan Percut Sei Tuan : Jl. Medan Percut Km.11,5 :
DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri No.060831 SMP : SMP Negeri 18 Medan SMA : SMA Amir Hamzah Medan Strata 1 : Fisika FMIPA Universitas
Medan Strata 2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU
Tamat : 1998 Tamat : 2001 Tamat : 2004 Negeri Tamat : 2009
Tamat : 2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad, taufik dan hidayah Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc., Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi tinginya penulis ucapkan kepada: 1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak
Dr.Perdinan Sinuhaji, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. 2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis ini. 3. Kepala laboratorium Penelitian FMIPA USU, Laboratorium Polimer FMIPA USU, Kepala Laboratorium PTKI beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.
Universitas Sumatera Utara
4. Ayahanda Alm.ST.M Hutagalung dan Ibunda Siti Sawiyah Pardede yang telah memberikan do’a serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
5. Kakanda Siti Rahmah H, SE, Siti Saleha H, dan abangda Abdul Razak H, Abdul Ghani H, Abdul Halim H yang telah memberikan motivasi serta do’anya.
6. Ikhsan Parinduri atas kerjasama dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.
7. Rekan rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama perkuliahan hingga selesai perkuliahan.
8. Kepala yayasan, kepsek, wakasek, dewan guru serta staf administrasi di YP.Citra Harapan Percut. Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, Agustus 2013 Penulis,
Siti Nurhabibah Hutagalung
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum
plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung
dan serat eceng gondok.
Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan
persentase berat campuran tepung gipsum : tepung
: serat eceng gondok
adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode
acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03
2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture :
: eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum
eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
mechanical properties$
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PENGESAHAN TESIS PERNYATAAN ORISINALITAS PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS PENETAPAN PANTIA PENGUJIAN TESIS DAFTAR RIWAYAT HIDUP KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1.2. Rumusan Masalah 1.3. Batasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Komposit
2.1.1. Pengertian Komposit 2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit 2.1.3. Tipe Komposit Serat 2.2. Serat 2.2.1. Pengertian Serat 2.2.2. Serat Alam 2.3. Serat Eceng Gondok 2.4. Pengertian Gipsum
Halaman
i ii
iii iv v vi viii ix x xiv xv 1 1 3 4 5 5
6 6 6 7 8 9 9 9 10 12
Universitas Sumatera Utara
2.5. Papan Gipsum
2.6. (Semen Tahan Panas)
2.7. Karakterisasi Sifat Fisik Papan Gipsum Plafon
2.7.1. Pengujian Densitas
2.7.2. Pengujian Daya Serap Air
2.8. Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum
Plafon
2.8.1. Pengujian Kuat Tekan
2.8.2. Pengujian Kuat Lentur
2.8.3. Pengujian Kuat Tarik
2.8.4. Pengujian Kuat Impak
2.9. Pengujian DTA(
)
2.10.
(SEM)
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
3.2.2. Bahan
3.3. Variabel Penelitian
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pembuatan Serat Eceng Gondok
3.4.2. Pembuatan Papan Gipsum Plafon Serat
Eceng Gondok
3.5. Bentuk bentuk Sampel Uji
3.6. Pengujian Sifat Fisis Papan Gipsum Plafon
3.6.1. Pengujian Densitas
3.6.2. Pengujian Daya Serap Air
3.7. Pengujian Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
3.7.1. Pengujian Kuat Tekan (
)
3.7.2. Pengujian Kuat Lentur (
16 17 19 19 19
20 20 21 22 24 26 26 28 28 28 28 28 29 29 29
29 30 31 31 31 31
31
Universitas Sumatera Utara
!)
3.7.3. Pengujian Kuat Tarik (
3.7.4 Pengujian Impak ("
#
3.8. Pengujian DTA
3.9. Diagram Alir Penelitian
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Dalam
Pembuatan Papan Gipsum Plafon
4.2. Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum
Plafon
4.2.1. Hasil Karakterisasi Densitas
4.2.2. Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
4.3. Hasil Karakterisasi Sifat Mekanik Dari Papan
Gipsum Plafon
4.3.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan (
#
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur (
!)
4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik (
)
4.3.4. Hasil Pengujian Impak ("
)
4.4. Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari
Papan Gipsum Plafon
4.5. Hasil Pengujian Morfologi Bahan (SEM)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
32 32 33 33 35 36
36
36 36 38
40
41
42 44
46
48 54 58 58 58 59 L1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 2.2 2.3 2.4 4.1 4.2 4.3
4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
DAFTAR TABEL
Judul Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering Komposisi Gipsum Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar Karakterisasi Bahan Komposisi Pembuatan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Tekan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Lentur Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Gipsum Plafon. Hasil Pengujian Kuat Impak Papan Gipsum Plafon Perbandingan Standar Pengujian Papan Gipsum Plafon Dengan Hasil Penelitian
Halaman 12 13 17 18 36 37
38 41 42 44 46
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Judul
Halaman
2.1 Susunan Serat
9
2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan
21
2.3 Skema Pengujian Kuat Lentur
22
2.4 Skema Pengujian Kuat Tarik
24
2.5 (a) Alat Pengujian Impak (b) Skema Pengujian Impak
25
3.1 Bentuk Spesimen Pengujian Kuat Tarik dengan Standar
ASTM D 638
30
3.2 Bentuk Sampel Pengujian Kuat Lentur dengan Standar ASTM
D 790
30
3.3 Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D
256 30
3.4 Diagram Alir Penelitian
35
4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Sampel
37
4.2 Hubungan Daya Serap Air dengan Komposisi Sampel
39
4.3 (a,b,c) Bentuk Papan Gipsum Plafon , (d) Bentuk Preparasi
Sampel Uji Mekanik
40
4.4 Hubungan Kuat Tekan dengan Komposisi Serat Eceng
41
Gondok
4.5 Hubungan Kuat Lentur dengan Komposisi Serat Eceng
43
Gondok
4.6 Hubungan Kuat Tarik dengan Komposisi Serat Eceng Gondok 45
4.7 Hubungan Kuat Impak dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok
47
4.8 Hubungan Puncak Endoterm / Tg dengan Komposisi Sampel
49
4.9 Hubungan Puncak Eksoterm / Tm dengan Komposisi Sampel 49
4.10 Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Tepung
50
4.11 Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Serat Eceng Gondok
51
4.12 Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Untuk
Sampel Gipsum Murni
52
Universitas Sumatera Utara
4.13 Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan gipsum Untuk
Sampel Tepung Gipsum : Serat Eceng Gondok : Tepung
(87:10:3)
4.14 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 148x
4.15 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 569 x
4.16 Hasil Pengujian SEM Tepung
Pembesaran 198 x
4.17 Hasil Pengujian SEM Tepung
Pembesaran 603 x
4.18 Hasil Pengujian SEM Papan Gipsum Plafon (Tepung
Gipsum+Tepung
+ Serat Eceng Gondok)
53
54 55 56 56
57
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum
plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung
dan serat eceng gondok.
Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan
persentase berat campuran tepung gipsum : tepung
: serat eceng gondok
adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode
acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03
2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture :
: eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum
eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
mechanical properties$
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penggunaan dan pemanfaatan material komposit dewasa ini berkembang
cukup pesat mulai dari yang sederhana seperti alat alat rumah tangga sampai
sektor industri dikarenakan komposit mempunyai keunggulan tersendiri
dibandingkan dengan bahan teknik alternatif lain seperti kuat, ringan, tahan
korosi, ekonomis dan sebagainya (Purboputro,P, 2006).
Semakin meningkatnya kebutuhan perumahan saat ini menyebabkan
kebutuhan bahan bangunan semakin meningkat pula. Bahan yang digunakan
untuk bangunan terdiri dari bahan atap, langit langit (plafon), dinding dan lantai.
Untuk memenuhi bahan tersebut diatas maka perlu dikembangkan dalam
pembuatan papan gipsum yang mudah diperoleh bahan bakunya, mutunya baik,
harganya murah, tidak mengganggu kesehatan dan ramah lingkungan. Memilih
serat alam dalam pembuatan komposit karena serat alam memiliki beberapa
kelebihan yaitu serat alam sangat mudah diperoleh didaerah tropis, budidayanya
serat alam mudah, usia panen relatif pendek, panennya dapat dilakukan di lahan
$ , teknologi untuk pengolahannya sangat sederhana, tingkat
yang sangat tinggi (Badri,M, 2009).
Serat eceng gondok (
) merupakan salah satu material
alternatif dalam pembuatan komposit secara ilmiah. Serat eceng
gondok sekarang banyak digunakan dalam industri
dan kerajinan rumah
tangga karena selain mudah didapat, murah dan dapat mengurangi polusi
lingkungan (
) sehingga komposit ini mampu mengatasi
permasalahan lingkungan, serta tidak membahayakan kesehatan (Purboputro,P,
2006).
Gipsum merupakan salah satu bahan galian industri yang cukup penting
pada sektor industri, konstruksi, maupun kesehatan, baik sebagai bahan utama
Universitas Sumatera Utara
maupun bahan penolong. Gipsum adalah salah satu contoh mineral dengan kadar
kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang paling umum
ditemukan adalah jenis
dengan rumus kimia CaSO4.2H2O.
(Supriatna, 1997)
Menurut Bagir,A, 2009, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng
gondok sebagai bahan baku pembuatan komposit frekuensi putaran
adalah 60 Hz dan frekuensi putaran optimum
%
adalah 50 Hz, variabel optimum diperoleh pada komposit dengan kadar 20 % berat serat, dengan harga kuat tarik 19 N/m2, kuat tekan 18,44 N/m2, kadar air
5,96 %, daya absorbsi air 57,1 % dan pengembangan tebal 4,17 %.
Menurut Achmad,N, 2011, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng
gondok sebagai penguat material komposit pengganti serat karbon dalam
pembuatan
, pengujian temperatur dan pengujian impak memiliki
perbedaan yang beragam dengan 5 macam variasi yaitu serat 10 gr, 20 gr, tepung
20 gr, 40 gr, tanpa adanya penambahan serat dan tepung sama sekali.
Menurut Purboputro,P, 2006, menyatakan pengaruh panjang serat terhadap
kekuatan impak komposit eceng gondok dengan
mengetahui
kekuatan tarik, kekuatan impak, kekuatan
komposit serat eceng gondok
dengan panjang 2,5 cm, 5 cm dan 10 cm dengan fraksi volume 80 %
dan 20 % serat eceng gondok. Dari hasil pengujian didapat harga
kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 10 cm yaitu
dengan
11023,33 N/m2, harga impak tertinggi dimiliki oleh
2
komposit dengan panjang serat 5 cm yaitu 2.344 J/m .
Menurut Prasetyaningrum,A, 2009, menyatakan bahwa optimasi proses
pembuatan serat eceng gondok untuk menghasilkan komposit serat dengan
kualitas fisik dan mekanik yang tinggi, semakin panjang serat maka harga impak
akan semakin menurun, kekuatan impak maksimum terjadi pada panjang serat 5 cm, dengan kekuatan harga impak 2.349 J/m2.
Menurut Yudo, H, 2009, menyatakan bahwa analisa teknis rekayasa serat
eceng gondok sebagai bahan pembuatan komposit ditinjau dari kekuatan tarik,
Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan
dari
Universitas Sumatera Utara
komposit berpenguat serat eceng gondok belum dapat memenuhi ketentuan
peraturan kekuatan tarik dan
yakni untuk arah serat searah
kekuatan tariknya sebesar 648 N/m2 dan
sebesar 472,46 N/m2,
untuk arah serat 450 bersilangan kekuatan tariknya sebesar 25222 N/m2.
Selama ini pembuatan papan gipsum yang di aplikasikan dalam plafon
gipsum masih memiliki beberapa kekurangan. Papan gipsum plafon yang dibuat
menggunakan lapisan kertas yang sangat tipis menyebabkan densitas, daya serap
air tinggi dan sifat mekanik bahan yang cukup rendah diantaranya kekuatan (kuat
tekan), kelenturan (kuat lentur), daya impak (kuat impak) dan daya tarik (kuat
tarik) dan penyerapan panas yang sangat rendah baik penggunaanya di dalam
maupun diluar ruangan (pengujian DTA).
Berdasarkan hal tersebut, peneliti ingin membuat papan gipsum plafon yang
memiliki sifat fisis yang baik yaitu memiliki densitas, daya serap air, memiliki
sifat mekanik yang baik dan nyaman penggunaannya baik di dalam ruangan
maupun diluar ruangan, menvariasikan serat eceng gondok sebagai pengisi ( )
dengan susunan serat acak (panjang 5 cm), campuran tepung gipsum dan
campuran tepung
& Penelitian ini dilakukan beberapa pengujian sifat fisis
(densitas dan daya serap air), sifat mekanik (uji kuat tekan /
,
uji kuat lentur /
! , uji kuat tarik /
, uji kuat
impak / "
), analisa DTA dan analisa SEM
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah serat eceng gondok sebagai bahan pengisi ( ) mempunyai
pengaruh untuk meningkatkan sifat fisis dan sifat mekanik pada pembuatan
papan gipsum plafon?
2. Mengamati sifat fisik (densitas dan daya serap air), sifat mekanik (uji kuat
tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik
Universitas Sumatera Utara
(
), Uji Impak ("
# dalam pembuatan papan
gipsum plafon dengan menggunakan campuran
&
3. Dengan pertimbangan peningkatan sifat fisis (densitas dan daya serap air),
sifat mekanik uji kuat tekan (
), uji kuat lentur
( ! ), uji tarik (
), Uji Impak ("
#, akan ditentukan komposisi tepung gipsum, tepung
dan
serat eceng gondok untuk diaplikasikan dalam pembuatan papan gipsum
plafon.
4. Apakah papan gipsum plafon yang dibuat dapat memenuhi sifat fisis, sifat
mekanik berdasarkan standar SNI 03 2105 2006?
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, maka cakupan masalah dibatasi
sebagai berikut:
1. Papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, serat eceng gondok
sebagai pengisi ( ) dengan susunan serat acak (panjang serat 5 cm) dan
tepung
.
2. Untuk komposisi sampel yang dibuat memiliki variabel tetap yaitu tepung
10 %, sedangkan perbandingan variabel bebas antara tepung gipsum
dan serat eceng gondok sebagai
adalah 90 % : 0 %, 89 % : 1 %, 88 % :
2%, 87 % : 3, % 86 % : 4 %, 85 % : 5 %.
3. Pengujian yang dilakukan meliputi :
a. Sifat Fisis
: densitas, daya serap air
b. Sifat Mekanik : uji kuat tekan (
), uji kuat lentur
( ! ), uji tarik (
),
Uji Impak ("
#
c. Analisa DTA
d. Analisa SEM
Universitas Sumatera Utara
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat papan gipsum plafon dari campuran tepung gipsum, serat eceng
gondok sebagai pengisi ( ) dan tepung
&
2. Mengetahui pengaruh fraksi berat tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung
terhadap sifat fisis (densitas dan daya serap air), sifat mekanik uji kuat
tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik
(
), Uji Impak ("
#, analisa DTA dan analisa
SEM.
3. Mencari alternatif bahan pengisi dan bahan pengikat dalam pembuatan papan
gipsum sebagai bahan plafon yang ekonomis, kuat dan ramah lingkungan.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi pengetahuan tentang pengaruh jumlah fraksi volume
tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung
terhadap sifat fisis
(densitas dan daya serap air), sifat mekanis uji kuat tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik (
),
Uji Impak ("
#, analisa DTA dan analisa SEM pada pembuatan
papan gipsum plafon.
2. Untuk mengolah teknologi pembuatan papan gipsum plafon komposisi
campuran yang memenuhi standard SNI 03 2105 2006
3. Papan gipsum plafon yang diperoleh akan dapat di pabrikasi bila memenuhi
standard SNI 03 2105 2006.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOMPOSIT 2.1.1 Pengertian Komposit
Menurut Chung, D, 2010, komposit material adalah bahan multifase yang
diperoleh melalui kombinasi buatan dari material yang berbeda dari beberapa
komponen. Contoh dari material komposit diaplikasikan pada pemenuhan
kebutuhan teknologi yang berkaitan luar angkasa, mobil, elektronik, konstruksi,
energi, biomedis dan industri lainnya.
Menurut ASM internasional, 2010, Sebuah sifat material komposit dapat
didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan
sifat yang lebih baik dari pada komponen yang digunakan sendiri. Berbeda
dengan paduan logam, masing masing bahan tetap terpisah sifat kimia, sifat
fisik, dan sifat mekanik.
Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi
antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak
homogen, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda. Material
komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki
kekuatan bisa diatur yang tinggi (
), memiliki kekuatan lelah (
)
yang baik, memiliki kekuatan jenis (
/ ' ) dan kekakuan jenis
(
(/
) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi,
memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat
listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat
pembebanan dan korosi (Sirait, 2010).
Menurut Sirait 2010, 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.
Universitas Sumatera Utara
2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.
3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.1.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya (Kaw, 1997), yaitu:
1. ) (Komposit Serat) merupakan komposit serat merupakan
jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan
biasanya berupa serat gelas serat karbon serat
dan sebagainya. Serat
ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga
dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Bila peningkatan
kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio
aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar
beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack L.
H, 2004).
2. * (Komposit Laminat), jenis komposit yang terdiri dari
dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya
memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis
yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan
komposit serat hibrid
3. + (Komposit Partikel), komposit yang menggunakan
partikel atau tepung sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam
matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu,
pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek
ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang
dihasilkan dengan menempatkan partikel partikel dan sekaligus mengikatnya
dengan suatu matriks bersama sama dengan satu atau lebih unsur unsur
Universitas Sumatera Utara
perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. 4. ) (Komposit serpihan) terdiri atas serpihan serpihan yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam
. Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.
2.1.3 Tipe Komposit Serat
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit
yaitu:
1. )
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk
diantara
& Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.
2. , % )
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan
seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak
begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah.
3. )
) adalah tipe komposit dengan serat pendek.
4. - )
- merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus
dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat
dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
Universitas Sumatera Utara
Tipe susunan serat dapat digambarkan dibawah ini :
(a) (b)
(c)
Gambar 2.1 Susunan Serat (a) serat lurus (b) serat acak (c) serat hybrid
2.2 SERAT 2.2.1 Pengertian 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 kesepanjang komponen dengan
mempertimbangkan permukaan (
) antara serat dengan
(Haiyum,
M, 2010).
Serat merupakan gabungan dari beberapa berkas sub serat. Dinding sel
serat diperkuat dengan
berbentuk spiral yang tergabung dalam
dan . Jadi dinding sel merupakan struktur komposit material
yang diperkuat oleh gabungan
. Komposisi
permukaan eksternal dinding sel berupa lapisan
dan ' . yang mengikat sel.
Dengan demikian, permukaannya tidak akan berikatan erat dengan
polimer (Kusumastuti.A, 2009) .
2.2.2 Serat Alam
Serat Alam merupakan alternatif pengisi / ) komposit untuk berbagai
komposit polimer karena keunggulannya dibanding serat
, serat alam
mudah didapatkan dengan harga yang murah, mudah diproses, densitasnya
rendah, ramah lingkungan dan dapat diuraikan secara biologi, pemanfaatan alam
Universitas Sumatera Utara
sebagai pengisi ( ) komposit di berbagai bidang seperti bidang otomotif dan
konstruksi. Serat alam diaplikasikan dalam pembuatan benang, tali, bahan pelapis,
tikar, jala ikan, serta barang kerajinan seperti dompet, hiasan dinding dan
pembuatan panel atap yang kuat dan murah serta tahan panas.
Menurut Kusumastuti, 2009, Kelebihan penggunaan dari serat alam adalah:
1. Serat murah didapat
Serat alam sangat mudah didapat, baik yang dipelihara manusia sampai dengan
limbah yang sangat menggangu kesehatan dan lingkungan manusia.
2. Sifat fisika dan sifat kimia
Umumnya kekuatan serat tumbuhan tergantung pada kandungan
dan
sudut
yang terbentuk antara ikatan
pada lapisan kedua
dinding sel dengan sumbu serat. Selain itu struktur dan sifat serat alam
tergantung pada asal dan umur serat. Pada pengujian mekanis, serat menjadi
, daerah
yang dikenai beban akan menghasilkan peningkatan
dan kekuatan tarik, saat kecepatan pengujian diturunkan, beban yang
diberikan akan tersimpan didaerah
.
2.3 Serat Eceng Gondok
Eceng gondok (
) merupakan salah satu tumbuhan gulma
air. Tumbuhan ini memiliki kemampuan hidup di media yang tinggi kandungan
zat organik maupun anorganiknya walaupun
bagi tumbuhan lain.
Tumbuhan ini memiliki daya regenerasi yang cepat karena potongan potongan
vegetatifnya akan terus berkembang menjadi eceng gondok dewasa. Dampak
negatif pesatnya pertumbuhannya antara lain meningkatkan %
,
menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan sehingga
menyebabkan turunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air, mengganggu
transportasi perairan, meningkatkan habitat vektor penyakit manusia dan
menurunkan
lingkungan. Penanggulangan eceng gondok sebagai
tumbuhan gulma dapat diupayakan dengan memanfaatkannya sebagai material
penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan. Eceng gondok memiliki kadar serat
Universitas Sumatera Utara
yang tinggi yaitu 72,63% . dapat dimanfaatkan sebagai penyerap
bahan bahan tertentu.
merupakan
pembangun yang paling
penting pada tanaman.
adalah polimer linier yang terdiri dari 300 sampai
15.000
yang dihubungkan oleh ikatan β (1 4). Ikatan jenis ini
mengakibatkan permukaan rantai
seragam dan membentuk lapisan serat
seperti struktur pori. Material padatan berpori memiliki kemampuan menyerap
bahan bahan disekelilingnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai material
penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan (Yuliasari, et al , 2008).
Eceng gondok merupakan tumbuhan rawa atau air, yang mengapung diatas
permukaan air. Di ekositem air, eceng gondok ini merupakan tanaman penggangu
atau gulma yang dapat tumbuh dengan cepat (3% perhari). Khususnya di
Sumatera Utara terdapat di daerah kolam kolam yang tidak terawat, saluran
saluran air, sungai. Supaya eceng eceng gondok ini tidak menumpuk didaerah ini
dan menjadi limbah, maka dapat dilakukan suatu pemanfaatan alternatif terhadap
eceng gondok ini dengan jalan pembuatan
arang. Kandungan
dan
senyawa organik pada eceng gondok berpotensi memberikan nilai kalor yang
cukup baik. Dengan demikian
arang dari eceng gondok ini dapat
dimanfaatkan sebagai bahan bakar altenatif, disamping dapat membuat dampak
yang sangat baik pula bagi lingkungan.
Eceng gondok yang berada di perairan indonesia, mempunyai bentuk dan
ukuran yang berada ragam, mulai dari ketingggian 1,5 cm, dengan diamater mulai
dari 0,9 1,9 cm. Eceng gondok dewasa ini, terdiri dari akar, bakal tunas atau
, daun,
dan bunga. Daun eceng gondok berwarna hijau terang
berbentuk telur yang melebar atau hampir bulat dengan garis tengah sampai 15
cm. Pada bagian tangkai daun terdapat massa yang menggelembugn yang berisi
serat seperti karet biasa. Kelopak bunga berwarna ungu muda agak kebiruan.
Setiap kepala putik dapat menghsilkan sekitar 500 bakal biji atau 5000 setiap
tangkai bunga, sehingga eceng gondok dapat berkembang biak dengan dua cara,
yaitu dengan tunas dan biji.
Universitas Sumatera Utara
Tata nama tanaman eceng gondok adalah sebagai berikut :
Divisi
:
Subdivisio :
Kelas
:
Bangsa
:0
Familia
:+
Genus
:
Species
:
(Sumber : Prasetyaningrum,A, 2009)
.
Tabel 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering
Senyawa Kimia
Persentase (%)
Selulosa
64,51
Pentosa
15,61
Lignin
7,69
Silika
5,56
Abu 12
Sumber: (Hesty R.S, 2009)
2.4 PENGERTIAN GIPSUM
Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut.
Gipsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni.
Gipsum adalah salah satu bahan galian industri yang mempunyai kegunaan yang
cukup penting disektor industri, konstruksi maupun bidang kedokteran; baik
sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penolong. Di alam, gipsum
merupakan mineral
yang mengandung dua molekul air, atau rumus
kimia CaSO4.2H2O. Jenis jenis batuannya adalah , ,
dan . Kandungan komposisi dari gipsum, terlihat pada tabel (2.2) dibawah
ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Komposisi Gipsum No Bahan 1 Kalsium (Ca) 2 Hidrogen (H) 3 Kalsium Oksida (CaO) 4 Air (H2O) 5 Sulfur (S)
Sumber: (Salon S, 2009)
Kandungan (%) 23,28 2,34 32,57 20,39 18,62
Gipsum memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut:
a. Merupakan kategori kalsium mineral.
b. Gipsum umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning, dan transparan. Hal
ini tergantung mineral pengotor yang
dengan gipsum.
c. Kelarutan dalam air 1,8 gr/liter pada 0 0C yang meningkat menjadi 2,1 gr/liter
pada 40 0C, tapi menurun lagi ketika suhu semakin tinggi.
d. Gipsum memiliki kilap sutra hingga kilap lilin, tergantung dari jenisnya.
e. Keras seperti mutiara terutama permukaan.
f. Transparan.
g. Gores gipsum berwarna putih, memiliki derajat ketransparanan dari jenis
transparan hingga
, serta memiliki sifat menolak magnet atau
disebut
.
Pada umumnya, gipsum mempunyai air yang dihubungkan dalam struktur
molekular (CaSO4.2H2O) dan kira kira 23,3 % Ca dan 18,5 % S. Gipsum adalah
garam yang netral dari suatu cuka yang kuat dan tidak meningkatkan atau
mengurangi kadar keasaman. Gipsum menjadi kering ketika dipanaskan sekitar 3740F (190oC),
membentuk
(2CaSO4.H2O), yang merupakan dasar dari kebanyakan
plester gipsum. Disebut sebagai
, pada saat digunakan untuk
pembuatan hiasan, bahan
dicampur dengan air, membentuk
yang akan mengeraskan. +
adalah gipsum yang dicampur
dengan
damar dan suatu katalisator.
tanpa air
Universitas Sumatera Utara
kristalisasi digunakan untuk pengisi kertas dengan nama
.
adalah nama asal untuk gipsum sebagai pengisi cat.
Zat kapur (
) yang tak berair di dalam bubuk atau format berisi butiran
kecil akan menyerap 12 14% berat airnya, dan digunakan untuk mengeringkan
bahan kimia dan gas. Gipsum bisa digunakan kembali dengan pemanasan.
adalah zat kapur tak berair ( ).
digunakan untuk
memproduksi belerang,
belerang, dan
. Banyak
, digunakan sebagai gipsum untuk memplester dinding. Untuk
penggunaan seperti itu, dicampur dengan kapur perekat air atau lem air dan pasir.
Papan dinding gipsum atau
berupa papan atau lembaran, campuran dari
. lebih dari 15% serabut, biasanya dipasang pada langit langit
rumah. Butir yang terdapat di dalamnya tahan terhadap api karena menggunakan
suatu tiruan '
untuk permukaan dinding.
Proses kalsinasi gipsum terdiri atas α (alpha)
dan β (beta)
hemidrat. Keduanya mempunyai bentuk kristal yang sama, tetapi sifat fisika yang
berbeda. α (alpha) dilakukan dengan memansakan (
gipsum hasil
preparasi), didalam suatu lingkungan yang jenuh air pada suhu 970C dengan
tekanan tinggi yang dihasilkan dari
% dengan uap air. Beberapa metode
lain untuk menghasilkan β
, yaitu dengan
dalam tanur putar,
'
' (dengan pemakaian panas
' ) atau kombinasi
dengan kalsinasi (pemanasan) melalui
&
Gipsum merupakan salah satu minerial non logam, gipsum terdiri dari
(CaSO4.2H2O). Gipsum adalah salah satu contoh
mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang
paling umum ditemukan adalah jenis
dengan rumus kimia
CaSO4.2H2O. Gipsum adalah salah satu dari beberapa mineral yang teruapkan.
Contoh lain dari mineral tersebut adalah
, , , dan .
Mineral mineral ini diendapkan di laut, danau, gua dan di lapian garam karena
konsentrasi ion ion oleh penguapan. Ketika air panas atau air memiliki kadar
garam yang tinggi, gipsum berubah menjadi
(CaSO4.H2O) atau juga
menjadi
(CaSO4). Dalam keadaan seimbang, gipsum yang berada di atas
Universitas Sumatera Utara
suhu 108 °F atau 42 °C dalam air murni akan berubah menjadi
(Supriatna,S, 1997).
Gipsum dapat berubah secara perlahan lahan menjadi
(CaSO4.5H2O) pada suhu 900C. Bila dipanaskan atau dibakar pada suhu 1900C
2000C akan menghasilkan kapur gipsum atau 1
yang dikenal dalam
perdagangan sebagai kurang 534 0C akan dihasilkan
. Pada suhu yang cukup tinggi yaitu lebih (CaSO4) yang tidak dapat larut dalam air
dan dikenal sebagai gipsum mati.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O
CaSO4.0.5H2O + 1.5H2O
Proses
terbentuk di dalam ketel dipanaskan lebih lanjut
dengan uap air sampai dengan 2000C, akan terbentuk suatu
yang disebut juga
yang dapat larut (
),
kurang plastis, lebih kuat.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O CaSO4 + 2H2O Sumber : Ballirano,P, 2009
Beberapa kegunaan gipsum yaitu :
1. ' , bahan perekat dan campuran pembuatan lapangan tenis.
2. Gipsum digunakan untuk pembuatan bangunan plester, papan dinding, ubin,
sebagai penyerap untuk bahan kimia, sebagai
cat dan perluasan, dan
untuk pelapisan kertas.
3. Gipsum digunakan untuk membuat asam belerang dengan pemanasan sampai 20000F (10930C) dalam permukaan tertentu.
4. Penyaring dan sebagai pupuk tanah, diakhir abad 18 dan awal abad 19, gipsum
2 % atau yang lebih dikenal dengan plester digunakan dalam jumlah
besar sebagai pupuk di ladang gandum Amerika Serikat.
Universitas Sumatera Utara
5. Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan kerajaan ketika kayu menjadi
langka di zaman perunggu, gipsum ini digunakan sebagai bahan bangunan.
6. Sebagai pengental , karena memiliki kadar kalsium yang tinggi khususnya
di Benua Asia diproses secara tradisional.
7. Untuk bahan baku kapur tulis, sebagai indikator pada tanah dan air.
8. Sebagai salah satu bahan pembuat
.
2.5 Papan Gipsum
Papan gipsum adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan lanjutan material gipsum (tepung gipsum). Papan gipsum biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding papan dan papan / plafon untuk menggantikan triplek. Papan gipsum memiliki keunggulan tahan air dan mudah diperbaiki. Pembuatan papan gipsum memiliki prospek yang baik, mengingat meningkatnya kebutuhan terhadap tempat tinggal yang murah. Selama ini pembuatan papan gipsum masih didominasi oleh penggunaan gipsum atau bahan lainya sebagai bahan penguat.
Papan gipsum diklasifikasikan dari jenis performa papan dan ketebalannya. Secara lebih detilkita bahas sebagai berikut : 1. Papan Gipsum Standard
Papan gipsum ini merupakan varian umum dari Papan gipsum lainnya. Tebal yang tersedia yaitu 0,9 cm,1,2 cm dan 1,5 cm. 2. Papan Gipsum Tahan Api Papan gipsum ini mempunyai performa ketahanan terhadap api, durasi ketahanan apinya tergantung dari sistem dinding papan yang digunakan. Tebal yang tersedia yaitu 1,2 cm dan 1,5 cm. (SNI 03 6384 2000).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar
No Sifat Fisik/Mekanik SNI 01 4449 2006
JIS A 5908 2003
1 Densitas (kg/m3)
500
400
2 Daya serap air (%) 3 MOR (N/m2) 4 MOE (N/m2) 5 Kuat Tarik (N/m2) 6 Kuat Impak (J/m2)
13 18,032 1500 30,41
13 17,65 1200 29,24
(Sumber : Standar Nasional Indonesia dan Japanese Industrial Standard
2.6. ( SEMEN TAHAN PANAS )
Kemajuan dalam teknologi akhir akhir ini banyak inovasi pada
dan aplikasinya, sifat produk, baja dan industri pengecoran. Karena sifat sifat
teknis yang unggul dan ekonomis,
banyak digunakan dalam baja, semen,
industri petrokimia dan teknik nuklir untuk instalasi suhu tinggi dan panas.
Penelitian yang sudah dilakukan oleh (Martinović, et al, 2011) menyatakan
semen
alumina
dengan perlakuan pemanasan pada temperatur
yang berbeda untuk menyelidiki pengaruh suhu pemanasan struktur dan sifat
mekanik dari sampel. Pengaruh signifikan pada aplikasi kehidupan
. Morfologi dari sampel diperlakukan pada berbagai suhu berbeda.
Berdasarkan analisa perubahan morfologi bahan (SEM), pemantauan perubahan
porositas, peningkatan suhu menyebabkan penurunan
yang dibuat kuat
berpengaruh terhadap sifat mekanik. Temperatur yang rendah memiliki pengaruh
pada bahan yang mudah hancur, kuat lentur dan kekuatan tarik serta
. Berdasarkan hasil yang diperoleh, sampel diberikan suhu lebih dari
10000C menunjukkan peningkatan yang signifikan dari sifat mekanik. Sifat
mekanik terbaik diperoleh untuk sampel disinter pada 16000C. Namun, suhu
pemanasan yang lebih rendah (10000 16000C). Penerapan
cocok
Universitas Sumatera Utara
terutama pada suhu tinggi dalam kasus konstruksi kompleks dan mereka dapat
dengan mudah digunakan untuk bagian tipis dan daerah yang sulit dijangkau.
atau Semen tahan panas mempunyai kelebihan dalam daya
rekatnya. Tersedia jenis
untuk pelapisan baik secara '
maupun
. Sangat sesuai untuk perbaikan ataupun pengecoran pada
,
,, ,
, dll.
Menurut Mukhopadhyay,S, et al, 2004, menyatakan alumina tinggi berbasis
alumina
bisa dengan mudah dibuat oleh
disintesis melalui
teknik. meminimalkan fase sekunder yang tidak diinginkan oleh optimasi yang
tepat dari parameter proses kimia. Sifat fisik dari masing
adalah yang
terbaik ketika konsentrasi massa gel 2,0 wt.%.
ini membentuk reaksi
bersama sama dengan melepaskan bahan dari gel, bagaimanapun, menyebabkan
kerusakan serius pada beberapa spesimen
.
Tabel. 2.4 Karakterisasi Bahan
Karakterisasi
Kualitas Temperatur Maximum (0C)
Daya Serap Air (W+%) Densitas Sampel (kg/m2) Setelah Dikeringkan 1100C Perubahan Panas pada Suhu 10000C
Komposisi Kimia (%)
Al2O3
SiO2
Fe2O3 Ketahanan Bahan Suhu 1000C
(N/mm2)
10000C
Massa Jenis Bahan (kg/m3)
Sumber : PT. Jaya Api, 2012
Nilai AL2O3 tinggi
1600 12 16 2250
0,35 55 58 40 37 < 2,5
28 20 2100
Universitas Sumatera Utara
2.7 KARAKTERISASI SIFAT FISIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Perlakuan fisik mengubah struktur dan sifat permukaan dari serat dan mempengaruhi ikatan mekanis dengan polimernya, yang termasuk sifat fisik adalah pengujian densitas dan daya serap air (DSA).
2.7.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam
densitas yaitu :
dan densitas teoritis (
). Dalam hal ini yang
diukur adalah
merupakan densitas sampel yang berdasarkan volume
sampel termasuk dengan rongga atau pori.
0 untuk benda padatan yang besar dengan bentuk yang beraturan,
bentuk dan volume sampel dapat diukur dengan cara mengukur dimensinya.
Densitas suatu bahan komposit gipsum dapat ditentukan dengan menggunakan
metode Archimedes, yaitu dengan persamaan rumus sebagai berikut :
........ (2.1)
Dimana : = Densitas (kg/m3)
Mk = Massa kering sampel (kg) Mg = Massa ketika sampel digantung dalam air (kg) Mt = Massa tali penggantung (kg)
air = Massa jenis air (kg/m3)
2.7.2 Pengujian Daya Serap Air
Untuk pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C 20 000 2005 dan SNI 03 2105 2006. Dimana pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya persentase penyerapan air oleh papan gipsum. Metode pengujian ini dilakukan melakukan perendaman terhadap sampel dalam air selama 24 jam.
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan besarnya nilai daya serap air, dapat menggunakan
persamaan berikut :
DSA =
........ (2.2)
Dimana : DSA = Daya Serap Air (%) m1 = massa sampel sebelum perendaman (kg) m2 = massa sampel sesudah perendaman (kg)
2.8 KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Pengujian mekanik berhubungan dengan ukuran kemampuan papan untuk
menahan gaya luar yang bekerja padanya yang termasuk ke dalam sifat mekanik
gipsum adalah pengujian kuat tekan (
), kuat lentur (
! ), kuat tarik (
) dan kuat impak ("
).
2.8.1 Pengujian Kuat Tekan (% " &
)
Pengujian kuat patah (
) dilakukan dengan 1 %
(UTM) dengan menggunakan lebar batang penyangga (jarak
sangga) 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 0,09 m.
Pengujian
dapat didefenisikan sebagai kemampuan
material untuk menahan
di bawah beban hingga bengkok sebelum
patah. Tekanan
pada dasarnya adalah kombinasi dari gaya tekan dan
gaya tarik. MOE /
# adalah perbandingan antara tegangan (σ)
dan regangan (Ɛ), bekerja pada batas proporsional atau daerah
. Sifat ini
dijabarkan dari kemiringan ( ) dari porsi garis lurus dari kurva kelengkungan
beban P1/N1.
Pengujian kuat tekan dilakukan berdasarkan SNI 03 2105 2006, dapat
digambarkan pemasangan sampel uji berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
PEMBEBANAN
SAMPEL
' Y
T
Gambar 2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan
Dari gambar 2.2, nilai kuat tekan papan gipsum dapat dirumuskan sebagai berikut :
......(2.3)
Dimana : FE = Nilai MOE S = Jarak penyangga L = Lebar benda uji PE = Beban patah T = Tebal benda uji Y = Jarak kelengkungan
(N/m2) (m) (m) (N/m2) (m) (m)
2.8.2 Pengujian Kuat Lentur (% " & # )
Kekuatan lentur adalah tegangan
terbesar yang dapat diterima
akibat pembebanan luar tanpa mengalami
besar dan digunakan untuk
membandingkan material satu dengan yang lain lainnya.
MOR (
! ) papan gipsum plafon mengacu pada ASTM
D 790 dan SNI 03 2105 2006, Pada perhitungan kekuatan
ini, digunakan
persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:
…… (2.4)
Universitas Sumatera Utara
Dimana : FR = Nilai MOR (N/m2) PR = Beban Lentur (N/m2) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m) T = Tebal benda uji (m)
PR
T
PR/2
S
PR/2
Gambar 2.3. Skema Pengujian Kuat Lentur
L
2.8.3 Pengujian Kuat Tarik (
)
Pengujian kuat tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan m
GIPSUM
TESIS OLEH SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG 117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM
TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA
Universitas Sumatera Utara
Oleh SITI NURHABIBAH HUTAGALUNG
117026018/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: Pembuatan Dan Karakterisasi Papan
Gipsum Plafon Yang Dibuat Dari Serat
Eceng Gondok Gipsum
Nama Mahasiswa
: Siti Nurhabibah Hutagalung
Nomor Induk Mahasiswa : 117026018/FIS
Program Studi
: Magister (S 2) Ilmu Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Kerista Sebayang,M.S Ketua
Ketua Program Studi,
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S Anggota
Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc NIP.195507061981021002
Dr. Sutarman, M.Sc NIP. 1963102619910310
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Juli 2013
(Siti Nurhabibah Hutagalung) NIM : 117026018
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Siti Nurhabibah Hutagalung
NIM
: 117026018
Program Studi
: Magister Ilmu Fisika
Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non Eksklusif
atas Tesis saya yang berjudul :
“PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON
YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUM
”
Beserta perangkat yang ada ( ! " # ! ). Dengan Hak Bebas Royalti
Non Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih
media, memformat, mengelola dalam bentuk "
, merawat dan
mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau
sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Juli 2013
( Siti Nurhabibah Hutagalung )
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Kerista Sebayang, M.S
Anggota
: 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring,M.S
4. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar Tempat dan Tanggal Lahir Alamat Rumah
No. Telpon/HP/e mail
Instansi Tempat Bekerja Alamat Kantor Telepon
: Siti Nurhabibah Hutagalung, S.Si : Medan, 08 Juli 1986 : Jl. Titi Papan Gg.Pertahanana No.49
Sei.Sikambing D Medan, Sumatera Utara : 081375534410 / 082164911405 siti_nurhabibah69@yahoo.com : SMK Citra Harapan Percut Sei Tuan : Jl. Medan Percut Km.11,5 :
DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri No.060831 SMP : SMP Negeri 18 Medan SMA : SMA Amir Hamzah Medan Strata 1 : Fisika FMIPA Universitas
Medan Strata 2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU
Tamat : 1998 Tamat : 2001 Tamat : 2004 Negeri Tamat : 2009
Tamat : 2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad, taufik dan hidayah Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc., Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi tinginya penulis ucapkan kepada: 1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak
Dr.Perdinan Sinuhaji, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. 2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis ini. 3. Kepala laboratorium Penelitian FMIPA USU, Laboratorium Polimer FMIPA USU, Kepala Laboratorium PTKI beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.
Universitas Sumatera Utara
4. Ayahanda Alm.ST.M Hutagalung dan Ibunda Siti Sawiyah Pardede yang telah memberikan do’a serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
5. Kakanda Siti Rahmah H, SE, Siti Saleha H, dan abangda Abdul Razak H, Abdul Ghani H, Abdul Halim H yang telah memberikan motivasi serta do’anya.
6. Ikhsan Parinduri atas kerjasama dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.
7. Rekan rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama perkuliahan hingga selesai perkuliahan.
8. Kepala yayasan, kepsek, wakasek, dewan guru serta staf administrasi di YP.Citra Harapan Percut. Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, Agustus 2013 Penulis,
Siti Nurhabibah Hutagalung
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum
plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung
dan serat eceng gondok.
Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan
persentase berat campuran tepung gipsum : tepung
: serat eceng gondok
adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode
acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03
2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture :
: eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum
eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
mechanical properties$
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PENGESAHAN TESIS PERNYATAAN ORISINALITAS PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS PENETAPAN PANTIA PENGUJIAN TESIS DAFTAR RIWAYAT HIDUP KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1.2. Rumusan Masalah 1.3. Batasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Komposit
2.1.1. Pengertian Komposit 2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit 2.1.3. Tipe Komposit Serat 2.2. Serat 2.2.1. Pengertian Serat 2.2.2. Serat Alam 2.3. Serat Eceng Gondok 2.4. Pengertian Gipsum
Halaman
i ii
iii iv v vi viii ix x xiv xv 1 1 3 4 5 5
6 6 6 7 8 9 9 9 10 12
Universitas Sumatera Utara
2.5. Papan Gipsum
2.6. (Semen Tahan Panas)
2.7. Karakterisasi Sifat Fisik Papan Gipsum Plafon
2.7.1. Pengujian Densitas
2.7.2. Pengujian Daya Serap Air
2.8. Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum
Plafon
2.8.1. Pengujian Kuat Tekan
2.8.2. Pengujian Kuat Lentur
2.8.3. Pengujian Kuat Tarik
2.8.4. Pengujian Kuat Impak
2.9. Pengujian DTA(
)
2.10.
(SEM)
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
3.2.2. Bahan
3.3. Variabel Penelitian
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pembuatan Serat Eceng Gondok
3.4.2. Pembuatan Papan Gipsum Plafon Serat
Eceng Gondok
3.5. Bentuk bentuk Sampel Uji
3.6. Pengujian Sifat Fisis Papan Gipsum Plafon
3.6.1. Pengujian Densitas
3.6.2. Pengujian Daya Serap Air
3.7. Pengujian Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
3.7.1. Pengujian Kuat Tekan (
)
3.7.2. Pengujian Kuat Lentur (
16 17 19 19 19
20 20 21 22 24 26 26 28 28 28 28 28 29 29 29
29 30 31 31 31 31
31
Universitas Sumatera Utara
!)
3.7.3. Pengujian Kuat Tarik (
3.7.4 Pengujian Impak ("
#
3.8. Pengujian DTA
3.9. Diagram Alir Penelitian
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Dalam
Pembuatan Papan Gipsum Plafon
4.2. Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum
Plafon
4.2.1. Hasil Karakterisasi Densitas
4.2.2. Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
4.3. Hasil Karakterisasi Sifat Mekanik Dari Papan
Gipsum Plafon
4.3.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan (
#
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur (
!)
4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik (
)
4.3.4. Hasil Pengujian Impak ("
)
4.4. Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari
Papan Gipsum Plafon
4.5. Hasil Pengujian Morfologi Bahan (SEM)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
32 32 33 33 35 36
36
36 36 38
40
41
42 44
46
48 54 58 58 58 59 L1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 2.2 2.3 2.4 4.1 4.2 4.3
4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
DAFTAR TABEL
Judul Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering Komposisi Gipsum Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar Karakterisasi Bahan Komposisi Pembuatan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Tekan Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Lentur Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Gipsum Plafon. Hasil Pengujian Kuat Impak Papan Gipsum Plafon Perbandingan Standar Pengujian Papan Gipsum Plafon Dengan Hasil Penelitian
Halaman 12 13 17 18 36 37
38 41 42 44 46
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Judul
Halaman
2.1 Susunan Serat
9
2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan
21
2.3 Skema Pengujian Kuat Lentur
22
2.4 Skema Pengujian Kuat Tarik
24
2.5 (a) Alat Pengujian Impak (b) Skema Pengujian Impak
25
3.1 Bentuk Spesimen Pengujian Kuat Tarik dengan Standar
ASTM D 638
30
3.2 Bentuk Sampel Pengujian Kuat Lentur dengan Standar ASTM
D 790
30
3.3 Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D
256 30
3.4 Diagram Alir Penelitian
35
4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Sampel
37
4.2 Hubungan Daya Serap Air dengan Komposisi Sampel
39
4.3 (a,b,c) Bentuk Papan Gipsum Plafon , (d) Bentuk Preparasi
Sampel Uji Mekanik
40
4.4 Hubungan Kuat Tekan dengan Komposisi Serat Eceng
41
Gondok
4.5 Hubungan Kuat Lentur dengan Komposisi Serat Eceng
43
Gondok
4.6 Hubungan Kuat Tarik dengan Komposisi Serat Eceng Gondok 45
4.7 Hubungan Kuat Impak dengan Komposisi Serat Eceng
Gondok
47
4.8 Hubungan Puncak Endoterm / Tg dengan Komposisi Sampel
49
4.9 Hubungan Puncak Eksoterm / Tm dengan Komposisi Sampel 49
4.10 Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Tepung
50
4.11 Hasil Pengukuran Uji DTA Bahan Serat Eceng Gondok
51
4.12 Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Untuk
Sampel Gipsum Murni
52
Universitas Sumatera Utara
4.13 Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan gipsum Untuk
Sampel Tepung Gipsum : Serat Eceng Gondok : Tepung
(87:10:3)
4.14 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 148x
4.15 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 569 x
4.16 Hasil Pengujian SEM Tepung
Pembesaran 198 x
4.17 Hasil Pengujian SEM Tepung
Pembesaran 603 x
4.18 Hasil Pengujian SEM Papan Gipsum Plafon (Tepung
Gipsum+Tepung
+ Serat Eceng Gondok)
53
54 55 56 56
57
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK
GIPSUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi papan gipsum
plafon yang dibuat dari tepung gipsum, tepung
dan serat eceng gondok.
Variasi komposisi pembuatan papan gipsum plafon terdiri dari perbandingan
persentase berat campuran tepung gipsum : tepung
: serat eceng gondok
adalah 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, menggunakan metode
acak dengan panjang serat 5 cm. Dari hasil penelitian papan gipsum plafon memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m3, daya serap air 16,08%, kuat tekan 56,068 N/m2, kuat lentur 3861,8 N/m2, kuat tarik 616,03 N/m2, kuat impak 13300 J/m2. Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan sampai temperature 4100C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03
2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER
GYPSUM
ABSTRACT
The research has been conducted about preparation and characterization of gypsum board ceiling is made of gypsum powder, castable and eceng gondok fiber. The composition variation of the manufacture of gypsum board ceiling consists of a comparison of the percentage by weight of gypsum powder mixture :
: eceng gondok fiber are 90:10:0, 89:10:1, 88:10:2, 87:10:3, 86:10:4, 85:10:5, Using a random method with fiber length of 5 cm. From the research, gypsum board ceiling has a value of physical and mechanical properties, density of 1248 1409 kg/m3, water absorption 16.08%, compressive strength 56,068 N/m2, flexural strength 3861,8 N/m2, tensile strength 616,03 N/m2, impact strength 13300 J/m2. Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 4100C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum
eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
mechanical properties$
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penggunaan dan pemanfaatan material komposit dewasa ini berkembang
cukup pesat mulai dari yang sederhana seperti alat alat rumah tangga sampai
sektor industri dikarenakan komposit mempunyai keunggulan tersendiri
dibandingkan dengan bahan teknik alternatif lain seperti kuat, ringan, tahan
korosi, ekonomis dan sebagainya (Purboputro,P, 2006).
Semakin meningkatnya kebutuhan perumahan saat ini menyebabkan
kebutuhan bahan bangunan semakin meningkat pula. Bahan yang digunakan
untuk bangunan terdiri dari bahan atap, langit langit (plafon), dinding dan lantai.
Untuk memenuhi bahan tersebut diatas maka perlu dikembangkan dalam
pembuatan papan gipsum yang mudah diperoleh bahan bakunya, mutunya baik,
harganya murah, tidak mengganggu kesehatan dan ramah lingkungan. Memilih
serat alam dalam pembuatan komposit karena serat alam memiliki beberapa
kelebihan yaitu serat alam sangat mudah diperoleh didaerah tropis, budidayanya
serat alam mudah, usia panen relatif pendek, panennya dapat dilakukan di lahan
$ , teknologi untuk pengolahannya sangat sederhana, tingkat
yang sangat tinggi (Badri,M, 2009).
Serat eceng gondok (
) merupakan salah satu material
alternatif dalam pembuatan komposit secara ilmiah. Serat eceng
gondok sekarang banyak digunakan dalam industri
dan kerajinan rumah
tangga karena selain mudah didapat, murah dan dapat mengurangi polusi
lingkungan (
) sehingga komposit ini mampu mengatasi
permasalahan lingkungan, serta tidak membahayakan kesehatan (Purboputro,P,
2006).
Gipsum merupakan salah satu bahan galian industri yang cukup penting
pada sektor industri, konstruksi, maupun kesehatan, baik sebagai bahan utama
Universitas Sumatera Utara
maupun bahan penolong. Gipsum adalah salah satu contoh mineral dengan kadar
kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang paling umum
ditemukan adalah jenis
dengan rumus kimia CaSO4.2H2O.
(Supriatna, 1997)
Menurut Bagir,A, 2009, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng
gondok sebagai bahan baku pembuatan komposit frekuensi putaran
adalah 60 Hz dan frekuensi putaran optimum
%
adalah 50 Hz, variabel optimum diperoleh pada komposit dengan kadar 20 % berat serat, dengan harga kuat tarik 19 N/m2, kuat tekan 18,44 N/m2, kadar air
5,96 %, daya absorbsi air 57,1 % dan pengembangan tebal 4,17 %.
Menurut Achmad,N, 2011, menyatakan bahwa pemanfaatan serat eceng
gondok sebagai penguat material komposit pengganti serat karbon dalam
pembuatan
, pengujian temperatur dan pengujian impak memiliki
perbedaan yang beragam dengan 5 macam variasi yaitu serat 10 gr, 20 gr, tepung
20 gr, 40 gr, tanpa adanya penambahan serat dan tepung sama sekali.
Menurut Purboputro,P, 2006, menyatakan pengaruh panjang serat terhadap
kekuatan impak komposit eceng gondok dengan
mengetahui
kekuatan tarik, kekuatan impak, kekuatan
komposit serat eceng gondok
dengan panjang 2,5 cm, 5 cm dan 10 cm dengan fraksi volume 80 %
dan 20 % serat eceng gondok. Dari hasil pengujian didapat harga
kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 10 cm yaitu
dengan
11023,33 N/m2, harga impak tertinggi dimiliki oleh
2
komposit dengan panjang serat 5 cm yaitu 2.344 J/m .
Menurut Prasetyaningrum,A, 2009, menyatakan bahwa optimasi proses
pembuatan serat eceng gondok untuk menghasilkan komposit serat dengan
kualitas fisik dan mekanik yang tinggi, semakin panjang serat maka harga impak
akan semakin menurun, kekuatan impak maksimum terjadi pada panjang serat 5 cm, dengan kekuatan harga impak 2.349 J/m2.
Menurut Yudo, H, 2009, menyatakan bahwa analisa teknis rekayasa serat
eceng gondok sebagai bahan pembuatan komposit ditinjau dari kekuatan tarik,
Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan
dari
Universitas Sumatera Utara
komposit berpenguat serat eceng gondok belum dapat memenuhi ketentuan
peraturan kekuatan tarik dan
yakni untuk arah serat searah
kekuatan tariknya sebesar 648 N/m2 dan
sebesar 472,46 N/m2,
untuk arah serat 450 bersilangan kekuatan tariknya sebesar 25222 N/m2.
Selama ini pembuatan papan gipsum yang di aplikasikan dalam plafon
gipsum masih memiliki beberapa kekurangan. Papan gipsum plafon yang dibuat
menggunakan lapisan kertas yang sangat tipis menyebabkan densitas, daya serap
air tinggi dan sifat mekanik bahan yang cukup rendah diantaranya kekuatan (kuat
tekan), kelenturan (kuat lentur), daya impak (kuat impak) dan daya tarik (kuat
tarik) dan penyerapan panas yang sangat rendah baik penggunaanya di dalam
maupun diluar ruangan (pengujian DTA).
Berdasarkan hal tersebut, peneliti ingin membuat papan gipsum plafon yang
memiliki sifat fisis yang baik yaitu memiliki densitas, daya serap air, memiliki
sifat mekanik yang baik dan nyaman penggunaannya baik di dalam ruangan
maupun diluar ruangan, menvariasikan serat eceng gondok sebagai pengisi ( )
dengan susunan serat acak (panjang 5 cm), campuran tepung gipsum dan
campuran tepung
& Penelitian ini dilakukan beberapa pengujian sifat fisis
(densitas dan daya serap air), sifat mekanik (uji kuat tekan /
,
uji kuat lentur /
! , uji kuat tarik /
, uji kuat
impak / "
), analisa DTA dan analisa SEM
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah serat eceng gondok sebagai bahan pengisi ( ) mempunyai
pengaruh untuk meningkatkan sifat fisis dan sifat mekanik pada pembuatan
papan gipsum plafon?
2. Mengamati sifat fisik (densitas dan daya serap air), sifat mekanik (uji kuat
tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik
Universitas Sumatera Utara
(
), Uji Impak ("
# dalam pembuatan papan
gipsum plafon dengan menggunakan campuran
&
3. Dengan pertimbangan peningkatan sifat fisis (densitas dan daya serap air),
sifat mekanik uji kuat tekan (
), uji kuat lentur
( ! ), uji tarik (
), Uji Impak ("
#, akan ditentukan komposisi tepung gipsum, tepung
dan
serat eceng gondok untuk diaplikasikan dalam pembuatan papan gipsum
plafon.
4. Apakah papan gipsum plafon yang dibuat dapat memenuhi sifat fisis, sifat
mekanik berdasarkan standar SNI 03 2105 2006?
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, maka cakupan masalah dibatasi
sebagai berikut:
1. Papan gipsum plafon yang dibuat dari tepung gipsum, serat eceng gondok
sebagai pengisi ( ) dengan susunan serat acak (panjang serat 5 cm) dan
tepung
.
2. Untuk komposisi sampel yang dibuat memiliki variabel tetap yaitu tepung
10 %, sedangkan perbandingan variabel bebas antara tepung gipsum
dan serat eceng gondok sebagai
adalah 90 % : 0 %, 89 % : 1 %, 88 % :
2%, 87 % : 3, % 86 % : 4 %, 85 % : 5 %.
3. Pengujian yang dilakukan meliputi :
a. Sifat Fisis
: densitas, daya serap air
b. Sifat Mekanik : uji kuat tekan (
), uji kuat lentur
( ! ), uji tarik (
),
Uji Impak ("
#
c. Analisa DTA
d. Analisa SEM
Universitas Sumatera Utara
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat papan gipsum plafon dari campuran tepung gipsum, serat eceng
gondok sebagai pengisi ( ) dan tepung
&
2. Mengetahui pengaruh fraksi berat tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung
terhadap sifat fisis (densitas dan daya serap air), sifat mekanik uji kuat
tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik
(
), Uji Impak ("
#, analisa DTA dan analisa
SEM.
3. Mencari alternatif bahan pengisi dan bahan pengikat dalam pembuatan papan
gipsum sebagai bahan plafon yang ekonomis, kuat dan ramah lingkungan.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi pengetahuan tentang pengaruh jumlah fraksi volume
tepung gipsum, serat eceng gondok, tepung
terhadap sifat fisis
(densitas dan daya serap air), sifat mekanis uji kuat tekan (
), uji kuat lentur (
! ), uji tarik (
),
Uji Impak ("
#, analisa DTA dan analisa SEM pada pembuatan
papan gipsum plafon.
2. Untuk mengolah teknologi pembuatan papan gipsum plafon komposisi
campuran yang memenuhi standard SNI 03 2105 2006
3. Papan gipsum plafon yang diperoleh akan dapat di pabrikasi bila memenuhi
standard SNI 03 2105 2006.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOMPOSIT 2.1.1 Pengertian Komposit
Menurut Chung, D, 2010, komposit material adalah bahan multifase yang
diperoleh melalui kombinasi buatan dari material yang berbeda dari beberapa
komponen. Contoh dari material komposit diaplikasikan pada pemenuhan
kebutuhan teknologi yang berkaitan luar angkasa, mobil, elektronik, konstruksi,
energi, biomedis dan industri lainnya.
Menurut ASM internasional, 2010, Sebuah sifat material komposit dapat
didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan
sifat yang lebih baik dari pada komponen yang digunakan sendiri. Berbeda
dengan paduan logam, masing masing bahan tetap terpisah sifat kimia, sifat
fisik, dan sifat mekanik.
Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi
antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak
homogen, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda. Material
komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki
kekuatan bisa diatur yang tinggi (
), memiliki kekuatan lelah (
)
yang baik, memiliki kekuatan jenis (
/ ' ) dan kekakuan jenis
(
(/
) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi,
memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat
listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat
pembebanan dan korosi (Sirait, 2010).
Menurut Sirait 2010, 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.
Universitas Sumatera Utara
2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.
3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.1.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya (Kaw, 1997), yaitu:
1. ) (Komposit Serat) merupakan komposit serat merupakan
jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan
biasanya berupa serat gelas serat karbon serat
dan sebagainya. Serat
ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga
dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Bila peningkatan
kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio
aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar
beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack L.
H, 2004).
2. * (Komposit Laminat), jenis komposit yang terdiri dari
dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya
memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis
yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan
komposit serat hibrid
3. + (Komposit Partikel), komposit yang menggunakan
partikel atau tepung sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam
matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu,
pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek
ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang
dihasilkan dengan menempatkan partikel partikel dan sekaligus mengikatnya
dengan suatu matriks bersama sama dengan satu atau lebih unsur unsur
Universitas Sumatera Utara
perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. 4. ) (Komposit serpihan) terdiri atas serpihan serpihan yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam
. Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.
2.1.3 Tipe Komposit Serat
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit
yaitu:
1. )
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk
diantara
& Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.
2. , % )
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan
seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak
begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah.
3. )
) adalah tipe komposit dengan serat pendek.
4. - )
- merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus
dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat
dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
Universitas Sumatera Utara
Tipe susunan serat dapat digambarkan dibawah ini :
(a) (b)
(c)
Gambar 2.1 Susunan Serat (a) serat lurus (b) serat acak (c) serat hybrid
2.2 SERAT 2.2.1 Pengertian 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 kesepanjang komponen dengan
mempertimbangkan permukaan (
) antara serat dengan
(Haiyum,
M, 2010).
Serat merupakan gabungan dari beberapa berkas sub serat. Dinding sel
serat diperkuat dengan
berbentuk spiral yang tergabung dalam
dan . Jadi dinding sel merupakan struktur komposit material
yang diperkuat oleh gabungan
. Komposisi
permukaan eksternal dinding sel berupa lapisan
dan ' . yang mengikat sel.
Dengan demikian, permukaannya tidak akan berikatan erat dengan
polimer (Kusumastuti.A, 2009) .
2.2.2 Serat Alam
Serat Alam merupakan alternatif pengisi / ) komposit untuk berbagai
komposit polimer karena keunggulannya dibanding serat
, serat alam
mudah didapatkan dengan harga yang murah, mudah diproses, densitasnya
rendah, ramah lingkungan dan dapat diuraikan secara biologi, pemanfaatan alam
Universitas Sumatera Utara
sebagai pengisi ( ) komposit di berbagai bidang seperti bidang otomotif dan
konstruksi. Serat alam diaplikasikan dalam pembuatan benang, tali, bahan pelapis,
tikar, jala ikan, serta barang kerajinan seperti dompet, hiasan dinding dan
pembuatan panel atap yang kuat dan murah serta tahan panas.
Menurut Kusumastuti, 2009, Kelebihan penggunaan dari serat alam adalah:
1. Serat murah didapat
Serat alam sangat mudah didapat, baik yang dipelihara manusia sampai dengan
limbah yang sangat menggangu kesehatan dan lingkungan manusia.
2. Sifat fisika dan sifat kimia
Umumnya kekuatan serat tumbuhan tergantung pada kandungan
dan
sudut
yang terbentuk antara ikatan
pada lapisan kedua
dinding sel dengan sumbu serat. Selain itu struktur dan sifat serat alam
tergantung pada asal dan umur serat. Pada pengujian mekanis, serat menjadi
, daerah
yang dikenai beban akan menghasilkan peningkatan
dan kekuatan tarik, saat kecepatan pengujian diturunkan, beban yang
diberikan akan tersimpan didaerah
.
2.3 Serat Eceng Gondok
Eceng gondok (
) merupakan salah satu tumbuhan gulma
air. Tumbuhan ini memiliki kemampuan hidup di media yang tinggi kandungan
zat organik maupun anorganiknya walaupun
bagi tumbuhan lain.
Tumbuhan ini memiliki daya regenerasi yang cepat karena potongan potongan
vegetatifnya akan terus berkembang menjadi eceng gondok dewasa. Dampak
negatif pesatnya pertumbuhannya antara lain meningkatkan %
,
menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan sehingga
menyebabkan turunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air, mengganggu
transportasi perairan, meningkatkan habitat vektor penyakit manusia dan
menurunkan
lingkungan. Penanggulangan eceng gondok sebagai
tumbuhan gulma dapat diupayakan dengan memanfaatkannya sebagai material
penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan. Eceng gondok memiliki kadar serat
Universitas Sumatera Utara
yang tinggi yaitu 72,63% . dapat dimanfaatkan sebagai penyerap
bahan bahan tertentu.
merupakan
pembangun yang paling
penting pada tanaman.
adalah polimer linier yang terdiri dari 300 sampai
15.000
yang dihubungkan oleh ikatan β (1 4). Ikatan jenis ini
mengakibatkan permukaan rantai
seragam dan membentuk lapisan serat
seperti struktur pori. Material padatan berpori memiliki kemampuan menyerap
bahan bahan disekelilingnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai material
penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan (Yuliasari, et al , 2008).
Eceng gondok merupakan tumbuhan rawa atau air, yang mengapung diatas
permukaan air. Di ekositem air, eceng gondok ini merupakan tanaman penggangu
atau gulma yang dapat tumbuh dengan cepat (3% perhari). Khususnya di
Sumatera Utara terdapat di daerah kolam kolam yang tidak terawat, saluran
saluran air, sungai. Supaya eceng eceng gondok ini tidak menumpuk didaerah ini
dan menjadi limbah, maka dapat dilakukan suatu pemanfaatan alternatif terhadap
eceng gondok ini dengan jalan pembuatan
arang. Kandungan
dan
senyawa organik pada eceng gondok berpotensi memberikan nilai kalor yang
cukup baik. Dengan demikian
arang dari eceng gondok ini dapat
dimanfaatkan sebagai bahan bakar altenatif, disamping dapat membuat dampak
yang sangat baik pula bagi lingkungan.
Eceng gondok yang berada di perairan indonesia, mempunyai bentuk dan
ukuran yang berada ragam, mulai dari ketingggian 1,5 cm, dengan diamater mulai
dari 0,9 1,9 cm. Eceng gondok dewasa ini, terdiri dari akar, bakal tunas atau
, daun,
dan bunga. Daun eceng gondok berwarna hijau terang
berbentuk telur yang melebar atau hampir bulat dengan garis tengah sampai 15
cm. Pada bagian tangkai daun terdapat massa yang menggelembugn yang berisi
serat seperti karet biasa. Kelopak bunga berwarna ungu muda agak kebiruan.
Setiap kepala putik dapat menghsilkan sekitar 500 bakal biji atau 5000 setiap
tangkai bunga, sehingga eceng gondok dapat berkembang biak dengan dua cara,
yaitu dengan tunas dan biji.
Universitas Sumatera Utara
Tata nama tanaman eceng gondok adalah sebagai berikut :
Divisi
:
Subdivisio :
Kelas
:
Bangsa
:0
Familia
:+
Genus
:
Species
:
(Sumber : Prasetyaningrum,A, 2009)
.
Tabel 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering
Senyawa Kimia
Persentase (%)
Selulosa
64,51
Pentosa
15,61
Lignin
7,69
Silika
5,56
Abu 12
Sumber: (Hesty R.S, 2009)
2.4 PENGERTIAN GIPSUM
Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut.
Gipsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni.
Gipsum adalah salah satu bahan galian industri yang mempunyai kegunaan yang
cukup penting disektor industri, konstruksi maupun bidang kedokteran; baik
sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penolong. Di alam, gipsum
merupakan mineral
yang mengandung dua molekul air, atau rumus
kimia CaSO4.2H2O. Jenis jenis batuannya adalah , ,
dan . Kandungan komposisi dari gipsum, terlihat pada tabel (2.2) dibawah
ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Komposisi Gipsum No Bahan 1 Kalsium (Ca) 2 Hidrogen (H) 3 Kalsium Oksida (CaO) 4 Air (H2O) 5 Sulfur (S)
Sumber: (Salon S, 2009)
Kandungan (%) 23,28 2,34 32,57 20,39 18,62
Gipsum memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut:
a. Merupakan kategori kalsium mineral.
b. Gipsum umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning, dan transparan. Hal
ini tergantung mineral pengotor yang
dengan gipsum.
c. Kelarutan dalam air 1,8 gr/liter pada 0 0C yang meningkat menjadi 2,1 gr/liter
pada 40 0C, tapi menurun lagi ketika suhu semakin tinggi.
d. Gipsum memiliki kilap sutra hingga kilap lilin, tergantung dari jenisnya.
e. Keras seperti mutiara terutama permukaan.
f. Transparan.
g. Gores gipsum berwarna putih, memiliki derajat ketransparanan dari jenis
transparan hingga
, serta memiliki sifat menolak magnet atau
disebut
.
Pada umumnya, gipsum mempunyai air yang dihubungkan dalam struktur
molekular (CaSO4.2H2O) dan kira kira 23,3 % Ca dan 18,5 % S. Gipsum adalah
garam yang netral dari suatu cuka yang kuat dan tidak meningkatkan atau
mengurangi kadar keasaman. Gipsum menjadi kering ketika dipanaskan sekitar 3740F (190oC),
membentuk
(2CaSO4.H2O), yang merupakan dasar dari kebanyakan
plester gipsum. Disebut sebagai
, pada saat digunakan untuk
pembuatan hiasan, bahan
dicampur dengan air, membentuk
yang akan mengeraskan. +
adalah gipsum yang dicampur
dengan
damar dan suatu katalisator.
tanpa air
Universitas Sumatera Utara
kristalisasi digunakan untuk pengisi kertas dengan nama
.
adalah nama asal untuk gipsum sebagai pengisi cat.
Zat kapur (
) yang tak berair di dalam bubuk atau format berisi butiran
kecil akan menyerap 12 14% berat airnya, dan digunakan untuk mengeringkan
bahan kimia dan gas. Gipsum bisa digunakan kembali dengan pemanasan.
adalah zat kapur tak berair ( ).
digunakan untuk
memproduksi belerang,
belerang, dan
. Banyak
, digunakan sebagai gipsum untuk memplester dinding. Untuk
penggunaan seperti itu, dicampur dengan kapur perekat air atau lem air dan pasir.
Papan dinding gipsum atau
berupa papan atau lembaran, campuran dari
. lebih dari 15% serabut, biasanya dipasang pada langit langit
rumah. Butir yang terdapat di dalamnya tahan terhadap api karena menggunakan
suatu tiruan '
untuk permukaan dinding.
Proses kalsinasi gipsum terdiri atas α (alpha)
dan β (beta)
hemidrat. Keduanya mempunyai bentuk kristal yang sama, tetapi sifat fisika yang
berbeda. α (alpha) dilakukan dengan memansakan (
gipsum hasil
preparasi), didalam suatu lingkungan yang jenuh air pada suhu 970C dengan
tekanan tinggi yang dihasilkan dari
% dengan uap air. Beberapa metode
lain untuk menghasilkan β
, yaitu dengan
dalam tanur putar,
'
' (dengan pemakaian panas
' ) atau kombinasi
dengan kalsinasi (pemanasan) melalui
&
Gipsum merupakan salah satu minerial non logam, gipsum terdiri dari
(CaSO4.2H2O). Gipsum adalah salah satu contoh
mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang
paling umum ditemukan adalah jenis
dengan rumus kimia
CaSO4.2H2O. Gipsum adalah salah satu dari beberapa mineral yang teruapkan.
Contoh lain dari mineral tersebut adalah
, , , dan .
Mineral mineral ini diendapkan di laut, danau, gua dan di lapian garam karena
konsentrasi ion ion oleh penguapan. Ketika air panas atau air memiliki kadar
garam yang tinggi, gipsum berubah menjadi
(CaSO4.H2O) atau juga
menjadi
(CaSO4). Dalam keadaan seimbang, gipsum yang berada di atas
Universitas Sumatera Utara
suhu 108 °F atau 42 °C dalam air murni akan berubah menjadi
(Supriatna,S, 1997).
Gipsum dapat berubah secara perlahan lahan menjadi
(CaSO4.5H2O) pada suhu 900C. Bila dipanaskan atau dibakar pada suhu 1900C
2000C akan menghasilkan kapur gipsum atau 1
yang dikenal dalam
perdagangan sebagai kurang 534 0C akan dihasilkan
. Pada suhu yang cukup tinggi yaitu lebih (CaSO4) yang tidak dapat larut dalam air
dan dikenal sebagai gipsum mati.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O
CaSO4.0.5H2O + 1.5H2O
Proses
terbentuk di dalam ketel dipanaskan lebih lanjut
dengan uap air sampai dengan 2000C, akan terbentuk suatu
yang disebut juga
yang dapat larut (
),
kurang plastis, lebih kuat.
Reaksinya adalah :
CaSO4.2H2O CaSO4 + 2H2O Sumber : Ballirano,P, 2009
Beberapa kegunaan gipsum yaitu :
1. ' , bahan perekat dan campuran pembuatan lapangan tenis.
2. Gipsum digunakan untuk pembuatan bangunan plester, papan dinding, ubin,
sebagai penyerap untuk bahan kimia, sebagai
cat dan perluasan, dan
untuk pelapisan kertas.
3. Gipsum digunakan untuk membuat asam belerang dengan pemanasan sampai 20000F (10930C) dalam permukaan tertentu.
4. Penyaring dan sebagai pupuk tanah, diakhir abad 18 dan awal abad 19, gipsum
2 % atau yang lebih dikenal dengan plester digunakan dalam jumlah
besar sebagai pupuk di ladang gandum Amerika Serikat.
Universitas Sumatera Utara
5. Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan kerajaan ketika kayu menjadi
langka di zaman perunggu, gipsum ini digunakan sebagai bahan bangunan.
6. Sebagai pengental , karena memiliki kadar kalsium yang tinggi khususnya
di Benua Asia diproses secara tradisional.
7. Untuk bahan baku kapur tulis, sebagai indikator pada tanah dan air.
8. Sebagai salah satu bahan pembuat
.
2.5 Papan Gipsum
Papan gipsum adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan lanjutan material gipsum (tepung gipsum). Papan gipsum biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding papan dan papan / plafon untuk menggantikan triplek. Papan gipsum memiliki keunggulan tahan air dan mudah diperbaiki. Pembuatan papan gipsum memiliki prospek yang baik, mengingat meningkatnya kebutuhan terhadap tempat tinggal yang murah. Selama ini pembuatan papan gipsum masih didominasi oleh penggunaan gipsum atau bahan lainya sebagai bahan penguat.
Papan gipsum diklasifikasikan dari jenis performa papan dan ketebalannya. Secara lebih detilkita bahas sebagai berikut : 1. Papan Gipsum Standard
Papan gipsum ini merupakan varian umum dari Papan gipsum lainnya. Tebal yang tersedia yaitu 0,9 cm,1,2 cm dan 1,5 cm. 2. Papan Gipsum Tahan Api Papan gipsum ini mempunyai performa ketahanan terhadap api, durasi ketahanan apinya tergantung dari sistem dinding papan yang digunakan. Tebal yang tersedia yaitu 1,2 cm dan 1,5 cm. (SNI 03 6384 2000).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar
No Sifat Fisik/Mekanik SNI 01 4449 2006
JIS A 5908 2003
1 Densitas (kg/m3)
500
400
2 Daya serap air (%) 3 MOR (N/m2) 4 MOE (N/m2) 5 Kuat Tarik (N/m2) 6 Kuat Impak (J/m2)
13 18,032 1500 30,41
13 17,65 1200 29,24
(Sumber : Standar Nasional Indonesia dan Japanese Industrial Standard
2.6. ( SEMEN TAHAN PANAS )
Kemajuan dalam teknologi akhir akhir ini banyak inovasi pada
dan aplikasinya, sifat produk, baja dan industri pengecoran. Karena sifat sifat
teknis yang unggul dan ekonomis,
banyak digunakan dalam baja, semen,
industri petrokimia dan teknik nuklir untuk instalasi suhu tinggi dan panas.
Penelitian yang sudah dilakukan oleh (Martinović, et al, 2011) menyatakan
semen
alumina
dengan perlakuan pemanasan pada temperatur
yang berbeda untuk menyelidiki pengaruh suhu pemanasan struktur dan sifat
mekanik dari sampel. Pengaruh signifikan pada aplikasi kehidupan
. Morfologi dari sampel diperlakukan pada berbagai suhu berbeda.
Berdasarkan analisa perubahan morfologi bahan (SEM), pemantauan perubahan
porositas, peningkatan suhu menyebabkan penurunan
yang dibuat kuat
berpengaruh terhadap sifat mekanik. Temperatur yang rendah memiliki pengaruh
pada bahan yang mudah hancur, kuat lentur dan kekuatan tarik serta
. Berdasarkan hasil yang diperoleh, sampel diberikan suhu lebih dari
10000C menunjukkan peningkatan yang signifikan dari sifat mekanik. Sifat
mekanik terbaik diperoleh untuk sampel disinter pada 16000C. Namun, suhu
pemanasan yang lebih rendah (10000 16000C). Penerapan
cocok
Universitas Sumatera Utara
terutama pada suhu tinggi dalam kasus konstruksi kompleks dan mereka dapat
dengan mudah digunakan untuk bagian tipis dan daerah yang sulit dijangkau.
atau Semen tahan panas mempunyai kelebihan dalam daya
rekatnya. Tersedia jenis
untuk pelapisan baik secara '
maupun
. Sangat sesuai untuk perbaikan ataupun pengecoran pada
,
,, ,
, dll.
Menurut Mukhopadhyay,S, et al, 2004, menyatakan alumina tinggi berbasis
alumina
bisa dengan mudah dibuat oleh
disintesis melalui
teknik. meminimalkan fase sekunder yang tidak diinginkan oleh optimasi yang
tepat dari parameter proses kimia. Sifat fisik dari masing
adalah yang
terbaik ketika konsentrasi massa gel 2,0 wt.%.
ini membentuk reaksi
bersama sama dengan melepaskan bahan dari gel, bagaimanapun, menyebabkan
kerusakan serius pada beberapa spesimen
.
Tabel. 2.4 Karakterisasi Bahan
Karakterisasi
Kualitas Temperatur Maximum (0C)
Daya Serap Air (W+%) Densitas Sampel (kg/m2) Setelah Dikeringkan 1100C Perubahan Panas pada Suhu 10000C
Komposisi Kimia (%)
Al2O3
SiO2
Fe2O3 Ketahanan Bahan Suhu 1000C
(N/mm2)
10000C
Massa Jenis Bahan (kg/m3)
Sumber : PT. Jaya Api, 2012
Nilai AL2O3 tinggi
1600 12 16 2250
0,35 55 58 40 37 < 2,5
28 20 2100
Universitas Sumatera Utara
2.7 KARAKTERISASI SIFAT FISIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Perlakuan fisik mengubah struktur dan sifat permukaan dari serat dan mempengaruhi ikatan mekanis dengan polimernya, yang termasuk sifat fisik adalah pengujian densitas dan daya serap air (DSA).
2.7.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam
densitas yaitu :
dan densitas teoritis (
). Dalam hal ini yang
diukur adalah
merupakan densitas sampel yang berdasarkan volume
sampel termasuk dengan rongga atau pori.
0 untuk benda padatan yang besar dengan bentuk yang beraturan,
bentuk dan volume sampel dapat diukur dengan cara mengukur dimensinya.
Densitas suatu bahan komposit gipsum dapat ditentukan dengan menggunakan
metode Archimedes, yaitu dengan persamaan rumus sebagai berikut :
........ (2.1)
Dimana : = Densitas (kg/m3)
Mk = Massa kering sampel (kg) Mg = Massa ketika sampel digantung dalam air (kg) Mt = Massa tali penggantung (kg)
air = Massa jenis air (kg/m3)
2.7.2 Pengujian Daya Serap Air
Untuk pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C 20 000 2005 dan SNI 03 2105 2006. Dimana pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya persentase penyerapan air oleh papan gipsum. Metode pengujian ini dilakukan melakukan perendaman terhadap sampel dalam air selama 24 jam.
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan besarnya nilai daya serap air, dapat menggunakan
persamaan berikut :
DSA =
........ (2.2)
Dimana : DSA = Daya Serap Air (%) m1 = massa sampel sebelum perendaman (kg) m2 = massa sampel sesudah perendaman (kg)
2.8 KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PAPAN GIPSUM PLAFON
Pengujian mekanik berhubungan dengan ukuran kemampuan papan untuk
menahan gaya luar yang bekerja padanya yang termasuk ke dalam sifat mekanik
gipsum adalah pengujian kuat tekan (
), kuat lentur (
! ), kuat tarik (
) dan kuat impak ("
).
2.8.1 Pengujian Kuat Tekan (% " &
)
Pengujian kuat patah (
) dilakukan dengan 1 %
(UTM) dengan menggunakan lebar batang penyangga (jarak
sangga) 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 0,09 m.
Pengujian
dapat didefenisikan sebagai kemampuan
material untuk menahan
di bawah beban hingga bengkok sebelum
patah. Tekanan
pada dasarnya adalah kombinasi dari gaya tekan dan
gaya tarik. MOE /
# adalah perbandingan antara tegangan (σ)
dan regangan (Ɛ), bekerja pada batas proporsional atau daerah
. Sifat ini
dijabarkan dari kemiringan ( ) dari porsi garis lurus dari kurva kelengkungan
beban P1/N1.
Pengujian kuat tekan dilakukan berdasarkan SNI 03 2105 2006, dapat
digambarkan pemasangan sampel uji berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
PEMBEBANAN
SAMPEL
' Y
T
Gambar 2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan
Dari gambar 2.2, nilai kuat tekan papan gipsum dapat dirumuskan sebagai berikut :
......(2.3)
Dimana : FE = Nilai MOE S = Jarak penyangga L = Lebar benda uji PE = Beban patah T = Tebal benda uji Y = Jarak kelengkungan
(N/m2) (m) (m) (N/m2) (m) (m)
2.8.2 Pengujian Kuat Lentur (% " & # )
Kekuatan lentur adalah tegangan
terbesar yang dapat diterima
akibat pembebanan luar tanpa mengalami
besar dan digunakan untuk
membandingkan material satu dengan yang lain lainnya.
MOR (
! ) papan gipsum plafon mengacu pada ASTM
D 790 dan SNI 03 2105 2006, Pada perhitungan kekuatan
ini, digunakan
persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:
…… (2.4)
Universitas Sumatera Utara
Dimana : FR = Nilai MOR (N/m2) PR = Beban Lentur (N/m2) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m) T = Tebal benda uji (m)
PR
T
PR/2
S
PR/2
Gambar 2.3. Skema Pengujian Kuat Lentur
L
2.8.3 Pengujian Kuat Tarik (
)
Pengujian kuat tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan m