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 M E D A N 2 0 1 3
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
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 Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S Ketua Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP.195507061981021002 NIP. 1963102619910310
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUMTESIS
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
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
N a m a : Siti Nurhabibah Hutagalung
N I M : 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 )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
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Siti Nurhabibah Hutagalung, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 08 Juli 1986 Alamat Rumah : Jl. Titi Papan Gg.Pertahanana No.49 Sei.Sikambing D Medan, Sumatera
Utara
No. Telpon/HP/e mail : 081375534410 / 082164911405 siti_nurhabibah69@yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : SMK Citra Harapan Percut Sei Tuan Alamat Kantor : Jl. Medan Percut Km.11,5 Telepon : DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri No.060831 Tamat : 1998 SMP : SMP Negeri 18 Medan Tamat : 2001 SMA : SMA Amir Hamzah Medan Tamat : 2004 Strata 1 : Fisika FMIPA Universitas Negeri Tamat : 2009 Medan Strata 2 : Magister Ilmu Fisika SPs USU Tamat : 2013KATA 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.
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 P e n u l i s , Siti Nurhabibah Hutagalung
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN GIPSUM
PLAFON YANG DIBUAT DARI SERAT ECENG GONDOK GIPSUMABSTRAK
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
3
memiliki sifat nilai fisis dan mekanik, densitas 1248 1409 kg/m , daya serap air
2
2
16,08%, kuat tekan 56,068 N/m , kuat lentur 3861,8 N/m , kuat tarik 616,03
2
2 N/m , kuat impak 13300 J/m . Papan gipsum plafon yang dibuat dapat digunakan
sampai temperature 410
C. Pembuatan papan gipsum plafon berdasarkan SNI 03 2105 2006 dan JIS 5908 2003
Kata kunci :
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM
BOARDS CEILING IS MADE OF ECENG GONDOK FIBER GYPSUM ABSTRACTThe 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
2
2
2 N/m , flexural strength 3861,8 N/m , tensile strength 616,03 N/m , impact
2
strength 13300 J/m . Gypsum board ceiling is made can be used up to temperatures of 410 C. Manufacture of gypsum board ceiling by SNI 03 2105 2006 and JIS 5908 2003
Keywords: Gypsum eceng gondok fiber, ceiling, physical properties,
mechanical properties$DAFTAR ISI
Halaman PENGESAHAN TESIS i
PERNYATAAN ORISINALITAS ii PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS iii PENETAPAN PANTIA PENGUJIAN TESIS iv DAFTAR RIWAYAT HIDUP v KATA PENGANTAR vi
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR GAMBAR xv
1
BAB I PENDAHULUAN
1.3. Batasan Masalah
7
1.1. Latar Belakang
12
10
9
9
9
2.4. Pengertian Gipsum
2.3. Serat Eceng Gondok
2.2.2. Serat Alam
2.2.1. Pengertian Serat
2.2. Serat
8
6
1.4. Tujuan Penelitian
6
2.1.3. Tipe Komposit Serat
2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit
2.1.1. Pengertian Komposit
1.2. Rumusan Masalah
6
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
4
3
1
1.5. Manfaat Penelitian
2.1. Komposit
2.5. Papan Gipsum
16 2.6. (Semen Tahan Panas)
17
2.7. Karakterisasi Sifat Fisik Papan Gipsum Plafon
19
2.7.1. Pengujian Densitas
19
2.7.2. Pengujian Daya Serap Air
19
2.8. Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
20
2.8.1. Pengujian Kuat Tekan
20
2.8.2. Pengujian Kuat Lentur
21
2.8.3. Pengujian Kuat Tarik
22
2.8.4. Pengujian Kuat Impak
24
2.9. Pengujian DTA( )
26 2.10. (SEM)
26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
28
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
28
3.2. Alat dan Bahan
28
3.2.1. Alat
28
3.2.2. Bahan
28
3.3. Variabel Penelitian
29
3.4. Prosedur Penelitian
29
3.4.1. Pembuatan Serat Eceng Gondok
29
3.4.2. Pembuatan Papan Gipsum Plafon Serat Eceng Gondok
29
3.5. Bentuk bentuk Sampel Uji
30
3.6. Pengujian Sifat Fisis Papan Gipsum Plafon
31
3.6.1. Pengujian Densitas
31
3.6.2. Pengujian Daya Serap Air
31
3.7. Pengujian Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon
31
3.7.1. Pengujian Kuat Tekan ( )
31
3.7.2. Pengujian Kuat Lentur (
! )
32
3.7.3. Pengujian Kuat Tarik (
32
3.7.4 Pengujian Impak (" #
33
3.8. Pengujian DTA
33
3.9. Diagram Alir Penelitian
35
36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Dalam Pembuatan Papan Gipsum Plafon
36
4.2. Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon
36
4.2.1. Hasil Karakterisasi Densitas
36
4.2.2. Hasil Karakterisasi Daya Serap Air
38
4.3. Hasil Karakterisasi Sifat Mekanik Dari Papan Gipsum Plafon
40
4.3.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan (
#
41
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur (
! )
42
4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik (
44 )
4.3.4. Hasil Pengujian Impak (" )
46
4.4. Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari Papan Gipsum Plafon
48
4.5. Hasil Pengujian Morfologi Bahan (SEM)
54
58 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
58
5.2. Saran
58 DAFTAR PUSTAKA
59 LAMPIRAN
L 1
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering
12
2.2 Komposisi Gipsum
13
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar
17
2.4 Karakterisasi Bahan
18
4.1 Komposisi Pembuatan Papan Gipsum Plafon
36
4.2 Hasil Pengujian Densitas Papan Gipsum Plafon
37
4.3 Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Gipsum Plafon
38
4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Papan Gipsum Plafon
41
4.5 Hasil Pengujian Kuat Lentur Papan Gipsum Plafon
42 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Gipsum Plafon.
44
4.7 Hasil Pengujian Kuat Impak Papan Gipsum Plafon
46
4.8 Perbandingan Standar Pengujian Papan Gipsum Plafon Dengan Hasil Penelitian
48
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar Judul
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
4.13 Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan gipsum Untuk
53 Sampel Tepung Gipsum : Serat Eceng Gondok : Tepung (87:10:3)
4.14 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 148x
54
4.15 Hasil Pengujian SEM Tepung Gipsum Pembesaran 569 x
55
4.16 Hasil Pengujian SEM Tepung Pembesaran 198 x
56
4.17 Hasil Pengujian SEM Tepung Pembesaran 603 x
56
4.18 Hasil Pengujian SEM Papan Gipsum Plafon (Tepung Gipsum+Tepung + Serat Eceng Gondok)
57