Tempat dan Waktu 1 Tempat Prosedur Pembuatan Speed Bump

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimen. Data diperoleh melalui pengujian impak jatuh bebas pada speed bump. 3.1. Tempat dan Waktu 3.1.1 Tempat Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dapat dilihat dengan terperinci pada tabel 3.1. Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian No. Waktu Kegiatan LokasiPenelitian 1. Sept – Jan Pengolahan Serat Lab. IFRC 2. Feb Pembuatan Speed bump concrete foam Lab. IFRC 3. Mar Pembuatan polymeric foam Lab. IFRC 4. 5. Apr Apr Pengujian impak jatuh bebas Pengolahan data Lab. Impak Unit 2 Lab. IFRC

3.1.2. Waktu

Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama enam bulan dimulai dari penelitian bulan September 2015 –Februari 2016. 3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1. Peralatan Peralatan yang digunakan selama proses pembuatan spesimen adalah sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 1. Gunting Gunting digunakan untuk memperkecil ukuran serat TKKS. Gunting yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.1. Gambar 3.1. Gunting 2. Ayakan Ayakan digunakan untuk menyaring pasir dan serat TKKS. Pasir dan serat TKKS yang digunakan adalah yang telah melewati tahap pengayakan. Ayakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.2. Gambar 3.2. Ayakan 3. Ember plastik Ember plastik berfungsi sebagai wadah perendaman TKKS pada saat mengilangkan asam lemak dengan menggunakan air dan NaOH. Ember plastik yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.3. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3. Ember plastik 4. Cetakan Cetakan terbuat dari papan kayu dan triplek. Cetakan yang dibuat berukuran panjang 400 mm, lebar 200 mm dan tinggi 150 mm. Cetakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.4. Gambar 3.4. Cetakan 5. Timbangan Timbangan berfungsi untuk mengukur berat bahan penyusun yang akan digunakan sebagai campuran pembuat Speed bump dan perubahan berat dari spesimen uji Speed bump selama 28 hari. Timbangan yang digunakan seperti pada gambar 3.5. Gambar 3.5. Timbangan Universitas Sumatera Utara 6. Sendok semen Sendok semen berfungsi sebagai pengaduk bahan campuran dari beton ringan gambar untuk sendok semen dapat dilihat pada gambar 3.6. Gambar 3.6. Sendok semen 7. Oli Oli berfungsi sebagai bahan pelapis antara cetakan dengan campuran dari bahan-bahan pembuatan beton ringan dimana juga untuk mempermudah mengeluarkan spesimen uji Speed bump dari cetakan. Oli yang digunakan seperti pada gambar 3.8. Gambar 3.8. Oli 8. Mesin penghalus serat Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS menjadi berukuran 0,5 –1 cm. Spesifikasi mesin penghalus serat dapat dilihat pada Tabel 3.2 dan gambar dari mesin penghalus serat dapat dilihat pada gambar 3.9. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.9. Mesin penghalus serat Tabel 3.2 Spesifikasi mesin penghalus serat No. Spesifikasi Satuan Besaran 1. Jenis Motor Listrik Induksi 2. Daya Keluaran HPkW 1 0,75 3. Frekuensi Hz 50 4. Voltage V 220 5. Arus Listrik A 8 6. Putaran Mesin Rpm 1450 7. Fase 1 8. Suhu Operasi o C 60 9. Sarung tangan karet Sarung tangan karet berfungsi sebagai pelindung tangan. Sarung tangan karet yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.10. Gambar 3.10. Sarung tangan karet Universitas Sumatera Utara 10. Masker. Masker berfungsi sebagai panyaring udara kotor, material-material kecil saat proses penggilingan serat TKKS, dan bahan-bahan kimia saat perendaman serat TKKS hingga proses pencetakan speed bump dan polymeric foam masker yang digunakan dapa dilihat pada gambar 3.11. Gambar 3.11. Masker 11. Mesin pengaduk Mesin pengaduk diperlihatkan pada gambar 3.12 berfungsi mengaduk material komposit yang terdiri dari mortar semen, pasir, air, serat TKKS dan bahan pengembang agar tercampur secara merata. Spesifikasi mesin pengaduk dapat dilihat pada tabel 3.3. Gambar 3.12. Mesin pengaduk Universitas Sumatera Utara Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen No. Spesifikasi Satuan Besaran 1. Jenis Motor Listrik Induksi 2. Daya Keluaran HPkW 1 0,75 3. Frekuensi Hz 75 4. Arus Listrik A 8 5. Putaran Mesin Rpm 2834 6. Fase 1 7 Puli 1 : 0,5 8. Gear box 1:70 9. Transmisi gear Speed 1 10 Putaran akhir Rpm 75

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen beton ringan concret foam adalah sebagai berikut: 1. Serat tandan kosong kelapa sawit Serat tandan kosong kelapa sawit berfungsi sebagai penguat matriks komposit diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit yang diolah menjadi serat berdasarkan proses –proses tertentu. Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS yang digunakan adalah bahan yang memiliki nilai ekonomi yang rendah. TKKS ini biasanya dibuang saja agar dapat berfermentasi dan menjadi pupuk. TKKS ini banyak ditemukan didaerah Sumatera Utara. Serat TKKS yang digunakan dalam proses pembuatan speed bump diperlihatkan pada gambar 3.13. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.13. Serat TKKS 2. Semen Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan. Bahan dasar pembentuk semen adalah: 1. 3CaO.SiO2 tricalcium silikat 2. 2CaO.SiO2 dicalcium silikat 3. 3CaO.Al2O3 tricalcium aluminate 4. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 tetracalcium alummoferrit Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran mortar. Kandungan semen hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih tahan air, lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya adalah dengan cepatnya campuran mortar mengeras, maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar dengan kandungan hidraulis rendah akan lebih lemah dan mudah dalam pergerakan. Semen yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.14. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.14. Semen 3. Air Air berfungsi sebagai matriks pengikat antara semen dan agregat. Umumnya semen membutuhkan air sebanyak 310 dari beratnya. Tetapi beton dengan perbandingan air dan semennya seperti ini memeliki sifat yang sangat keras. Perbandingan semen dan air akan sangat mempengaruhi dari kualitas beton tersebut. Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan-bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton. Air pada penelitian ini juga digunakan sebagai bahan untuk membersihkan TKKS dari material-material yang tidak diinginkan. Kotoran yang mungkin ada pada TKKS adalah jamur, pasir, debu dan tanah. 4. Pasir Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75 bagian dari beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan semakin mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan mengurangi panas yang timbul pada saat pencampuran air dan hubungan antara thermal stresses dan shrinkage Universitas Sumatera Utara cracks. Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40mm dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran 20 mm. Adapun pasir yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.15. Gambar 3.15. Pasir 5. NaOH NaOH berfungsi untuk menghilangkan asam lemak yang terikat pada TKKS sebelum diproses menjadi serat. 6. Bahan pengembang Bahan pengembang berfungsi sebagai bahan untuk menghasilkan busa agar material komposit mengalami pengembangan volume. Bahan pengembang yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.16. Gambar 3.16. Bahan pengembang Universitas Sumatera Utara 7. Serat TKKS Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit dengan beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut adalah: 1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan NaOH 1 selama 24 jam. 2. Pencucian dengan air bersih. 3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini pada sinar matahari selama ±3 hari atau dapat juga menggunakan mesin pengering. 4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil 0,5-1 cm. 5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus serat. Mesin penghalus serat TKKS diperlihatkan pada gambar 3.17. Gambar 3.17. Mesin penghalus serat TKKS

3.2.3 Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen polymeric foam adalah sebagai berikut:

Bahan komposit polymeric foam terdiri dari polyester resin tak jenuh dan blowing agent. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah; polyol dan isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polimerisasi digunakan katalis jenis Methyl Ethil Keton Perokside MEKPO. Universitas Sumatera Utara 1. Polyester resin tak jenuh BQTN 157-EX Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic. Adapun jenis polyester resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.18. Gambar 3.18. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan. Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan data karakteristik mekanik bahan Polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada tabel 3.4. Universitas Sumatera Utara Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh Sifat Mekanik Satuan Besaran Berat Jenis Kg.m -3 1,2 sd1,5 Modulus young E GPa 2 sd 4,5 Kekuatan Tarik MPa 40 sd 90 2. Blowing agent Blowing agent adalah bahan yang digunakan untuk menghasilkan struktur berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyurethane. Bentuk polyol dan isocyanate yang dipergunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 3.19. Gambar 3.19. Blowing agent Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol polyol, yang mengandung group hydroksil dengan mempercepat reaksi yaitu katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol polyol akan membentuk ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida CO 2 . Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada bahan polimer yang terbentuk. Bahan yang terbentuk dari campuran blowing agent dan polimer disebut dengan Universitas Sumatera Utara bahan polymeric foam. Bahan polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat bahan. Berdasarkan sifat mekaniknya bahan ini memiliki 4 empat sifat penting diantaranya: 5. Sifat Elastik Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan bahan yang terdiri dari geometri, bentuk dan mikrostrukturnya. 6. Sifat Viskoelastik Sifat peredaman solid bahan, sifat ini merupakan efek dari bentuk geometri bahan tersebut. 7. Sifat Akustik Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan memudahkan gelombang udara masuk kedalam bahan dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh bahan polymeric foam akan mengalami pelemahan. 8. Sifat Viskoakustik Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat elastiknya. 3. Katalis MEKPO Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida MEKPO, seperti diperlihatkan pada gambar 3.20. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.20. Katalis Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung. 4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm.

3.3. Desain Speed bump

Desain Speed bump diawali dengan melakukan simulasi dengan terhadap bentuk Speed bump yang sudah umum dipergunakan.

3.3.1 Bentuk speed bump concrete foam dan berongga 1”,2” dan 3” inci

a b Gambar 3.21 Model: aconcrete b rongga 1 inci c rongga 2 inci d rongga 3 inci Universitas Sumatera Utara c d Gambar 3.21. Lanjutan Sedangkan cetakan concrete foam dan speed bump berongga 1”,2”,3” inci yang dipergunakan diperlihatkan pada gambar 3.22. Gambar 3.22. Cetakan concrete dan rongga 1”,2”3” inci 3.4 Prosedur Pembuatan Polymeric foam Pada penelitan metode yang digunakan untuk pembuatan polymeric foam adalah dengan penuanagan pada cetakan. Cetakan yang digunakan adalah pipa dengan diameter 1”,2”dan 3” inci. Prosedur pembuatan polymeric foam adalah sebagai berikut: 1. Memotong pipa dengan panjang sesuai lebar speed bump yang akan diberi rongga yaitu 20 cm kemudian membelahnya menjadi 2 bagian. 2. Membersihkan pipa tersebut, kemudian lumasi dengan menggunakan oli dengan tujuan menpermudah saat proses pembongkaran. 3. Persiapkan serat TKKS kemudian timbang sesuai kebutuhan yang Universitas Sumatera Utara ditentukan, pemilihan berbentuk serat panjang antara 0,5-1 cm. Serat TKKS ditunjukkan seperti pada gambar 3.23. Gambar 3.23. Serat TKKS 4. Persiapkan polyester resin tak jenuh kemudian timbang sesuai kebutuhan yang telah ditentukan, selanjutnya campurkan dengan serat TKKS yang telah dipersiapkan sebelumnya. 5. Masukkan katalis kemudian aduk dengan mixer. 6. Setelah bahan tercampur dengan merata masukkan blowing agent. Blowing agent ditunjukkan seperti pada gambar 3.24. Gambar 3.24. Blowing agent 7. Setelah bahan tercampur kemudian tuangkan kadalam cetakan yang telah dipersiapkan. 8. Biarkan bahan penyusun tersebut mengeras, kemudian produk tersebut dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. Hasilnya diperlihatkan pada gambar 3.25. Universitas Sumatera Utara a b c Gambar 3.25. polymeric foam a 1” inci b 2” inci c 3” inci Tabel 3.5. Komposisi material No B.A Resin Serat Katalis V1 1 20 60 10 10 2 30 50 10 10 3 40 40 10 10 4 80 10 10 V2 1 20 65 5 10 2 20 55 25 10 V3 1 40 35 15 10 Universitas Sumatera Utara 2 10 70 10 10

3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump

Pada penelitian metode yang digunakan untuk pembuatan Speed Bump adalah dengan dituang. Bahan yang dipakai adalah concrete foam dan rongga 1”,2”3” inci. Prosedur pembuatan speed bump adalah sebagai berikut: 1. Melumasi dengan oli pada bagian dalam cetakan dengan tujuan untuk mempermudah proses pembongkaran. 2. Mengayak pasir untuk mendapatkan ukuran butir yang sama dan memisahkan partikel lain yang tidak dibutuhkan seperti kotoran- kotoran kayu, daun kering, dll. 3. Mengayak semen untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen yang disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan. 4. Persiapkan serat TKKS timbang serat sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan. Pemilihan serat berbentuk serat panjang antara 0,5-1 cm. 5. Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, Mortar semen, pasir dan air, bahan pengembang, Berat material keseluruhan yang dibutuhkan ialah 22 kg yang diperoleh dari volume cetakan sebesar 0,022 m 3 dengan asumsi density air 1000 Kgm 3 , berikut komposisi bahan spesimen ditunjukkan pada tabel 3.6. Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram. Blowing Agent 5 Tkks 3 Semen 26 Pasir 38 Air 28 BA Foam 1 Air 60 669 Universitas Sumatera Utara 5798 8474 6244 18 1115 6. Hidupkan mesin pengaduk. 7. Masukkan pasir seperti pada gambar 3.26. Gambar 3.26. Penuangan pasir 8. Pencampuran semen diperlihatkan pada gambar 3.27. Gambar.3.27. Penuangan semen 9. Masukkan serat TKKS setelah semen dan pasir tercampur dengan merata diperlihatkan pada gambar 3.28. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.28. Penuangan serat TKKS 10. Campurkan air seperti pada gambar 3.29 Gambar 3.29. Pencampuran air Universitas Sumatera Utara 11. Masukkan bahan pengembang 7 sampai busa terbentuk gambar 3.30. . Gambar.3. 30. Penuangan bahan pengembang 11. Setelah pengadukan beberapa menit, maka hasil akhir adalah beton berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera lakukan pengecoran atau menuangkan kedalam cetakan pada gambar 3.31. Gambar.3.31. Penuangan mortar dalam cetakan 12. Selanjutnya biarkan campuran bahan penyusun mengeras, kemudian produk tersebut dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. Hasilnya diperlihatkan pada gambar 3.32. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.32. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS Selanjutnya produk tersebut direndam dalam air selama 7 × 24 jam karena semen masih membutuhkan air untuk proses pengikatan partikel-partikel sehingga produk menjadi lebih keras. 13. Setelah perendaman produk selama 7×24 jam maka produk dikeringkan dengan udara bebas sampai berat produk konstan. 14. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan penguji impak jatuh bebas gambar 3.33. Gambar 3.33. Pengujian impak jatuh bebas

3.6. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas