Pengaruh Rasio Semen dan Partikel terhadap Kualitas Papan Semen dari Limbah Partikel Industri Pensil

(1)

PENGARUH RASIO SEMEN DAN PARTIKEL TERHADAP

KUALITAS PAPAN SEMEN DARI LIMBAH PARTIKEL

INDUSTRI PENSIL

SKRIPSI

Oleh:

RIZQI PUTRI WINANTI 111201013

PROGRAM STUDI KEHUTANAN

FAKULTAS KEHUTANAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Penelitian : Pengaruh Rasio Semen dan Partikel terhadap Kualitas Papan Semen dari Limbah Partikel Industri Pensil

Nama : Rizqi Putri Winanti NIM : 111201013

Program Studi : Kehutanan

Minat Studi : Teknologi Hasil Hutan

Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing

Luthfi Hakim, S.Hut., M.Si.

Ketua Anggota

Tito Sucipto, S.Hut., M.Si.

Mengetahui :

Ketua Program Studi Kehutanan Siti Latifah, S.Hut., M.Si., Ph. D

(3)

RIZQI PUTRI WINANTI. Pengaruh Semen dan Partikel terhadap kualitas papan semen dari limbah partikel industri pensil. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan TITO SUCIPTO.

ABSTRAK

Pemanfaatan serutan pensil sebagai bahan baku papan semen adalah salah satu alternatif untuk mengurangi produksi kayu. Tujuan penelitian adalah mengevaluasi sifat fisis dan mekanis papan semen dari limbah serutan pensil dengan penambahan katalis kalsium klorida pada variasi rasio bahan (semen : partikel : air). Papan semen pada penelitian ini terbuat dari partikel serutan pensil dengan berbagai komposisi bahan baku (semen : partikel) yaitu 75:25 ; 80:20 ; 85:15 ; dan 90:10 dengan penambahan katalis kalsium klorida (CaCl2) sebanyak 5 %. Dengan target kerapatan 1,2 kg/cm2. Pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan standar JIS 5417-1992 tentang papan semen partikel.

Nilai pengujian sifat fisis dan mekanis papan semen partikel tidak seluruhya memenuhi standar JIS A 5417-1992. Sifat fisis papan semen partikel yang memenuhi standar JIS A 5417-1992 adalah kerapatan rasio 75:25, kadar air serta pengembangan tebal 2 jam maupun 24 jam. Sedangkan pada sifat mekanis papan semen partikel tidak ada yang memenuhi standar JIS A 5417-1992. Perlakuan yang terbaik adalah papan semen dengan perbandingan rasio 90:10. Rasio komposisi semen dan partikel serutan pensil tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kualitas papan semen partikel yang dihasilkan.

(4)

ABSTRACT

RIZQI PUTRI WINANTI : Effect Cement and particle on the quality of cement board from the particles pencil industry waste. Supervised byLUTHFI HAKIM andTITO SUCIPTO

Utilization of pencil shavings waste as raw material cement board is one of the alternatives to reduce timber production. The research objective was to evaluate the physical and mechanical properties of the cement board with a pencil shavings waste catalyst addition of calcium chloride on the variation ratio of materials (cement: particle: water). Cement board in this study is made of pencil shavings waste particles with various compositions of raw materials (cement: particle) 75:25; 80:20; 85:15; 90:10 with the addition of a catalyst and calcium chloride (CaCl2) as much as 5%. With a target density of 1.2 kg / cm2. Testing of physical and mechanical properties based on JIS 5417-1992 about cement particle board.

Value of physical and mechanical properties testing of cement particle board not all fulfill with the standards of JIS A 5417-1992. The physical properties of cement particle board that fulfill with JIS A 5417-1992 standard is the density with ratio 75:25, the water content and 2 hours and 24 hours of thickness swelling . the mechanical properties of the cement particle board not fulfill with standard of JIS A 5417-1992. The best treatment is the cement board with a ratio of 90:10. The ratio of cement composition and particle pencil shavings waste no significant effect on the quality of the cement particle board produced.

(5)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulisan skripsi yang berjudul “Pengaruh Rasio Semen dan Partikel terhadap Kualitas Papan Semen dari Limbah Partikel Industri Pensil” dapat diselesaikan. Skripsi ini disusun dengan harapan dapat memberikan sebuah alternatif pemanfaatan limbah serutan pensil untuk menghasilkan produk yang bermanfaat, mempunyai niai ekonomi yang cukup tinggi dan dapat dikembangkan sebagai alternatif untuk subtitusi kayu.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Luthfi Hakim, S.Hut., M.Si dan Tito Sucipto, S.Hut., M.Si selaku komisi pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Siti Latifah, S.Hut., M.Si., Ph.D selaku Ketua Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, Mei 2015

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT_{... ii}

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPPIRAN ... ix

PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 3

Manfaat Penelitian ... 3

Hipotesis... 3

TINJAUAN PUSTAKA Limbah Serutan Pensil ... 4

Semen... ... 6

Rasio Penyusun Semen ... 9

Semen Portland ... 9

Kalsium Klorida (CaCl2 ... 12

Papan Semen ... 13

Particle Cement Board ... 14

Kualitas Papan Semen Menurut JIS A 5414-993 ... 15

Penelitian Sebelumnya Mengenai Papan Semen ... 15

METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Waktu ... 17

(7)

Alat dan Bahan Penelitian ... 17

Prosedur Penelitian... 17

Persiapan Bahan Baku... 17

Pengukuran Suhu Hidrasi ... 18

Kebutuhan Bahan Baku... 19

Pembuatan Papan Semen ... 20

a. Pengadonan ... 20

b. Pembuatan Lembaran ... 20

Pengkondisian ... 21

Pengujian Kualitas ... 21

Pengujian Sifat Fisis ... 22

1. Kerapatan ... 22

2. Kadar Air ... 23

3. Daya Serap Air ... 23

4. Pengembangan Tebal ... ... 24

Pengujian Sifat Mekanis ... 25

1. Modulus Lentur ... 25

2. Modulus Patah ... 25

3. Keteguhan Rekat ... 26

Analisis Data ... 27

HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran Suhu Hidrasi ... 30

Sifat Fisis Papan Semen ... 32

1. Kerapatan ... 32

2. Kadar Air ... 34

3. Daya Serap Air ... 37

4. Pengembangan Tebal ... ... 39

(8)

1. Modulus Lentur ... 41

2. Modulus Patah ... 44

3. Keteguhan Rekat ... 45

Rekapitulasi Sifat Fisis & Mekanis Papan Semen... 47

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 49

Saran... ... 49

DAFTAR PUSTAKA

(9)

DAFTAR TABEL

Halaman 1. Standar uji papan semen menurut JIS A 5414-1993 ... 15 2. Proporsi bahan baku pembuatan papan ... 20 3. Suhu hidrasi tertinggi dan waktu pencapaian... 31 4. Rekapitulasi sifat fisis dan mekanis papan semen dari serutan pensil.... ... 48

(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Ilustrasi pengukuran suhu hidrasi... 19

2. Pola pemotongan contoh uji ... 22

3. Cara pembebanan pengujian MOE dan MOR. ... 25

4. Pengujian keteguhan rekat internal. ... 26

5. Bagan alir penelitian. ... 29

6. Grafik suhu hidrasi ... 30

7. Grafik kerapatan papan semen dari limbah serutan pensil... 33

8. Grafik kadar air papan semen dari limbah serutan pensil ... 35

9. Grafik daya serap air papan semen dari limbah serutan pensil ... 37

10.Grafik pengembangan tebal papan semen dari limbah serutan pensil... . 39

11.Grafik modulus lentur papan semen dari limbah serutan pensil ... 42

12.Grafik modulus patah papan semen dari limbah serutan pensil ... 44

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

1. Pengukuran suhu hidrasi adonan semen ... 54

2. Data kerapatan papan semen partikel. ... 55

3. Data kadar air papan semen partikel ... 55

4. Data daya serap air pada 2 jam dan 24 jam papan semen. ... 55

5. Data pengembangan tebal pada 2 jam dan 24 jam papan semen ... 56

6. Data nilai MOE, MOR dan IB papan semen ... 57

7. Data sidik ragam (anova) kerapatan ... 57

8. Data sidik ragam (anova) kadar air. ... 57

9. Data sidik ragam (anova) DSA setelah perendaman 2 jam... 57

10.Data sidik ragam (anova) DSA setelah perendaman 24 jam... 57

11.Data sidik ragam (anova) PT setelah perendaman 2 jam ... 58

12.Data sidik ragam (anova) PT setelah perendaman 24 jam ... 58

13.Data sidik ragam (anova) MOE ... 58

14.Data sidik ragam (anova) MOR. ... 58

15.Data sidik ragam (anova) IB ... 58

16.Dokumentasi penelitian. ... 59

(12)

RIZQI PUTRI WINANTI. Pengaruh Semen dan Partikel terhadap kualitas papan semen dari limbah partikel industri pensil. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan TITO SUCIPTO.

ABSTRAK

(13)

ABSTRACT

RIZQI PUTRI WINANTI : Effect Cement and particle on the quality of cement board from the particles pencil industry waste. Supervised byLUTHFI HAKIM andTITO SUCIPTO

(14)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Meningkatnya kebutuhan kayu secara signifikan menimbulkan permasalahan yang harus diselesaikan bersama. Salah satu solusinya adalah alternatif bahan baku yang dapat mensubstitusi kayu yang persediaannya semakin berkurang dan terbatas. Tentunya dengan tetap mengedepankan aspek ekonomis yang harganya terjangkau oleh masyarakat dan aspek ekologis yang bersifat ramah lingkungan.

Salah satu alternatif bahan bakupengganti kayu yang bersifat ekonomis dan ramahlingkungan adalah kayu komposit yang salah satu bahan bakunya adalah serutan pensil. Menurut Faber Castell (2005) dalam satu batang pensil, akan menghasilkan 2% shave. Kapasitas produksi industri pembuatan pensil menghasilkan ±2 milyar batang pensil per tahun. 1 buah pensil volumenya 6,74 x 10-6. Maka limbah yang dihasilkan adalah 269,6 m3 per tahun.Pada saat ini limbah serutan pensil masih jarang di manfaatkan sebagai bahan baku produk yang bersifat ekonomis. Tak jarang limbah serutan pensil hanya dibuang dan dibakar. Pemanfaatan limbah bias didapatkan dari industri serutan pensil.

Pemanfaatan limbah serutan pensil menjadi produk yang lebih ekonomis dan menjadi altenatif pengganti kayu perlu dilakukan. Salah satu caranya adalah pemanfaatan limbah serutan pensil menjadi bahan baku papan semen yang dapat digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan.

Papan semen adalah papan tiruan yang menggunakan semen sebagai perekatnya, sedangkan bahan bakunya berupa partikel kayu atau partikel bahan

(15)

berlignoselulosa lainnya (Maloney, 1977). Papan semen memiliki kelemahan yaitu berat dan pengunaannya lebih terbatas. Menurut Moslemi dan Pfister (1987) dalam Sulastiningsih dan Sutigno (2008) diperlukan waktu yang lama bagi papan semen untuk benar-benar mengeras sebelum mencapai kekuatan yang cukup. Kelemahan lainnya adalah semua jenis kayu atau bahan berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti gula, tannin, dan minyak yang dapat menghambat pengerasan semen.

Rasiosemen dengan partikel kayu merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi sifat dan kualitas papan semen partikel yang dihasilkan (Prayitno, 1995). Rasio semen sebagai pengikat dalam papan semen sangat berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik papan yang dihasilkan (Kamil, 1970). Jika rasio semen yang digunakan terlalu banyak maka papan semen yang dihasilkan bersifat regas (mudah patah). Sebaliknya rasio semen yang terlalu sedikit dapat menghambat proses ikatan antara semen dan partikel. Krisnamutra (2012) menyatakan papan semen bambu dengan perbandingan semen:partikel 3:1 dan variasi partikel tertahan 1 cm sebagai core, merupakan rasio ideal dengan pertimbangan biaya yang lebih murah dan kemudahan dalam pembuatan. Penelitian Papadopoulos, dkk (2008) pada papan semen OSB menunjukkan semakin tinggi rasio semen-kayu (rasio semen 1, 2, dan 3) maka semakin tinggi untuk nilai MOE, keteguhan rekat, dan kestabilan dimensi, kecuali nilai MOR optimum pada ratio semen-kayu 2:1.

Atas dasar pemikiran tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah pensil menjadi papan semen dengan perlakuan rasio semen : partikel. Penelitian diharapkan dapat memperoleh papan semen yang dapat

(16)

digunakan sebagai alternatif dalam memenuhi kebutuhan kayu sebagai bahan konstruksi bangunan.

Tujuan Penelitian

Penelitian bertujuan untuk mengevaluasi sifat fisis dan mekanis papan semen dari limbah serutan pensil dengan variasi rasio bahan (semen berbanding partikel berbanding air).

Manfaat Penelitian

Penelitian ini berguna untuk memberikan alternatif pemanfaatan limbah serutan pensil menjadi produk yang lebih bernilai dan mempunyai nilai tambah serta dapat menjadi sumber informasi bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Hipotesis Penelitian

(17)

TINJAUAN PUSTAKA

Limbah Serutan Pensil

Secara umum, definisi sampah/ limbah adalah : barang tidak berguna, tidak bermanfaat, dan dibuang oleh pemiliknya (Anonim, 1996). Sedangkan dalam Kamus Lingkungan, dinyatakan bahwa limbah adalah hasil sampingan dari proses produksi yang tidak digunakan yang dapat menimbulkan pencemaran lingkungan bilamana tidak dikelola dengan benar (Mustofa, 2005). Akan tetapi, ada juga yang mendefinisikan bahwa sampah adalah sumber daya yang tidak siap pakai (Anonim, 1996). Artinya sampah atau limbah tersebut akan berubah menjadi barang lain yang bermanfaat bagi manusia jika sudah didayagunakan atau dikenal sebagai proses recycle.

Dilihat dari penyusunnya, kayu merupakan bahan organik, karena sebagian besar terusun oleh unsur karbon. Sedangkan jika dilihat dari sifat degradasinya, limbah kayu merupakan limbah yang biodegradable, artinya bisa terurai secara alami oleh mikroba di alam. Meskipun demikian, jika limbah atau sampah padat tersebut keberadaannya dalam jumlah yang besar tanpa dikelola, maka akan sulit juga bagi mikroba perombak untuk mengurainya di alam menjadi bahan-bahan anorganik, dan mengakibatkan pencemaran lingkungan di sekitar lokasi penumpukan. Selain menjadi sarang hewan-hewan yang kemungkinan bisa menjadi sumber penyakit, tumpukan sampah padat kayu tersebut akan menurunkan nilai estetika di lokasi sekitar (Anonim, 1996 ).

Recycle limbah kayu selain merupakan salahsatu usaha pengelolaan limbah supaya keberadaannya tidak menimbulkan pencemaran lingkungan, juga

(18)

dapat dipandang sebagai salahsatu upaya pengoptimalan eksploatasi kayu sebagai salah satu sumber daya alam hayati yang terbaharui.Selain itu jika dikaitkan dengan konservasi sumber daya alam, recycle limbah kayu ini juga bisa dipandang sebagai salahsatu upaya pendekatannya. Seperti dinyatakan dalam UU No. 23 tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan (UUPLH) pada Bab I pasal 1 butir 17, bahwa konservasi sumber daya alam adalah : pengelolaan sumber daya alam tak terbaharui untuk menjamin pemanfaatannya secara bijaksana dan sumber daya alam yang terbaharui untuk menjamin ketersediaannya dengan tetap memelihara dan meningkatkan kualitas nilai serta keanekaragamannya (Anonim, 1997). Sedangkan pengelolaan lingkungan sesuai dengan UUPLH pada pasal 1 butir 2 antara lain adalah pemanfaatan sumber daya alam, dalam hal ini berupa potongan-potongan kayu yang merupakan limbah dari pabrik furniture. Hal ini sesuai dengan Hukum Termodinamika II yang dalam istilah sehari-harinya sering kita sebut dengan daur ulang (recycle). Menurut Hukum Termodinamika II (Hukum Entropi) dinyatakan bahwa : Energi yang tersedia di dalam lingkungan tidak dapat dipakai semuanya untuk menghasilkan kerja, tidak dapat mencapai efisiensi 100%, pada setiap proses pemakaian energi selalu ada sisa energi yang tidak terpakai disebut entropi (Tandjung, 1996).

Bahan baku yang biasa digunakan dalam pembuatan pensil adalah kayu cedar (Cedrus libani) yang merupakan family dari pinus dan cemara, yang merupakan golongan kayu softwood. Dalam satu batang pensil, akan menghasilkan 2% shave. Kapasitas produksi industri pembuatan pensil menghasilkan ±2 milyar batang pensil per tahun. 1 buah pensil

(19)

volumenya6,74x10-6. Maka limbah yang dihasilkan adalah 269,6 m3 per tahun(Faber Castell, 2005).

Semen

Semen adalah hasil industri dari paduan batu kapur / gamping sebagai bahan utamanya dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya sebagai bahan campuran, dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk (bulk). Batu kapur / gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO), sedangkan lempung / tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa silica oksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3), besi oksida (Fe2O3), dan magnesium oksida (MgO). Dalam proses produksi semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh. Sebagian bahan digunakan untuk membentuk clinker (bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen) kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gipsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg (Ditjen Bea Cukai, 2000).

Semen secara umum adalah material-material yang bersifat adhesif dan memiliki kemampuan untuk mengikat fragmen-fragmen atau partikel-partikel secara bersamaan sehingga menjadi suatu benda padat yang menyatu. Fungsi semen adalah mengikat butir–butir agregat hingga berbentuk suatu massa padat dan mengisi rongga–rongga udara di antara butir–butir agregat (Petra Christian University Library, 2003).

(20)

1. Semen abu (portlandcement) adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan persentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 tipe, yaitu tipe I-V.

2. Semen putih(gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.

3. Oil well cementatau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

4. Mixed and fly ash cementsadalah campuran semen abu dengan pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorph silika, aluminium oksida, besi oksida dan oksida lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

Semakin baik mutu semen maka semakin cepat mengeras jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus:

(% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3) : (% CaO + % MgO)

Angka hidrolitas ini berkisar antara > 1/1,5 (lemah) hingga < 1/2 (keras sekali). Namun demikian dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara

(21)

teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara > 1/1,9 hingga < 1/2,15 (Direktorat Jenderal Bea dan Cukai, 2000).

Proses pembuatan semen dapat dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Proses basah yaitu semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar berupa minyak bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi.

2. Proses kering yaitu menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu:

a. Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.

b. Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.

c. Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker: bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).

d. Proses pendinginan terak.

e. Proses penggilingan akhir, meliputi proses clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.

Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran dengan suhu mencapai 900 0C sehingga menghasilkan residu (sisa) yang tak larut, sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida, oksida besi, kalsium, magnesium, alkali, fosfor, dan kapur bebas

(22)

Rasio Penyusun Semen

Semen terdiri dari mineral penyusun C3S, C2S, C3A, C4AF, MgO, dan CaO bebas. Dengan C=CaO, S=SiO2, A=Al2O3, F=Fe2O3. Apabila semen dicampur dengan semakin hilang menjadi massa yang kaku dan keras (Withey dan Washa, 1954 dalam Fatimah, 1989).

Hal ini dapat diterangkan sebagai berikut: bila C3S terkena air, terbentuk massa kolodial dari kalsium hidrosilikat dan massa kristal dari Ca(OH)2. Kolonial ini akan mengembang dengan adanya air, selanjutnya menyusut membentuk gel. Gel ini menyelubungi partikel-partikel semen dan secara bertahap terdehidrasi menjadi padat dan mengeras. Hal ini berlangsung selama 24 jam dan sesudah 7 hari menjadi sangat keras. C2S terhidrolisa menjadi gel dengan kecepatan reaksi lebih kecil dari C3S. Pengaruh kekerasan dari C2S lebih kecil dibanding C3S. Tetapi dalam waktu lebih kurang satu tahun pengaruh C2S hamper sama kekuatannya. Sifat kekerasan semen bila diberi air biasanya dipakai untuk membuat atap ijuk-semen-pasir (Desa, 1981).

Semen Portland

Semen Portland menurut SII 0013-1981 adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan clinker (bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen) yang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis bersama bahan tambahan seperti gipsum. Semen Portland dihasilkan dengan cara menghaluskan Portland clinker yang banyak mengandung silikat kalsium dengan cara pemberian panas kepada material-material dasar

(23)

sehingga terbentuk clinker yang mengandung sebagian besar silika dan kalsium dengan sedikit alumina dan oksida besi (Petra Christian University Library, 2003).

Rasio utama semen portland terutama seperti oksida kapur (CaO), oksida silika (SiO2), oksida alumina (Al2O3) dan oksida besi (FeO), akan membentuk senyawa-senyawa sebagai berikut:

1. Tri kalsium silikat (C3S) yang bersifat hampir sama dengan sifat semen, yaitu apabila ditambahkan air akan menjadi kaku dan dalam beberapa jam saja pasta akan mengeras. C3S menunjang kekuatan awal semen dan menimbulkan panas hidrasi kurang lebih 58 cal/gram setelah 3 hari.

2. Di kalsium silikat (C2S), pada penambahan air segera terjadi reaksi, menyebabkan pasta mengeras dan menimbulkan panas 12 cal/gram setelah 3 hari. Pasta yang mengeras, perkembangan kekuatannya stabil dan lambat pada beberapa minggu, kemudian mencapai kekuatan tekan akhir hampir sama dengan C3S.

3. Tri kalsium aluminat (C3A), dengan air bereaksi menimbulkan panas hidrasi yang tinggi yaitu 212 cal/gram setelah 3 hari. Perkembangan kekuatan terjadi pada satu sampai dua hari, tetapi sangat rendah.

4. Tetra kalsium alumino ferrite (C4AF), dengan air bereaksi dengan cepat dan pasta terbentuk dalam beberapa menit, menimbulkan panas hidrasi 69 cal/gram. Warna abu-abu pada semen disebabkan oleh C4AF.

(24)

Ada lima jenis Semen Portland yang diproduksi di seluruh dunia, yaitu: 1. Semen portland jenis I

Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain. Semen portland jenis ini biasa disebut semen portland biasa (ordinary portland cement).

2. Semen portland jenis II

Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Semen jenis II dipergunakan untuk pembetonan di tepi pantai, di laut dan di tempat dengan kadar garam tanah sedang.

3. Semen portland jenis III

Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen portland jenis III ini dipergunakan untuk pembetonan yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi, antara lain untuk membuat jembatan, pondasi dan lain-lain.

4. Semen Portland jenis IV

Semen portland jenis IV dipakai untuk bangunan di tepi laut, untuk pembetonan yang besar dan luas seperti dam dan irigasi.

5. Semen portland jenis V

Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Semen jenis ini dipergunakan untuk pembetonan di tepi pantai dan di lokasi dengan kandungan garam sulfat tinggi (Petra Christian University Library, 2003).

(25)

Kalsium Klorida (CaCl2)

Kalsium klorida (CaCl2) merupakan garam yang memiliki yaitu bahan yang akan menyerap banyak air. Kalsium klorida ini diproduksi secara langsung dari batu kapur, tetapi jumlah besarnya diproduksi dari

Kalsium klorida dapat digunakan sebagai sumber kalsium terdisosiasi:

3CaCl2+2K3PO4(aq)2+2K3PO4

(aq)

CaCl2 cair dapat CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (gas) CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (gas).

Kalsium klorida pada dasarnya memiliki warna putih ataupun abu-abu keputih-putihan, berbau, bersifat eksotermik (dapat larut dalam air), kepadatannya 2,15 gr/cm3, titik didihnya lebih dari 1600 oC dan pH-nya adalah 8 hingga 9. Selain itu, kalsium klorida memiliki sifat mudah menguap baik dalam keadaan padat maupun cair (likuid). Hal inilah yang pada umumnya yang menjadi ciri khas dari kalsium klorida (Ward Chemical, 2006).

Kalsium klorida merupakan bahan yang mudah menyerap air dari sekitarnya (hidroskopis), biasanya dapat digunakan untuk mengeringkan udara dan gas lainnya. Proses hidroskopis ini melibatkan konversi kalsium klorida menjadi air garam baik karena menyerap uap air atau air dari gas yang perlu dikeringkan. Penggunaan lain dari kalsium klorida ini adalah sebagai senyawa

(26)

pencair es. Dimasa sekarang ini penggunaan kalsium klorida berbentuk bola kecil putih yang diameternya hanya beberapa milimeter dan biasanya disebut prills (butiran seperti garam yang biasanya digunakan untuk mencairkan es). Hal ini disebabkan karena penggunaan kalsium klorida yang berlebihan dapat berbahaya terhadap tanah dan tanaman (Ward Chemical, 2006).

Papan Semen

Papan semen merupakan papan tiruan yang menggunakan semen sebagai perekat (matriks) sedangkan bahan bakunya dapat berupa partikel kayu atau partikel bahan berlignoselulosa lainnya. Seperti halnya dengan papan partikel maka bentuk partikel untuk papan semen antara lain dapat berupa selumbar (flake), serutan (shaving), untai (strand), suban (splinter), atau wol kayu (excelsior). Papan semen mempunyai sifat yang lebih baik dibanding papan partikel yaitu lebih tahan terhadap jamur, tahan air, dan tahan api (Maloney, 1977).

Coutts dalam Hakim dan Sucipto (2011) menyatakan bahwa papan semen yang dibuat dengan menggunakan serat daur ulang menjadi salah satu alternative konstruksi yang layak untuk dipertimbangkan. Sementara Fernandez, dkk (2000)dalam Hakim dan Sucipto (2009) telah melakukan penelitian dengan memanfaatkan serat jerami untuk pembuatan papan semen yang kemudian disebut sebagai fiber-cementboard. Papan semen yang dibuat mempunyai sifat yang cukup baik, namun kelemahan dari penelitian ini adalah ketersediaan bahan baku yang sangat kurang untuk bisa diaplikasikan ke dalam industri. Fernandez dan Taja-On(2000)dalam Hakim dan Sucipto (2009) juga melakukan penelitian

(27)

dengan menggunakan bahan baku dari sludge primer industri pulp dan kertas dengan sifat fisik dan mekanis yang bagus. Namun, penelitian ini tidak membuat target kerapatan papan semen yang dibuat, sehingga kelemahan dari penelitian ini adalah papan yang dihasilkan mempunyai kerapatan yang berbeda-beda dan memiliki berat yang tinggi.

Particle cement board

Particle cement board (PCB) adalah papan buatan yang terbuat dari campuran partikel limbah kayu, semen portland, air, dengan atau tanpa aditif. PCB dibuat melalui proses basah dengan jalan mencampurkan partikel, semen portland, air, dan atau tanpa aditif. Campuran dengan proporsi tertentu ini kemudian dibentuk menjadi lembaran-lembaran berupa papan buatan. Setelah melalui proses pengkondisian dan pengeringan, papan buatan lalu dipotong-potong menjadi lembaran-lembaran menurut ukuran yang dikehendaki. Adapun sifat-sifat PCB sebagai bahan bangunan adalah sebagai berikut :

1. Tidak mudah terbakar api

2. Ringan, dapat dipotong dan dipaku tanpa cat 3. Cukup kuat

4. Dapat dilabur atau dicat

5. Dapat dilapisi dengan lembaran-lembaran vinir atau kertas tembok 6. Dengan perlakuan khusus, dapat dipakai untuk tujuan akustik (Ritonga, 1987).

(28)

Kualitas Papan Semen Menurut JIS A 5417-1992

Penentuan kelayakan papan semen sebagai bahan konstruksi bangunan meliputi beberapa kriteria pengujian. Kualitas papan semen yang dihasilkan dapat dilihat dari hasil pengujian sifat fisis dan mekanis. Standar uji sifat fisis dan mekanis papan semen berdasarkan JIS A 5417-1992disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Standar uji papan semen menurut JIS A 5417-1992

No. Sifat papan semen Nilai

1. Kerapatan (densitas) > 0,8 g/cm3

2. Kadar air <16 %

3. Pengembangan tebal <8,3 %

4. Daya serap air -

5. Keteguhan lentur (MOE) >24.000 kg/cm²

6. Keteguhan patah (MOR) >63 kg/cm²

7. Keteguhan rekat internal -

8. Kuat pegang sekrup -

Penelitian Sebelumnya Mengenai Papan Semen

Hasil penelitian (Bakri dan Sanusi,2006) menunjukkan bahwa terdapat kecenderungan peningkatan sifat fisik dan mekanik papan semen dengan bertambahnyaproporsi semen dalam pembuatan papan., Dalam penelitian ini, rasio semen dan serbuk gergaji yangmenghasilkan papan dengan sifat-sifat terbaikadalah 3:1. Ditinjau dari nilai pengembangantebal dan nilai MOR, papan hasil penelitian inibelum memenuhi standar ISO, sedangkan nilaikadar air, penyerapan air, dan MOE telahmemenuhi standar ISO.

Papan semen yang dibuat dengan menggunakan kadar semen 150% menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang terbaik dibandingkan dengan kadar semen 100% dan 125%. Penggunaan kadar semen yang tinggi cenderung akan meningkatkan sifat-sifat dari papan semen, namunsebaliknya penggunaan kadar

(29)

semen yang terlalu tinggi akan memberikan konsekuensi kepada peningkatan biaya pembuatan papan semen (Dirhamsyah, 2011).

Penggunaan CaCl2 merupakan akselerator yang sangat baik dibanding dengan dua akselerator lainnya. Kalsium karbonat merupakan akselerator yang biasa digunakan untuk membuat papan semen dengan bahan baku kayu, namun belum banyak digunakan untuk akselerator papan semen dengan bahan baku fiber. CaCl2 merupakan akselerator yang sangat baik untuk pembuatan papan semen karena proses pengerasan papan semakin cepat dengan suhu hidarasi yang sangat baik. Dalam penelitian ini, akselerator berperan dalam menentukan sifat ketahanan patah (MOR). Interaksi antara akselerator dan rasio semen (Hakim dan Sucipto, 2009).

Maail, dkk (2006) bahwa core-kenaf dapat digunakan atau sesuai sebagai bahan baku dalam pembuatan papan semen-gypsum serta proporsi semen-gypsum dan pengerasan autoclave berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen-gypsum dari core-kenaf. Proporsi semen 60 dan gypsum 40 dengan waktu curing autoclave 8 jam menghasilkan sifat papan semen gypsum yang memenuhi semua parameter pengujian dari standar JIS A 5417- 1992 serta menjadikan proses pengerasan dengan autoclave lebih unggul dari curing konvensional selama 2 minggu. Melalui teknologi curing autoclave, proses pembuatan papan semen-gypsum dapat dilakukan dengan waktu yang lebih singkat dan produk papan semen-gypsum yang dihasilkan memiliki sifat fisis dan mekanis yang lebih baik.

(30)

METODE PENELITIAN

Lokasi dan Waktu

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Program Studi Kehutanan, FakultasKehutanan, Universitas Sumatera Utara.Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juli 2014 sampai Januari 2015.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin kempa dingin, ember, oven, timbangan elektrik, plat besi berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm, kotak kayu pencetak papan semen, Universal Testing Machine (UTM) merk Tensilon untuk uji sifat mekanis, plastik transparan 5 kg, saringan, kalifer, kamera digital, kalkulator,termos, gelas ukur dan thermometer untuk uji hidrasi, dan alat tulis. Sedangkan bahan yang digunakan adalah partikel limbah serutan pensil, semen portland, katalis kalsium klorida (CaCl2), dan air.

Prosedur penelitian

Persiapan Bahan Baku

Partikel serutan pensil terlebih dahulu disaring dengan saringan ukuran 30 mesh agar ukuran partikel yang digunakan menjadi seragam serta memisahkannya dari kotoran lainnya. Partikel yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel yang tertahan pada 30 mesh. Partikel kemudian dikeringkan hingga kadar air udara mencapai 7%. Selanjutnya partikel disimpan dalam plastik transparan dan ditutup rapat untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan papan semen.

(31)

Pengukuran Suhu Hidrasi

Pengukuranhidrasimerupakancara yang paling praktisuntukmengetahuikesesuaianbahanbaku (kayu) yang akandibuatmenjadipapan semen. Suhuhidrasimerupakansuhu yang

terjadiakibatreaksieksotermikantara semen dengan air.Semakintinggisuhuhidrasimakabahanbakutersebutsemakinbaikbahantersebutdi

gunakansebagaibahanbaku papan semen.

Mengacu pada penelitian Sibarani (2011) pengukurandilakukan dengan dimasukkan gelas ukur berisikancampuran adonan partikel,semen dan air dengan perbandingan 20 g (partikel): 200 g (semen): 100 g (air). Ditambahkan katalis

CaCl2 5% berdasarkan berat semen yaitu 10 g.

Termometerdimasukanlewatlubangdan harus segera tutuprapat agar tidakadapanas yang keluar.

Kenaikan suhu dicatat tiap jam selama 24 jam. Dalam periode 24 jam itu suhu maksimum (suhu hidrasi) tercapai pada jam tertentu. Setelah itu suhu akan turun kembali. Suhu hidrasi hasil pengukuran dibandingkan dengan standar LPHH-Bogor yaitu kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek. Pengujiannya dilakukan berdasarkan uji hidrasi, yaitu mengukur suhu maksimum yang terjadi pada saat reaksi antara semen, kayu dan air. Bila suhu maksimum lebih dari 41°C termasuk baik, 36°C– 41°C termasuk sedang dan kurang dari 36°C termasuk jelek.

Suhu maksimum dipergunakan sebagai ukuran dapat atau tidaknya suatu bahan dipakai sebagai bahan baku papan semen. Bahan baku yang memenuhi

(32)

standar suhu hidrasi dan terbaik yang akan digunakan sebagai bahan baku untuk penelitian ini.Ilustrasi pengukuran suhu hidrasi dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Ilustrasi pengukuran suhu hidrasi

Adapun prosedur pengukuran hidrasi adalah disediakan tabung reaksi, gelas ukur, termometer, danthermos es. Dicampur adonan yang berisikan partikel, semen, air dan katalis dengan empat macam adonan, yaitu: semen+air (2:1); semen+air+CaCl2 (2:1:0,1); semen+air+CaCl2+partikel (partikel yang tidak direndam) (2:1:0,2:0,1); semen+air+CaCl2+partikel (partikel yang sudah direndam dalam waktu 24 jam dengan air dingin) (2:1:0,2:0,1). Lalu dimasukkan ke dalam gelas ukur sesuai adonan seperti pada Gambar 1.Dimasukkan tabung reaksi ke dalam gelas ukur yang sudah berisi adonan, dimasukkan gelas ukur ke dalam thermos es. Diukur suhu hidrasi tiap jam selama 24 jam.

Kebutuhan bahan baku

Papan semen dibuat berukuran 25cm x 25cm x 1cm dengan kerapatan 1,2gr/cm3. Pembuatan papan semen ini dilakukan menggunakan sistem pengempaan dingin dengan tekanan rata-rata yang digunakan ±25-30 kg/cm2 selama 15 menit. Papan semen dibuat dengan variasi perbandingan semen : partikel adalah 75:25; 80:20; 85:15 dan 90:10 dengan penambahan 5% kalsium

Termometer Tabung Reaksi

Adonan

(33)

klorida (CaCl2) dari berat semen untuk mempercepat proses pengeringan papan semen dan air sebanyak 30% dari jumlah partikel ditambah semen.

Kebutuhan bahan baku untuk membuat satu buah papan semen adalah:

750 2 , 1 ) 1 25 25 ( 100

100_× _× _× _× ₌

Berat air yang diperlukan adalah:

225 750

100

30 _× ₌

Untuk mempercepat proses pengeringan dalam pembuatan papan semen, dilakukan penambahan katalis kalsium klorida (CaCl2) sebanyak 5% terhadap berat semen ke dalam adonan. Jumlah proporsi kebutuhan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan papan semen partikel dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 2.

Tabel 2. Proporsi bahan baku pembuatan papan

Perbandingan Semen : Partikel

Bahan Baku 75 : 25 80 : 20 85 : 15 90 : 10

Semen (gram) 562,5 600,0 637,5 675,0

Partikel (gram) 187,5 150,0 112,5 75,0

Katalis 5% (gram) 28,1 30,0 31,88 33,7

Air (gram) 225,0 225,0 225,0 225,0

Pembuatan Papan Semen a. Pengadonan

Bahan baku yang digunakan ditimbang sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan lalu dilakukan pencampuran partikel serutan pensil dengan semen hingga tercampur rata. Katalisator CaCl2 5% terlebih dahulu dilarutkan dalam air 225 gr kemudian dimasukkan ke dalam campuran sambil tetap diaduk hingga seluruh bahan baku tercampur homogen.

(34)

Adonan bahan baku dimasukkan ke dalam cetakan yang berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dan kerapatan 1,2 g/cm3dan dilakukan pengempaan dingin dengan tekanan 25 kg/cm2 selama 10 menit tanpa suhu kempa hingga ketebalan papan mencapai 1 cm. Setelah itu, lapik pada plat besi dikempa manual dengan mengencangkan baut pada keempat sisi plat besi selama 4 hari.

Pengkondisian

Papan yang dikeluarkan dari plat besi kemudian diovenkan selama 24 jam pada suhu 50˚C sampai kekerasan papan semen merata. Sebagai tahap pengerasan lanjutan, papan semen dikondisikan selama ±2 minggu pada suhu ruangan dengan tujuan agar kadar airnya seragam dan papan semen memiliki kekerasan yang cukup tinggi.

Pengujian Kualitas

Pengujian kualitas papan semen meliputi pengujian sifat fisis dan mekanis, yang mengacu pada standar pengujian JIS A 5414-1993. Hasil pengujian dari nilai rata-rata masing-masing contoh uji akan dicocokkan dengan standar JIS A 5414-1993. Parameter kualitas papan semen yang diuji untuk sifat fisis adalah kerapatan, kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal. Sedangkan untuk sifat mekanis adalah modulus elastisitas (MOE), modulus patah (MOR), dan keteguhan rekat (internal bond). Ukuran contoh uji sifat fisis dan mekanis disajikan pada Gambar 2.

(35)

Gambar 2. Pola pemotongan contoh uji

Keterangan :

A = contoh uji untuk kadar air dan kerapatan (10 cm x 10 cm x 1 cm ) B = contoh uji untuk MOE dan MOR (20 cm x 5 cm x 1 cm)

C = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal (5 cm x 5 cm x 1 cm) D = contoh uji keteguhan rekat internal (5 cm x 5 cm x 1 cm)

Pengujian sifat fisis

1. Kerapatan

Kerapatan papan semen merupakan suatu ukuran yang menyatakan bobot papan semen per satuan luas. Kerapatan erat hubungannya dengan kekuatan, makin tinggi kerapatan makin tinggi pula kekuatan papan. Semakin tinggi kerapatan lembaran papan akan menyebabkan semakin luas pula kontak antar partikel dengan perekatnya, sehingga akan dihasilkan kekuatan papan yang lebih tinggi pula. Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya, kemudian diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya dari 4 titik pengukuran untuk

25 cm

5 cm

5 cm 5 cm 20 cm

10 cm

25 cm

A C D

(36)

menghitung volume contoh uji. Kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara contoh uji, dengan menggunakan rumus:

Keterangan:

ρ = kerapatan (g/cm³)

B= berat contoh uji kering udara (g) V= volume contoh uji kering udara (cm³)

2. Kadar air

Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air di dalam bahan yang dinyatakan dalam persen. Papan semen mengandung air hidrat, air gel, air kapiler dan air permukaan. Air hidrat merupakan air yang terikat pada senyawa hidrat, air gel ialah air yang mengisi pori-pori semen, air kapiler merupakan air yang mengisi pori-pori kapiler yang tersebar di seluruh pasta dan air permukaan adalah air yang terdapat dipermukaan pasta semen.

Penetapan kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal contoh uji dengan berat setelah dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103±2 ºC. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm.Setelah dioven, contoh uji ditimbang dan dioven lagi selama beberapa jam hingga beratnya konstan (BKO). Kadar air papan dihitung dengan rumus:

Keterangan: KA= kadar air (%)

B₀= berat awal contoh uji (g) B₁= berat kering oven contoh uji (g)

3. Daya serap air

= ρ

V B

KA = 100%

1 1

0− ×

B B B

(37)

Daya serap air menunjukkan kemampuan papan semen untuk menyerap air dalam jangka waktu tertentu. Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat contoh uji sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 dan 24 jam. Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Contoh uji ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan B1, kemudian dilakukan pengukuran berat setelah perendaman selama 2 jam dan dilanjutkan perendaman selama 22 jam untuk pengukuran kedua. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus:

Keterangan:

DSA= daya serap air (%)

B₁= berat contoh uji sebelum perendaman (g) B₂= berat contoh uji setelah perendaman (g)

4. Pengembangan Tebal

Pengembangan tebal menunjukkan besarnya nilai pertambahan tebal papan semen setelah direndam dalam air. Air yang mengisi pori semen dan pori-pori kapiler yang tersebar di seluruh pasta akan berpengaruh terhadap nilai pengembangan tebal. Pengembangan tebal berhubungan erat dengan ikatan semen dengan bahan baku, semakin baik ikatannya, semakin kecil pengembangan tebalnya.

Perhitungan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 dan 24 jam.Sampel diukur tebalnya pada tiap sudut dengan menggunakan kaliper. Lalu sampel direndam dalam air selama 2 jam. Setelah 2 jam sampel diukur kembali sudut-sudutnya. Sampel kemudian direndam lagi selama 22 jam dan diukur kembali tebalnya.

DSA = 100%

1 1

2 − ×

B B B

(38)

Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Pengembangan tebal dihitung dengan rumus:

Keterangan:

TS= pengembangan tebal (%)

T₁= tebal contoh uji sebelum perendaman (g) T₂= tebal contoh uji setelah perendaman (g)

Pengujian sifat mekanis

1. Modulus lentur

Modulus lentur (MOE) menunjukkan ukuran ketahanan papan menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifat ini sangat penting jika papan digunakan sebagai bahan konstruksi. Rumus yang digunakan adalah:

Keterangan:

MOE = modulus elastisitas (kg/cm2)

ΔP = beban sebelum proporsi (kg) L = jarak sangga (15 cm)

ΔY = lenturan pada beban sebelum batas proporsi (cm) b = lebar contoh uji (cm)

h = tebal contoh uji (cm) 2. Modulus patah

Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE. Contoh uji berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm. Skema pengujian disajikan pada Gambar 3:

TS = 100%

1 1

2− ×

T T T Y bh PL MOE ∆ ∆ = ₃ 3

4 h b Beban Contoh uji L Penyangga l

(39)

Gambar 3. Cara pembebanan pengujian MOE dan MOR

Keterangan :

L = panjang contoh uji l= jarak sangga (15 cm) h = tebal contoh uji b = lebar contoh uji

Modulus patah (MOR) adalah sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah.

Rumus yang digunakan adalah:

Keterangan:

MOR = modulus patah (kg/cm2) P = beban maksimum (kg) L = jarak sangga (15 cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)

3. Keteguhan rekat

Keteguhan rekat internaldiperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji papan semen dengan perekat epoksi pada balok besi kemudian didiamkan terlebih dahulu selama 24 jam sebelum contoh uji ditarik secara berlawanan. Namun, contoh uji yang akan digunakan terlebih dahulu diukur panjang dan lebarnya untuk memperoleh luas permukaan contoh uji.Pengujiannya dapat dilakukan seperti pada Gambar 4 berikut:

2 3

bh PL MOR=

(40)

Sumber: instron.com

Gambar 4. Pengujian keteguhan rekat internal

Berdasarkan Gambar 4, skema pengujian adalah beban tarikan diaplikasikan secara vertikal pada kedua bagian permukaan papan. Pengukuran beban maksimum dilakukan pada saat sampel uji mengalami kerusakan. Pada pengujian ini kecepatan beban tarikan sekitar 20 mm/menit. Selanjutnya data-data pengukuran dimasukkan ke dalam rumus berikut:

Keterangan:

P= beban tarikan maksimum pada saat sampel rusak (N) b = lebar sampel (mm)

L= panjang sampel (mm)

Analisis Data

Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap ( RAL ). Percobaan yang dilakukan merupakan faktor tunggal dengan perlakuan perbandingan rasio semen dengan partikel 4 taraf yaitu 75:25 ; 80:20 ; 85:15 ; 90:10. Contoh uji dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Sehingga jumlah contoh uji adalah 12 satuan percobaan. Model statistik yang digunakan adalah :

ij i ij

Y

=

µ

+

τ

+

ε

Keterangan :

Yij = respon pengaruh rasio semen dan partikel terhadap kualitas papan semen pada taraf ke-i ulangan ke-j

µ = rataan umum

τ

= pengaruh rasio semen:partikel taraf ke-i

ε

= galat pada perbandingan ke-iulangan ke-j

i = rasio semen:partikel (75:25, 80:20, 85:15 dan 90:10)

bL P Rekat

(41)

j = ulangan (1, 2 dan 3)

Hipotesis yang akan digunakan adalah:

H0 = rasio rasio semen dan partikel serutan pensil tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kualitas papan semen partikel.

H1 = rasio rasio semen dan partikel serutan pensil memberikan pengaruh yang nyata terhadap kualitas papan semen partikel.

Pengaruh dari faktor perlakuan yang dicoba untuk diketahui dengan melakukan analisis keragaman dengan kriteria uji:

a. jika F hitung <F tabel, maka H0 diterima b. jika F hitung >F tabel, maka H1 diterima.

Taraf perlakuan yang berpengaruh nyata atau signifikan di antara faktor perlakuan dapat diketahui dengan melanjutkan pengujian menggunakan Uji BedaNyata Terkecil (Least Significance Different) pada taraf kepercayaan 5%.

(42)

Bagan alir penelitian papan semen partikel dari limbah serutan pensil dapat dilihat pada Gambar 5 :

↓

Gambar 5. Bagan alir penelitian

Persiapan bahan baku

Pengukuran suhu hidrasi pada empat perlakuan yaitu : 1. Semen + Air

2. Semen + Air + CaCl2

3. Semen +Air + CaCl2 + Partikel tanpa perendaman

4. Semen +Air + CaCl2 + Partikel dengan perendaman 24 jam

Pengadonan semen : partikel (75:25; 80:20; 85:15; 90:10) dengan penambahan katalis CaCl2 5% dari berat semen dan air 30% dari jumlah semen + partikel

Pembentukan lembaran dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 1cm

Pengempaan tanpa suhu dengan tekanan 25–30 kg/cm3 selama 10 menit

Pengempaan manual selama 4 hari

Pengeringan dalam oven selama 24 jam dengan suhu 50oC

Pengkondisian pada suhu ruangan ± 2 minggu

Pemotongan contoh uji

Pengujian kualitas sifat fisis dan mekanis papan semen partikel sesuai standar JIS A 5414-1993

Bahan baku yang digunakan adalah bahan yang suhu hidrasinya paling tinggi dan paling ekonomis yaitu semen + air + CaCl2 + partikel tanpa perendaman

(43)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran Suhu Hidrasi

Suhu hidrasi adalah suhu yang terjadi akibat reaksi eksotermik antara semen dan air. Nilai suhu hidrasi merupakan salah satu indikator kesesuaian kayu sebagai bahan baku papan semen partikel. Dalam pembuatan papan semen, zat ekstraktif mempengaruhi suhu dan waktu hidrasi. Zat ekstraktif dapat menghambat pengerasan semen (memperlambat hidrasi semen), maka dengan penambahan katalis dapat mempercepat hidrasi semen.

Semakin tinggi suhu hidrasi dan semakin cepat waktu pengerasan maksimum, maka jenis partikel tersebut semakin cocok digunakan sebagai bahan baku papan semen partikel. Suhu hidrasi diukur setiap jam dalam waktu 0-24 jam. Hubungan antara suhu hidrasi semen disajikan pada Gambar 6, sedangkan data hasil pengukuran suhu hidrasi dapat dilihat pada Lampiran 1.

(44)

Gambar6. Grafik suhu hidrasi Keterangan :

SA : Semen + Air

SAK : Semen + Air + Katalis

SAKPTD : Semen + Air + Katalis + Partikel Tidak Direndam SAKPD : Semen + Air + Katalis + Partikel Direndam

Gambar 6 menunjukkan bahwa suhu hidrasi tertinggi adalah untuk campuran semen + air + katalis (44,5°C) dicapai dalam waktu 9 jam, sedangkan suhu terendah untuk campuran semen + air + katalis + partikel basah (30°C ) dicapai dalam waktu 0-1 jam. Suhu hidrasi maksimum adonan papan semen partikel dan waktu yang dicapai pada setiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Suhu hidrasi tertinggi dan waktu pencapaian

Perlakuan Suhu hidrasi maksimum (°C) Waktu mencapai suhu hidrasi maksimum (jam)

SA (Semen + Air) 44,00 16

SAK (Semen + Air + Katalis) 44,50 9

SAKPTD (Semen + Air + Katalis + Partikel Tidak Direndam) 41,50 14

SAKPD (Semen + Air + Katalis + Partikel Direndam) 41,00 22

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Suhu ( ̊ C ) Waktu (jam) SA SAK SAKP SAKPB

> 41̊C = baik 36-41̊C = sedang <36̊C = buruk

(45)

Hasil perhitungan suhu hidrasi pada campuran semen + air dan semen + air + katalis dapat dilihat pada Tabel 3 bahwa SAK memiliki suhu hidrasi tertinggi dengan waktu pencapaian tercepat, yaitu suhu 44,5°C pada waktu 9 jam sedangkan suhu 44°C pada waktu 16 jam pada SA. Hal ini menunjukkan penambahan katalis mempengaruhi waktu pengerasan semen. Menurut Setiadhi (2006) pemakaian katalisator untuk mempercepat proses pengerasan atau pengeringan dan memperkuat daya rekat semen.

Berdasarkan Gambar 6 dapat dilihat bahwa suhu tertinggi SAKP tidak jauh berbeda dengan SAKPB, namun waktu yang dicapai cukup jauh berbeda. Suhu hidrasi SAKP mencapai 41,5°C pada waktu ke-14 jam sedangkan SAKPB mencapai 41°C pada waktu ke-22 jam. Hal ini berarti perlakuan partikel dengan perendaman lebih lama dan nilai yang didapat lebih rendah dibanding dengan perlakuan tanpa perendaman.Berbeda dengan penelitian Armaya (2012), partikel bambu hitam yang direndam mencapai suhu hidrasi tertinggi pada jam ke-4 dan yang tanpa perendaman pada jam ke-5. Hal ini berarti perendaman partikel mempengaruhi kecepatan papan semen untuk mengeras.

Suhu hidrasi berdasarkan standar LPHH-Bogor dalam (Kamil,1970) yaitu bila suhu maksimum lebih dari 41°C termasuk baik, 36°C - 41°C termasuk sedang dan kurang dari 36°C termasuk jelek. Berdasarkan standartersebut maka disimpulkan bahwa jenis partikel serutan pensil yang dipakai dalam penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan papan semen karena karena dikategorikan baik, dengan suhu hidrasi maksimumnya mencapai 41,5°C. Partikel serutan pensil yang digunakan pada penelitian ini adalah partikel yang tidak

(46)

direndam, karena menghasilkan suhu hidrasi lebih tinggi danwaktu yang lebih cepat dibandingkan dengan partikel yang direndam.

Sifat Fisis Papan Semen Kerapatan

Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau dengan kata lain menunjukkan banyaknya massa zat per satuan volume. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan semen berbeda pada setiap variasi rasio bahan (semen : partikel).

Nilai rata-rata kerapatan yang diperoleh berkisar antara 0,52 g/cm3 -0,96 g/cm3. Kerapatan tertinggi papan semen terdapat pada papan dengan rasio semen : partikel(75:25) dengan nilai sebesar 0,96 g/cm3, sedangkan kerapatan papan semen terendah terdapat pada papan dengan rasio semen : partikel (85:15) dengan nilai sebesar 0,52 g/cm3. Perbedaan nilai rata-rata kerapatan papan semen padamasing-masing perlakuan dapat dilihat pada Gambar 7 dan Lampiran 2.

JIS A 5417-1992 K ≥ 0,8 g/cm3

(47)

Gambar 7. Grafik kerapatan papan semen dari limbah serutan pensil

Nilai kerapatan yang diperoleh secara keseluruhan tidak mencapai target kerapatan yang telah ditetapkan yaitu 1,2 g/cm3. Hasil ini serupa dengan penelitian yang dilakukan Sulastiningsih (2000) mengenai papan semen partikel.Hal ini terjadi dikarenakan tebal papan semen yang dihasilkan rata-rata mencapai 1,5 cm sementara tebal yang ditargetkan adalah 1 cm. Akibatnya volume papan semen menjadi lebih besar sehingga kerapatan yang dihasilkan juga besar dan tidak mencapai target. Hal ini juga sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan Bakri dan Sanusi (2006) yang menyatakan bahwa nilai kerapatan papan semen yang rendah disebabkan karena ketebalan papan semen melebihi target ketebalan yang telah ditetapkan.

Berdasarkan nilai kerapatan yang diperoleh, semakin tinggi kadar semen yang digunakan semakin rendah nilai kerapatan yang dihasilkan, begitu juga sebaliknya semakin tinggi jumlah partikel yang digunakan maka kerapatan yang dihasilkan semakin tinggi.Penggunaan kadar semen yang terlalu tinggidiikuti dengan penurunan nilai kerapatan papan semen yang dihasilkan.Hal ini tidak

0,96

0,63

0,52

0,77

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

75;25 80;20 85;15 90;10

(kg

(48)

15,36 8,66 3,40 9,95 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

75;25 80;20 85;15 90;10

K a d a r A ir (%) Rasio semen:partikel

serupa dengan penelitian (Fortuna, 2009) yang menyatakan meningkatnya kadar semen menyebabkan ikatan antara partikel dengan semen dalam papan semakin erat, keadaan ini mengakibatkan kerapatan papan semakin tinggi.

Berdasarkan standar JIS A 5417-1992, papan semen dengan perbandingan 75:25 dinyatakan lulus syarat uji yang mensyaratkan nilai kerapatan minimal 0,8 g/cm3. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa kerapatan papan semen tidak berpengaruh nyata pada semua variasi rasio semen:partikel (Lampiran 7).

Kadar Air

Kadar air merupakan salah satu sifat fisis dari bahanstruktural yang menunjukkan besarnya kandungan air di dalam bahan yang dinyatakan dalam persen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rata-rata kadar air papan semen berkisar antara 3,40 %-15,36 %.

Kadar air tertinggi papan semen terdapat pada papan dengan rasio semen : partikel (75:25) yaitu 15,36 %. Sedangkan kadar air terendah papan semen terdapat pada papan dengan rasio semen : partikel (85:15) yaitu 3,40%. Perbedaan rata-rata kadar air papan semen dapat dilihat pada Gambar 8 dan Lampiran 3.

JIS A 5417-1992 KA <16 %

(49)

Gambar 8. Grafik kadar air papan semen dari limbah serutan pensil

Nilai kadar air yang tertinggi pada Gambar 8 adalah 15,36% yang diperoleh dari rasio semen dan partikel (75:25). Hal ini dikarenakan rendahnya kadar semen yang digunakan pada perbandingan ini sehingga partikel serutan pensil yang sifatnya volumenous tidak bisa diikat secara maksimal oleh semen. Hal ini menyebabkan banyaknya rongga-rongga kosong yang tercipta diantara partikel sehingga air yang terkandung didalam papan semen juga semakin tinggi.Setiawati (2000) menjelaskan bahwa kadar air papan semen partikel bambu juga berhubungan dengan sifat dasar bahan bahu yang dipergunakan yaitu sifat higrokopis.

Kadar air terendah dihasilkan dari rasio bahan baku 85:15 dengan kadar air rata-rata 3,40%. Hal ini terjadi karena pada perlakuan tersebut rasio semen lebih banyak dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Semakin banyak kandungan semen maka semakin banyak bahan partikel yang dapat diikat oleh semen yang secara langsung dapat meminimalisasi ruang kosong pada papan. Hal ini tidak serupa dengan pendapat Wahyuningsih (2011) yang menyatakan bahwa semakin tinggi nilai kerapatan suatu papan partikel maka kadar air yang terkandung di dalamnya pun akan semakin rendah. Papan semen dengan rasio semen : partikel (75:25) memiliki nilai kerapatan tertinggi yaitu 0,96 kg/cm3 dan memiliki kadar air tertinggi pula yaitu 15,36%.

Sedangkan kerapatan terendah terdapat pada rasio semen : partikel (85:15) yaitu 0,52 kg/cm3dan memiliki kadar air terendah yaitu 3,40%. Kerapatan yang tinggi dihasilkan dari hubungan antara partikel satu dengan lainnya yang

(50)

berikatan dan berat semen lebih banyak mengisi ruang kosong yang ada sehingga meminimalisir adanya ruang atau rongga di dalam partikel. Jika kadar semen yang digunakan semakin tinggi (perbandingan 85:15 dan 90:10), maka nilai kadar air yang dihasilkan akan cenderung meningkat. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Hendrik (2005) yang menyatakan nilai rata-rata kadar air papan semen partikel hasil penelitian semakin meningkat dengan bertambahnya semen tersubsitusi. Setiawati (2000) juga menambahkan bahwa kadar air papan semen partikel bambu juga berhubungan dengan sifat dasar bahan yang dipergunakan yaitu sifat higrokopis.

Berdasarkan standar JIS A 5417-1992, papan semen dengan semua variasi perbandingan semen:partikel dinyatakan lulus syarat uji yang mensyaratkan nilai kadar air maksimal 16%. Hasilsidik ragam menunjukkan bahwa kadar air papan semen tidak berpengaruh nyata pada semua variasi rasio semen:partikel (Lampiran 8).

Daya Serap Air

Daya serap air (DSA) merupakan kemampuan papan untuk menyerap air dalam jangka waktu tertentu. Pengujian daya serap air dilakukan setalah contoh uji direndam selama 2 jam dan 24 jam. Hasil pengujian daya serap air pada papan semen menunjukkan bahwa nilai daya serap air pada 2 kondisi tersebut berbeda.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai daya serap air papan semen setelah perendaman selama 2 jam untuk papan semen masing-masing berkisar 16,34%-22,05%, sedangkan daya serap air papan semen setelah perendaman selama 24 jam masing-masing berkisar 22,86%-36,77%. Kondisi ini menunjukkan

(51)

16,92 _16,34 22,05 17,98 30,13 36,77 30,81 22,86 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

75;25 80;20 85;15 90;10

A (

Rasio semen:partikel

DSA 2JAM DSA 24JAM bahwa papan semen berbahan limbah serutan pensil bersifat higroskropis, sehingga mudah untuk menyerap air. Perbedaan rata-rata kadar air papan semen dapat dilihat pada Gambar 9 dan Lampiran 4.

Gambar 9. Grafik daya serap air papan semen dari limbah serutan pensil

Besarnya nilai daya serap air yang diperoleh dipengaruhi oleh kerapatan papan itu sendiri.Nilai kerapatan yang rendah pada rasio 85:25 menyebabkan papan semen yang dihasilkan kurang padat sehingga papan lebih mudah menyerap air. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sastradimadja (1998) yang menyatakan bahwa besarnya kerapatan akan mempengaruhi nilai penyerapan air.

Pada daya serap air 2 jam lebih rendah nilainya daya serap air 24 jam disebabkan lamanya perendaman air sehingga mengakibatkan banyaknya air yang masuk melalui pori-pori papan semen tersebut. Dalam penelitian Armaya (2012) menyatakan karena lamanya perendaman air sehingga mengakibatkan banyaknya air yang masuk melalui pori-pori papan semen tersebut sehingga partikel kurang padat sehingga menyebabkan adanya rongga di dalam papan yang memudahkan penyerapan air.

DSA 24 jam memilikinilai tertinggi pada perbandingan 90:10. Hal ini sesuai dengan pernyataan Prayitno (1995) bahwa semakin tinggi kadar semen

(52)

yang digunakan maka nilai daya serap air semakin menurun karena rasio semen yang sedikit menyebabkan sulitnya semen mengikat partikel. Lapisan semen yang tercipta juga mempengaruhi nilai daya serap air papan semenyang dihasilkan. Sarwono (1998) dalam Kumoro (2007) menyatakan bahwa lapisan perekat semen yang tebal membentuk daya adhesi antar perekat semen dengan partikel dan daya kohesi antar partikel semakin kuat, akibatnya air sukar menembus lapisan semen yang tebal dan struktur papan semen partikel yang rapat.

Hasilsidik ragam menunjukkan bahwa perbedaaanrasio semen dengan partikel 75:25, 80:20, 85:15, dan 90:10 tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai DSA yang dihasilkan (Lampiran 9 dan 10). Pada standar JIS A 5417-1992 tidak mensyaratkan nilai pengujian DSA.

Pengembangan Tebal

Pengembangan tebal papan semen merupakan sifat fisis untuk mengukur kemampuan papan menjaga stabilitas dimensinya selama direndam dalam air pada selang waktu 2 jam dan 24 jam. Semakin tinggi nilai pengembangan tebal maka semakin rendah kestabilan dimensinya, demikian pula sebaliknya. Pengukuran pengembangan tebal papansemen dilakukan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam.

Hasil pengujian pengembangan tebal pada waktu 2 jam berbeda dengan 24 jam. Nilai pengembangan tebal setelah perendaman selama 2 jam berkisar antara

(53)

3,31 2,06 0,76 0,75 7,43 4,83 1,71 1,18 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

75;25 80;20 85;15 90;10

P T (%) Rasio semen:partikel PT 2JAM PT 24JAM 0,75% - 3,31%, sedangkan nilai pengembangan tebal setelah perendaman 24 jam berkisar antara 1,18% - 7,43%. Rekapitulasi rata-rata nilai pengembangan tebal papan semen partikel dapat dilihat pada Gambar 10 serta data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 5.

Gambar 10. Grafik pengembangan tebal papan semen dari limbah serutan pensil

Pengembangan tebal yang terjadi berkaitan dengan sifat ketidakstabilan dimensi papan semen. Semakin besar pengembangan tebal, maka papan yang dihasilkan mempunyai tingkat kestabilan yang rendah. Pengembangan tebal yang terjadi pada papan semen juga erat kaitannya dengan daya ikat antara partikel dengan semen yang berfungsi sebagai perekat. Ikatan yang kuat antara semen dan partikel akan menghambat terjadinya pengembangan tebal pada papan semen.

Nilai pengembangan tebal 2 jam lebih rendah daripada nilai pengembangan tebal 24 jam. Hal disebabkan semakin lama perendaman air maka semakin banyak air yang masuk melalui pori-pori papan semen tersebut. Hal ini senada diperolah dalam penelitian Armaya (2012),perendaman 24 jam lebih tinggi pengembangan tebalnya dibandingkan dengan perendaman 2 jam. Semakin lama

JIS A 5417-1992 PT < 8,3 %

(54)

perendaman air maka semakin banyak air yang masuk melalui pori-pori papan semen tersebut sehingga partikel menjadi kurang padat.

Berdasarkan Gambar 10dapat dilihat bahwa nilai pengembangan tebal tertinggi pada perendaman 2 jam dan 24 jam terdapat pada rasio rasio semen dan partikel 75:25 dengan nilai berturut-turut 3,31% dan 7,43%. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Arief (2012) dalam penelitiannya mengenai papan semen, yang menjelaskan bahwa semakin tinggi rasio fiber maka semakin tinggi pula pengembangan tebal yang terjadi begitu sebaliknya.

Nilai pengembangan tebal terendah pada perendaman 2 jam dan 24 jam terdapat pada rasio semen dan partikel 90:10 dengan nilai berturut-turut 0,75% dan 1,18%. Rendahnya nilai pengembangan tebal tersebut erat kaitannyadengan daya ikat antara partikel dengan semen yang berfungsi sebagai perekat. Ikatan yang kuat antara semen dan partikel pada rasio 90:10 akan menyebabkan kemampuan papan tersebut dalam menyerap air menjadi lebih berkurang. Hal ini sesuai dengan pernyataan Blankenhorn,dkk (1991)bahwa pengembangan tebal berhubungan erat dengan ikatan semen dan bahan baku, semakin baik ikatan yang tercipta maka semakin kecil pengembangan tebalnya. Pasaribu (1987) menambahkan struktur papan yang lebih padat akan menyerap air dari lingkungan lebih sedikit dibanding struktur lembaran yang kurang padat, sehingga nilai pengembangan tebal papan semen partikel akan lebih rendah.

Berdasarkan standar JIS A 5417-1992, nilai pengembangan tebal rata-rata papan semen seluruh contoh uji dinyatakan memenuhi standar dengan ketentuan nilai <8,3%. Hasilsidik ragam menunjukkan bahwa pengembangan tebal papan

(55)

132,56

643,59

482,46 522,24

0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00

75;25 80;20 85;15 90;10

(

²)

Rasio semen:partikel

semen setelah perendaman selama 2 jam dan 24 jam tidak berpengaruh nyata pada semua rasio semen:partikel (Lampiran 11 dan 12).

Sifat Mekanis Papan Semen Modulus Lentur

Modulus lentur (MOE) merupakan ukuran ketahanan papan semen menahan beban sebelum patah (sampai batas proporsi). Semakin tinggi nilai keteguhan lentur, maka semakin elastis papan tersebut. Sifat ini erat hubungannya dengan kemampuan papan semen untuk dijadikan bahan konstuksi bangunan. Hasil pengujian MOE dapat dilihat pada Gambar 11 dan Lampiran 6.

JIS A 5417-1992 MOE >24.000 kg/cm2

(56)

Gambar 11. Grafik modulus lentur papan semen dari limbah serutan pensil

Berdasarkan Gambar 11, menunjukkan bahwa nilai MOE tertinggi papan semen terdapat pada perbandingan 80:20 dengan nilai 643,59 kg/cm2. Sedangkan nilai terendah terdapat pada papan semen perbandingan 75:25 dengan nilai 132,56 kg/cm2.Hal ini menunjukkan bahwa kualias papan semen pada rasio rasio 80:20 lebih baik dibandingkan dengan rasio lainnya. Rasio semen yang lebih tinggi akan cenderung meningkatkan ikatan partikel dan semen. Hasil tersebut berbeda dengan penelitian yang dilakukan Dewi (2003) yang menyatakan bahwa nilai MOE papan semen partikel pada penelitiannya cenderung menurun seiring dengan meningkatnya semen tersubstitusi.

Salah satu faktor yang mempengaruhi sifat nilai MOE adalah kadar air. Pada nilai kadar air, semakin tinggi nilai kadar air maka semakin rendah nilai MOE sehingga nilai MOE berbanding terbalik dengan nilai kadar air. Selain itu, rendahnya kadar semen yang digunakan yaitu 75% tidak mampu mengikat serutan pensil yang bersifat volumenous secara sempurna. Hal ini mengakibatkan kekuatan lentur papan semen yang dihasilkan sangat rendah. Hal ini sesuai dengan penelitian Moslemi dan Pfister (1987) yang menyatakan bahwa keberadaan semen yang sedikit akan menyebabkan rendahnya ketahanan lentur papan semen.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tinggi rendahnya nilai MOE terletak pada rasio semen dan partikel yang digunakan. Pada Gambar 11 menunjukkan bahwa pada perlakuan dengan rasio semen lebih banyak memiliki nilai MOE yang lebih tinggi. Rasio semen yang lebih tinggi akan cenderung

(57)

meningkatkan ikatan antar partikel dan semen (aksi bersikunci) pada saat pengempaan sehingga meningkatkan kekuatan lentur papan dalam menahan tekanan atau beban. Menurut Ellyawan dan Wibowo (2008) pengaruh rasio pemadatan yang bertambah besar meningkatkan kekuatan atau elastisitas terhadap beban lengkung.Hal ini disebabkan kepadatan semakin meningkat dan jumlah rongga berkurang sehingga meningkatkan kekuatan material.

Berdasarkan standar JIS A 5417-1992, nilai rata-rata MOE yang diperoleh pada masing-masing rasio dinyatakan tidak memenuhi standar, yang mensyaratkan nilai MOE >24.000 kg/cm2. Rendahnya nilai MOE yang dihasilkan dipengaruhi oleh nilai kerapatan papan semen (0,52 g/cm3 -0,96 g/cm3) yang tidak mencapai target kerapatan yaitu 1,2 g/cm3. Hal ini mengakibatkan ikatan partikel serutan pensil dengan kadar semen yang digunakan menjadi kurang kompak sehingga papan semen yang dihasilkan memiliki kepadatan yang kurang. Hasilsidik ragam (Lampiran 13) menunjukkan bahwa sifat mekanik MOE tidak berpengaruh nyata pada semua variasi rasio semen:partikel.

Modulus Patah

Modulus patah (MOR) papan semen merupakan sifat mekanis yang menunjukkan kekuatan material dalam menahan beban yang bekerja terhadapnya. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa nilai MOR untuk papan semen berkisar 6,69 kg/cm2 – 18,86 kg/cm2. Hasil uji MOR dapat dilihat pada Gambar 12 dan Lampiran 6.

JIS A 5417-1992 MOR >63 kg/cm2

(58)

6,69 18,86 11,62 11,60 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00

75;25 80;20 85;15 90;10

N ila i M O R ( k g /c m ²) Rasio semen:partikel

Gambar 12. Grafik modulus patah papan semen dari limbah serutan pensil

Berdasarkan Gambar 12, menunjukkan bahwa nilai MOR terbesar papan semen terdapat pada perbandingan rasio 80:20 dengan nilai 18,86 kg/cm2. Hal ini dipengaruhi oleh kemampuan papan semen dalam menahan beban maksimum pada rasio ini lebih tinggi dibandingkan rasio lainnya. Selain itu, rasio semen juga memberikan pengaruh terhadap peningkatan nilai MOR papan semen. Fortuna (2009) menjelaskan bahwa peningkatan kadar semen yang digunakan mengakibatkan nilai MOR yang dihasilkan juga meningkat karena semakin banyak partikel serutan pensil yang dapat diikat oleh semen tersebut.

Bakri dan Sanusi (2006) juga menjelaskan bahwa papan semen yang mempunyai proporsi semen lebih banyak akan bersifat lebih kuat, sehingga kemampuan papan dalam menahan beban akan lebih besar. Tinggi rendahnya nilai MOR pada papan semen berhubungan dengan rasio bahan yang digunakan. Semakin tinggi rasio semen maka semakin tinggi nilai MOR. Kandungan semen yang tinggi akan meningkatkan ikatan rekat antar bahan penyusun papan semen sehingga kekuatan papan semen dalam menahan beban/tekanan semakin tinggi.

(59)

4,77 8,85 7,76 7,38 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 IB (kg /c m 2)

Hasil penelitian Fernandez and Vanessa (1996) tentang ikatan antara semen dan papan dari perlakuan limbah air dan kertas daur ulang menunjukkan bahwa semakin tinggi isi semen pada papan maka semakin besar gaya yang diperlukan papan semen sebelum patah.

MOR terkecil terdapat pada perbandingan rasio 75:25 dengan nilai 6,69 kg/cm2. Rendahnya nilai MOR tersebut dipengaruhi oleh rendahnya kadar semen yang digunakan yang menyebabkan kekuatan papan semen menjadi berkurang.

Berdasarkan standar JIS A 5417-1992, nilai keteguhan patah papan semen seluruh contoh uji dinyatakan tidak memenuhi standar, yang mensyaratkan nilai MOR > 63 kg/cm2. Hasilsidik ragam MOR menunjukkan bahwa MOR tidak berpengaruh nyata pada berbagai variasi rasio semen : partikel (Lampiran 14).

Keteguhan Rekat

Keteguhan rekat (IB) merupakan salah satu sifat mekanis dari papan semen menunjukkan besarnya nilai daya rekat dan ikatan antar bahan penyusun yang dipadukan untuk membentuk papan semen. Menurut Bowyer,dkk(2003) keteguhan rekat internal merupakan pengujian yang penting untuk pengendalian kualitas karena menunjukkan kemampuan blending, pembentukan lembaran, dan proses pengempaan.Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai keteguhan rekat terbesar papan semen adalah 8,85 kg/cm2 sedangkan yang terkecil adalah 4,77 kg/cm2. perbedaan hasil pengujian keteguhan rekat papan semen dapat dilihat pada Gambar 13 dan Lampiran 6.

(60)

Gambar 13. Grafik keteguhan rekat papan semen dari limbah serutan pensil

Papan semen yang dihasilkan dari rasio 80:20 adalah papan semen yang memiliki daya ikat paling baik.Hal ini menunjukkan bahwa tinggi rendahnya keteguhan rekat internal papan semen dipengaruhi oleh rasio semen dan partikel yang digunakan. Semakin banyak kadar semen yang digunakan maka semakin baik keteguhan rekat yang dihasilkan. Menurut Fortuna (2009) karena adanya peningkatan kadar semen yang digunakan maka nilai IB semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh ikatan adhesi antara partikel dengan semen semakin kuat. Karena kekompakan ikatan antara partikel dengan semen semakin erat sehingga nilai keteguhan rekat permukaan papan semen semakin stabil.

Papan semen yang dihasilkan dari rasio 75:25 adalah papan semen yang memiliki daya ikat terendah. Hal ini menunjukkan bahwa tinggi rendahnya keteguhan rekat papan semen tergantungpada variasi rasio semen dan partikel yang digunakan. Semakin banyak semen yang digunakan maka keteguhan rekatnya semakin baik dan sebaliknya.

Semen yang digunakan sebagai bahan perekat berfungsi untuk memberikan ikatan yang kuat antara semen dan partikel pada papan semen sehingga dapat meningkatkan kualitasnya. Menurut Sulastiningsih,dkk (2000)

(61)

produk komposit yang menggunakan semen sebagai bahan perekat memiliki daya tahan lebih baik daripada gabungan produk lain dengan perekat organik, karena semen dapat meningkatkan ketahanan papan dari jamur, api dan panas.

Pada standar JIS A 5417-1992, nilai keteguhan rekat internal papan semen tidak dipersyaratan. Hasilsidik ragam keteguhan rekat menunjukkan bahwa keteguhan rekat papan semen tidak berpengaruh nyata pada berbagai perbandingan variasi semen : partikel (Lampiran15).

Rekapitulasi Sifat Fisis &Mekanis Papan Semen

Hasil rekapitulasi sifat fisis dan mekanis papan semen dari limbah serutan pensil yang dilakukan di laboratorium dengan rasio semen dan partikel 75:25; 80:20; 85:15 serta 90:10 dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Rekapitulasi sifat fisis dan mekanis papan semen dari serutan pensil Rasio

(semen: partikel)

Kerapatan (g/cm3)

KA (%)

PT (%) DSA(%) MOE

(kg/cm2)

MOR (kg/cm2)

IB (kg/cm2) 2 jam 24 jam 2 jam 24jam

75:25 0,96 15,36 3,31 7,43 16,92 30,13 132,56 6,69 4,77

80:20 0,63 8,66 2,06 4,83 16,34 36,77 643,59 18,86 8,85

85:15 0,52 3,40 0,76 1,71 22,05 30,81 482,46 11,62 7,76

90:10 0,77 9,95 0,75 1,18 17,98 22,86 522,24 11,60 7,38

JIS A

5417-1992

>0,8 <16 <8,3 - >24.000 >63 -

Keterangan : *memenuhi standar JIS A 5417-1992

Berdasarkan hasil rekapitulasi nilai sifat fisis dan mekanis papan semen partikel serutan pensil, perlakuanrasio semen dan partikel terbaik adalah 75:25

(62)

pengembangan tebal. Sementara perlakuan rasio yang lain hanya kadar air dan pengembangan tebal yang memenuhi standar JIS A 5417-1992.

(63)

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Rasio semen : partikel limbah serutan pensil tidak berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen dari limbah serutan pensil. Perlakuan yang terbaik adalah rasio semen : partikel (75:25).

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan perlakuan pendahuluan perendaman dengan alkali dalam penanganan bahan baku dalam rangka meningkatkan kekuatan fisis dan mekanis papan semen partikel serutan pensil.

(1)

Lampiran 2. Data kerapatan papan semen partikel

Semen:Partikel Berat (gr) Panjang (cm) Lebar (cm) Tebal (cm) Kerapatan (gr/cm2)

Rata" Kerapatan

75:25

179,50 10,34 11,33 1,62 0,95

130,60 10,37 9,96 1,40 0,90 0,96

163,38 10,39 10,82 1,41 1,03

80:20

146,30 10,30 10,39 1,97 0,69

118,66 10,41 10,11 1,91 0,59 0,63

131,84 10,19 10,28 2,03 0,59

85:15

111,99 9,78 10,35 1,90 0,56

85,37 10,10 10,20 1,93 0,44 0,52

112,05 10,10 10,25 1,94 0,56

90:10

119,20 11,41 8,86 1,54 0,77

145,81 9,89 10,21 1,79 0,81 0,77

117,30 10,21 10,07 1,57 0,73

Lampiran 3. Data kadar air papan semen partikel

Semen:Partikel _{BA (g)} _{BKO (g)} _{Kadar Air (%)} Rata"KA

75:25

179,50 156,13 14,97

130,68 112,22 16,46 15,36

163,38 142,49 14,66

80:20

146,30 127,70 14,57

118,66 107,14 10,75 8,66

131,84 130,98 0,66

85:15

111,99 107,52 4,16

85,37 84,81 0,66 3,40

112,05 106,33 5,38

90:10

119,20 108,23 10,14

145,81 130,81 11,47 9,95

117,30 108,35 8,26

Lampiran 4. Data daya serap air pada 2 jam dan 24 jam papan semen

Semen:

Partikel

Setelah direndam 2 jam

Rata"

Setelah direndam 24 jam

Rata" B1 (g) B2 (g) DSA (%) B1 (g) B2 (g) DSA (%) 75:25

37,10 43,62 17,57 37,10 47,90 29,11

38,36 44,60 16,27 16,92 38,36 48,41 26,20 30,13

42,25 49,40 16,92 42,25 57,07 35,08

80:20

32,02 35,64 11,31 32,02 43,23 35,01

37,19 42,70 14,82 16,34 37,19 49,23 33,91 36,77

29,71 36,51 22,89 29,71 42,01 41,40

85:15

32,74 40,27 23,00 32,74 43,67 33,38

36,70 43,06 17,33 22,05 36,70 45,81 24,82 30,81

31,81 40,02 25,81 31,81 42,70 34,23

90:10

30,10 36,45 21,10 30,10 37,25 23,75

35,71 40,52 13,47 17,98 35,71 42,52 19,07 22,86

26,08 31,13 19,36 26,08 32,80 25,77

Lampiran 5. Data pengembangan tebal pada 2 jam dan 24 jam papan semen

Semen: T1 (sebelum perendaman) T2 (setelah perendaman 2 jam) PT Rata"

(2)

Partikel T1 (cm) T2 (cm) T3 (cm) T4 (cm) Rata" (cm) T1 (cm) T2 (cm) T3 (cm) T4 (cm) Rata" (cm)

(%) PT

75:25

1,50 1,54 1,30 1,24 1,40 1,50 1,58 1,60 1,24 1,48 5,71 1,54 1,21 1,35 1,54 1,41 1,30 1,48 1,38 1,54 1,43 1,42 3,31 1,10 1,45 1,62 1,55 1,43 1,35 1,50 1,60 1,41 1,47 2,80

80:20

1,45 1,51 1,41 1,41 1,45 1,50 1,60 1,44 1,47 1,50 3,45 1,45 1,53 1,63 1,50 1,53 1,43 1,55 1,66 1,51 1,54 0,65 2,06 1,45 1,53 1,41 1,35 1,44 1,37 1,58 1,48 1,44 1,47 2,08

85:15

1,26 1,30 1,25 1,26 1,27 1,26 1,30 1,30 1,30 1,29 1,57 1,40 1,46 1,36 1,41 1,41 1,41 1,50 1,36 1,41 1,42 0,71 0,76 1,50 1,54 1,48 1,46 1,50 1,50 1,54 1,49 1,47 1,50 0,00

90:10

1,40 1,30 1,35 1,40 1,36 1,34 1,34 1,36 1,40 1,36 0,00 1,41 1,33 1,30 1,42 1,37 1,41 1,33 1,31 1,42 1,37 0,00 0,75 1,30 1,40 1,33 1,33 1,34 1,30 1,40 1,37 1,41 1,37 2,24

Kode

T1 (sebelum perendaman) T2 (setelah perendaman 24 jam)

PT (%) Rata" PT T1 (cm) T2 (cm) T3 (cm) T4 (cm) Rata" (cm) T1 (cm) T2 (cm) T3 (cm) T4 (cm) Rata" (cm) 75:25

1,50 1,54 1,30 1,24 1,40 1,56 1,60 1,62 1,25 1,51 7,68

1,54 1,21 1,35 1,54 1,41 1,57 1,60 1,38 1,54 1,52 7,98 7,43 1,10 1,45 1,62 1,55 1,43 1,49 1,60 1,60 1,41 1,53 6,64

80:20

1,45 1,51 1,41 1,41 1,45 1,51 1,60 1,46 1,47 1,51 4,14

1,45 1,53 1,63 1,50 1,53 1,43 1,58 1,66 1,51 1,55 0,98 4,83 1,45 1,53 1,41 1,35 1,44 1,44 1,58 1,65 1,63 1,58 9,83

85:15

1,26 1,30 1,25 1,26 1,27 1,26 1,33 1,30 1,30 1,30 2,17

1,40 1,46 1,36 1,41 1,41 1,41 1,50 1,45 1,41 1,44 2,30 1,71 1,50 1,54 1,48 1,46 1,50 1,51 1,57 1,49 1,47 1,51 0,67

90:10

1,40 1,30 1,35 1,40 1,36 1,35 1,34 1,36 1,43 1,37 0,74

1,41 1,33 1,30 1,42 1,37 1,42 1,33 1,32 1,43 1,38 0,36 1,18 1,30 1,40 1,33 1,33 1,34 1,31 1,43 1,37 1,38 1,37 2,43

Lampiran 6. Data nilai MOE, MOR dan IB papan semen partikel

Semen: Partikel Modulus lentur

(kg/cm2) Rata"

Modulus patah (kg/cm2) Rata"

Internal bond (kg/cm2) Rata"

(3)

265,80 12,60 1,99

75:25 48,46 132,56 3,25 6,69 5,06 4,77

83,44 4,22 7,26

503,39 18,42 14,60

80:20 945,11 643,59 23,58 18,86 2,35 8,85

482,26 14,60 9,59

852,25 19,67 13,47

85:15 526,80 482,46 1,.35 11,62 9,66 7,76

68,32 2,83 0,16

66,47 12,47 6,88

90:10 293,17 522,24 6,69 11,60 9,77 7,38

605,07 15,66 5,49

Lampiran 7. Data sidik ragam (anova) kerapatan

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 0,007117 2 0,003558 0,091696 0,913223 4,256495

Within Groups 0,349250 9 0,038806

Total 0,356367 11

Lampiran 8. Data sidik ragam (anova) kadar air

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 29,1174 2 14,55870 0,422047 0,668037 4,256495

Within Groups 310,4591 9 34,49546

Total 339,5765 11

Lampiran 9. Data sidik ragam (anova) DSA setelah perendaman 2 jam

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 67,28202 2 33,64101 2,235523 0,162849 4,256495

Within Groups 135,4355 9 15,04838

Total 202,7175 11

Lampiran 10. Data sidik ragam (anova) DSA setelah perendaman 24 jam

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 132,0388167 2 66,01941 1,906432 0,204025 4,256495 Within Groups 311,6684750 9 34,62983

Total 443,7072917 11

Lampiran 11. Data sidik ragam (anova) PT setelah perendaman 2 jam

(4)

Between Groups 7,92252 2 3,961258 1,503668 0,273263 4,256495

Within Groups 23,7096 9 2,634397

Total 31,6321 11

Lampiran 12. Data sidik ragam (anova) PT setelah perendaman 24 jam

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 7,119350 2 3,559675 0,289756 0,755173 4,256495

Within Groups 110,5659 9 12,28509

Total 117,6852 11

Lampiran 13. Data sidik ragam (anova) MOE

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 138031,90 2 69015,97 0,714701 0,515139 4,256495

Within Groups 869096,20 9 96566,24

Total 1007128,0 11

Lampiran 14. Data sidik ragam (anova) MOR

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 86,70335 2 43,35168 0,935161 0,427563 4,256495

Within Groups 417,2170 9 46,35744

Total 503,9203 11

Lampiran 15. Data sidik ragam (anova) IB

Source of Variation SS df MS F P-value F crit

Between Groups 27,4466 2 13,7233 0,640505 0,549452 4,256495

Within Groups 192,8316 9 21,42573

Total 220,2782 11

(5)

Bahan baku (serutan) pensil

Proses pengempaan selama 4 hari

Kondisi papan setelah dikeluarkan Papan semen yang telah jadi sebelum

dari mesin kempa dipotong sesuai ukuran

Kondisi papan di panglong sebelum Contoh uji sebelum pengujian IB

dipotong menjadi contoh uji

(6)

Pengaruh Rasio Semen dan Partikel terhadap Kualitas Papan Semen dari Limbah Partikel Industri Pensil