Komponen Penyusun Komposit DASAR TEORI

commit to user xxv Gambar 2.9 Ikatan pada komposit George, dkk, 1995 Dari uraian tersebut di atas, maka aspek yang yang penting dalam penunjukan sifat-sifat mekanis dari komposit tersebut adalah optimasi dari ikatan interfacial antara fiber dan polimer matrik yang digunakan Schwartz, 1984. Ikatan antara fiber dengan matriks dipengaruhi langsung oleh reaksi yang terjadi antara matrik dengan fiber. Dengan kata lain transfer bebantegangan diantara dua fase yang berbeda ditentukan oleh derajat adhesi. Adhesivitas yang kuat diantara permukaan antara matriks dengan fiber, diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan distribusi beban melalui permukaan ikatan George, dkk, 1995. Herakovich, 1998, dalam bukunya ‘Mechanics of fibrous composites’ Komposit woven fabrics, atau saat ini populer dengan sebutan komposit tekstil, adalah komposit dengan serat yang sudah direkayasa terlebih dahulu menjadi mats. Komposit jenis ini termasuk paling sering dipakai dalam aplikasi. Hal ini di sebabkan karena komposit jenis ini relatif mudah dibuat karena sudah tersedia mats-nya serta memiliki sifat kekuatan tarik dan kekakuan yang baik.

2.3. Komponen Penyusun Komposit

2.3.1 Semen

Semen tersusun dari: batu kapurgamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida CaO, lempungtanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa silika oksida SiO 2 , aluminium oksida Al 2 O 3 , besi oksida Fe 2 O 3 dan magnesium oksida MgO. Untuk menghasilkan semen, campuran dari bahan tersebut di atas selanjutnya dibakar dalam tanur INTERPHASE BONDING AGENT MATRIKS SERAT INTERFACE commit to user xxvi bertemperatur 1300 ° C-1400 ° C, sehingga diperoleh butir-butir clinker. Kemudian clinker digiling halus secara mekanis sambil ditambah gibs. Hasilnya berbentuk tepung kering yang dimasukkan dalam kantong-kantong semen yang pada umumnya mempunyai berat 40–50 kg. Nama “Portland Cement” diusulkan oleh Joseph Aspdin pada tahun 1824. Nama itu diusulkan karena bentuk bubuk yang dicampur dengan air, pasir dan batu-batuan yang ada di pulau Portland, Inggris. Pertama kali semen portland di produksi dengan pabrik di Amerika Serikat oleh David Saylor dikota Coplay, Pennsylvania, pada tahun 1875. Jenis semen menurut Standar Nasional Indonesia SNI adalah sebagai berikut : Table 2.1. Jenis – Jenis Semen No. SNI Nama SNI 15-0129-2004 Semen Portland Putih SNI 15-0302-2004 Semen Portland Pozzolan Portland Pozzolan Cement PPC SNI 15-2049-2004 Semen Portland Ordinary Portland Cement OPC SNI 15-3500-2004 Semen Portland Campur SNI 15-3758-2004 Semen Masonry SNI 15-7064-2004 Semen Portland Komposit http:id.wikipedia.orgwikiSemen. 14 April 2007 Di bawah ini terlampir beberapa komponen penyusun semen Portland, yaitu : Tabel 2.2. Susunan Unsur Semen Portland Oksida Persen Kapur CaO Silica SiO 2 Alumina Al 2 O 3 Besi Fe 2 O 3 Magnesia MgO Sulfur SO 3 Soda potash Na 2 O + K 2 O 60-65 17-25 3-8 0,5-6 0,5-4 1-2 0,5-1 Sumber : Tjakrodimuljo, 1996 commit to user xxvii Rasio air terhadap semen sangat mempengaruhi sifat-sifat semen. Pasta semen memiliki volume tinggi yang konstan. Volume ini akan bertambah besar dengan meningkatnya rasio air terhadap semen dalam campuran mula-mula. Suatu set semen bersifat porus dan mengandung lubang-lubang air yang amat kecil 10- 20 Angstrom maupun lubang-lubang dengan ukuran amat besar 1 mikrometer. Hubungan antar kapiler-kapiler yang terdapat di dalamnya sangat mempengaruhi permeabilitas kemudahtembusan oleh air dan vulnerabilitas ketahanrusakan semen. Adanya interkoneksi antar pori-pori kapiler tentunya harus dihindari, karena melemahkan kekuatan semen. Keadaan ini bisa tercapai apabila ada waktu yang cukup bagi pasta semen yang cukup rendah. Untuk rasio air-semen sebesar 0,4 biasanya perlu waktu 3 hari, sedang untuk rasio air-semen 0,7 waktu yang diperlukan sekitar 1 tahun West, 1984. Sesuai dengan tujuan pemakaiannya, semen portland di Indonesia SII 0013-81 dibagi menjadi 5 jenis, yaitu : Jenis I : Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan - persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis- jenis lain. Jenis II : Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan keta- hanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Jenis III : Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi. Jenis IV : Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyara- tan panas hidrasi yang rendah. Jenis V : Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan keta- hanan tinggi terhadap sulfat

2.3.2 Serat Alam filler

Komposit yang mengunakan semen memiliki beberapa kelemahan yaitu mudah patahrapuh dan memiliki kekutan tarik yang lemah. Untuk mengatasi kelamahan yaitu dengan menambahkan serat sebagai filler atau pengisi dalam commit to user xxviii campuran semen. Dengan penambahan serat alam pada komposit semen dapat meningkatkan kekuatan tarik, keuletan dan ketangguhan. Karakteristik mekanik maupun fisik material komposit semen dengan penguat serat alam tergantung pada beberapa faktor antara lain: sifat matrik, perbandingan komposisi matrik dan material pengisinya, ukuran serat, jenis serat dan penyebaran serat Balaguru, 1992. Menurut Rowell dkk 2000, secara umum serat tumbuhan hampir sama atau mirip dimana tersusun dari tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin ditambah bahan-bahan lain. Dalam penelitian ini menggunakan dua serat alam yaitu: 1. Serat cantula Serat cantula diperoleh lewat ekstrasi daun tanaman agave cantula Roxb. Tanaman cantula tidak memiliki batang yang jelas, dan memiliki daun yang kaku dengan panjang 100-175 cm dengan duri di sepanjang tepi daunnya. Saat ini, serat alam mulai mendapatkan perhatian yang serius dari para ahli material komposit karena: a. Serat alam memiliki kekutan spesifik yang tinggi karena serat alam memiliki berat jenis yang rendah. b. Serat alam mudah diperoleh dan merupakan sumber daya alam yang dapat diolah kembali, harganya relatif murah dan tidak beracun. Dari hasil penelitian badan penelitian dan pengembangan industri Departemen Perindustrian Yogyakarta diketahui kandungan atau komposisi rata- rata serat cantula sebagaimana data dalam tabel 2.2 Tabel 2.3. Sifat Serat Cantula Komposisi Kadar Hemiselulosa 9,45 A-selulosa 64,23 Lignin 5,91 Abu 4.98 commit to user xxix Ekstrakting Alkohol Benzena 3.38 Kadar Air Alkohol Benzena 11,95 Sumber: Badan Penelitian Dan Pengembangan Industri Departemen Perindustrian Yogyakarta Tanaman Cantula meliliki kandungan selulosa yang cukup tingi, yakni 64,23 hal ini menunjukkan bahwa serat ini berpotensi sebagai bahan penguat komposit. 2. Serat Aren Aren atau enau Arenga pinnata adalah palma yang terpenting setelah kelapa karena merupakan tanaman serba guna. Pohon aren merupakan tanaman daerah tropis, dapat tumbuh dengan baik pada dataran rendah hingga ketinggian 1.400 m di atas permukaan air laut dan tersebar di India, Malaysia, Indonesia, Filipina. Luas lahan aren di Indonesia pada tahun 2002 adalah sekitar 47.730 ha, yang terdapat di daerah Sumatera Utara, Nanggroe Aceh Darussalam, Sumatera Barat, Bengkulu, Jawa Barat, Banten, Jawa Tengah, Kalimantan Selatan, dan Sulawesi Selatan Warta penelitian dan pengembangan pertanian, 2009. Dari seluruh bagian pohon aren dapat dimanfaatkan baik dari buah, daun, nira, dan batangnya dapat diambil sari patinya untuk dijadikan tepung aren. Salah satu pusat Industri yang mengolah pohon aren menjadi tepung aren terdapat di Desa Daleman, Kecamatan Tulung, Kabupaten Klaten, Jawa Tengah. Dari pengolahan tepung aren menghasilkan limbah padat yang dimanfaatkan sebagai media untuk menanam jamur dan pakan ternak, sedangkan yang berbentuk serat digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak dan selebihnya dibuang Mayrina, dkk, 2005.

2.3.3 Air

Air dalam campuran komposit mempunyai fungsi memungkinkan terjadinya reaksi kimiawi dengan semen yang menyebabkan pengikatan dan commit to user xxx berlangsungnya pengerasan, untuk membasahi agregat butiran material alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau semen, dan melumasi agregat agar mudah dikerjakan pada saat pembentuk komposit semen, aren, dan additive CaCl 2 . Untuk bereaksi dengan semen, air yang diperlukan hanya sekitar 25 dari berat semen, dalam beberapa kondisi nilai faktor air dan semen yang kurang dari 0,35 mengakibatkan komposit menjadi kering dan sukar dipadatkan. Tetapi tambahan air sebagai pelumas ini tidak boleh terlalu banyak, karena kekuatan komposit akan rendah dan komposit akan porous Tjakrodimuljo, 1996. Tjakrodimuljo 1996 menyatakan bahwa kekuatan komposit dan daya tahannya akan berkurang jika air mengandung kotoran. Air yang digunakan untuk membuat komposit sebaiknya memenuhi syarat sebagai berikut: 1. Tidak mengandung lumpur atau benda-benda melayang lainya. 2. Tidak mengandung garam, asam, dan zat organik. 3. Tidak mengandung klorida dan sulfat.

2.3.4 Additive

Additive adalah bahan yang ditambahkan ke dalam adukan mortarpasta sebelum atau selama proses pengadukan untuk mengubah sifat dari mortarpasta karena alasan tertentu. Bahan tambahan berkisar pada bahan kimia sampai pada penggunaan bahan buangan yang dianggap potensial Susanto, 2009. Zat additive yang digunakan dalam penelitian ini adalah kalsium klorida yang merupakan senyawa garam yang mempunyai sifat larut dalam air dan mempunyai sifat fisik seperti kristal garam dapur bewarna putih. Kalsium klorida dengan rumus CaCl 2 .6H 2 O berbentuk kristal yang sangat higroskopis dan mudah larut dalam air dan alkohol. Kalsium klorida mempunyai sifat fisik antara lain: · Berupa kristal garam bewarna putih · Ukuran butir seperti garam dapur · Dapat dilarutkan dalam air commit to user xxxi Sedangkan sifat kimia kalsium klorida diperoleh dari reaksi sebagai berikut: CaOH 2 aq + 2HCl aq → CaCl 2 s + 2H 2 O l Kemudian dalam air kalsium klorida akan mengion karena merupakan garam elektrolit: CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl – Penambahan zat additive CaCl 2 pada pasta semen mampu meningkatkan proses hidrasipengerasan semen hal ini terjadi karena adanya faktor kecocokan antara unsur-unsur kalsium yang terkandung dalam semen dan dalam additive CaCl 2 Hachmi, 1990. Ling Fei Ma 2000 melakukan penelitan tentang pengaruh penambahan zat additive CaCl 2 sabesar 0, 2,5, 5, 10 dan 15 terhadap temperatur hidrasi pada pasta semen-bambu dan modulus of rupture MOR. Semakin banyak presentase CaCl 2 yang ditambahkan pada pasta semen-bambu dapat meningkatakan temperatur hidrasi. Semakin tinggi temperatur hidrasi dapat mempercepat pengerasaan semen dan dapat meningkatakan modulus of rupture MOR yaitu 27.,4 kgfcm 2 untuk penambahan CaCl 2 sebesar 5 menjadi 172,4 kgfcm 2 dengan penambahan CaCl 2 sebesar 15. Sifat mekanis suatu bahan selain dipengaruhi oleh dimensi partikel juga dipengaruhi oleh adanya zat additive, karena hidrasi semen tidak cukup pada additive yang rendah untuk mendapatkan sifat mekanis yang memuaskan. Gambar 2.10 Pengaruh additive CaCl 2 terhadap temperatur hidrasi pasta semen Manufacture of Bamboo-Cement Particleboard. commit to user xxxii Gambar 2.11 Pengaruh CaCl 2 terhadap kekuatan MOR dan MOE cemen- bonded board CBB dan total energy released ET dari komposit semen– sekam Wood–Cement Composites in the Asia–Pacific Region, 2000.

2.4. Fraksi Berat Komposit