Pembuatan dan karakterisasi beton kedap suara dari serat tandan kosong kelapa sawit semen pc dan pasir

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

TESIS

Oleh

NURIA GURNING 1170260124/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N 2013

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika

pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

NURIA GURNING 1170260124/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : Pembuatan dan karakterisasi beton kedap suara dari serat tandan kosong kelapa sawit semen pc dan pasir

Nama Mahasiswa : Nuria Gurning Nomor Induk Mahasiswa : 17026024/FIS Program Studi : Magister Ilmu Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr.Kerista Sebayang M.S Prof.Dr. Timbangan Sembiring M.S

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc

NIP.195507061981021002

NIP. 196310261991031001 Dr. Sutarman, M.SC

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA

DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 24 Juli 2013

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

N a m a : Nuria Gurning N I M : 117026024

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :

“Pembuatan Dan Karakterisasi Boton Kedap Suara Dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Semen PCdan Pasir”

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 24 Juli 2013

Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Kerista Sebayang , M.S Anggota : 1. Prof. Dr. Timbangan , M.Sc

2. Dr. Bisman Perangin-angin,M Sc 3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Nuria Gurning, S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Dairi, 27 Juli 1968

Alamat Rumah : Jl. Bersama Ujung , No 3, Muliorejo Sunggal Deli Serdang, Sumatera Utara No. Telpon/HP/e-mail : 082164747569

Nuria.karina @yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 2 Binjai Alamat Kantor : Jl. Padang no 08 Binjai

Telepon : 0618821808

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri No.034810 Tamat : 1982

SMP : SMP Negeri Parongil Tamat : 1985

SMA : SMA Negeri Parongil Tamat : 1988

Diploma-3 Strata-1

: :

Fisika FMIPA USU Pend.Fisika IKIP Medan

Tamat Tamat

: ;

1991 1999 Strata-2 : Magister Ilmu Fisika USU Tamat : 2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas Kasih karuniaNYA ,berkat, dan kebaikanNYA sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc(CTM), Sp.A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M. Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setingi-tinginya penulis ucapkan kepada:

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Pembimbing Utama dan Bapak Prof

Dr.Timbangen, M.S selaku anggota Komisi pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.

2. Bapak Dr. Nasruddin MN., M.Eng.Sc., bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring,

M.S dan bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyempurnakan tesis ini.

3. Bapak Prof .Perdamean Sebayang selaku Pembimbing Instansi Pusat Penelitan

Fisika LIPI Serpong di laboratorium FBB LIPI, beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.

4. Ayahanda Alm.M Gurning dan Ibunda D.Sirait yang telah memberikan do’a serta dorongan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.

5. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang memberikan kesempatan dan

dukungan material selama perkuliahan.

6. Suami Sertu J. Boang Manalu Amk , yang telah memberikan do’a, motivasi

serta dukungan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.

7. Anak- anak saya Arco Edenata, Karina Natalia, dan Praninta atas pengertian

dan dukungannya yang baik selama perkuliahan.

8. Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kerjasama dan kekompakannya selama

perkuliahan hingga selesai perkuliahan.

9.Kepala Sekolah , wakasek, dewan guru serta staf administrasi di SMA Negeri 2 Binjai .

Tidak menutup kemungkinan tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi

kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.

Medan, Juli 2013 P e n u l i s ,

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

Abstrak

Serat tandan kosong kelapa sawit dicampur semen (Portland Cement) dan pasir dapat dibuat sebagai bahan beton serat. Beton serat yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bangunan relatif ringan dan mampu meredam suara. Proses pengolahan tandan kosong kelapa sawit dibilas dengan larutan 10% NaOH selama 12 jam, dikeringkan dan dipotong-potong sepanjang 5,0 cm. Variasi serat dibuat 0, 2, 4, 6, 8, 10 % (volum), dicampur semen 350 gram, pasir halus dan kasar masing-masing sebanyak 700 gram serta air sebanyak 500 ml. Pengamatan susut massa dilakukan pada saat proses aging (28 hari), pengujian sifat fisis dan mekanik, morfologi dan peredaman terhadap suara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa beton serat menghasilkan kondisi optimum pada 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Kondisi beton serat yang optimum

menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm3, penyerapan

air= 13 %, Kuat bending beton = 2,95 MPa, kuat tekan beton = 4,85 MPa, dan Modulus elastis beton = 3,33 GPa.Morfologi beton serat yang diamati dengan mikroskop optik memperlihatkan adanya rongga-rongga yang berukuran lebih kecil dari 30 µm dan partikel pembentuk beton berkisar antara 5 – 30 µm dan distribusi serat tandan kosong kelapa sawit cukup merata yang berukuran lebih kecil dari 75 µm. Kemampuan daya redam suara beton serat pada daerah rentang frekuensi 100 – 5000 Hz menghasilkan intensitas sound level sekitar 58 – 90 dB,

peredaman suara 19,82 % dan koefisien absorbsi (α rata-rata) sebesar 0,026. Beton

serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.

Kata kunci: serat tandan kelapa sawit, susut massa, kuat bending, , rapat massa , absorber material

PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FIBER CONCRETE CAN ABSORB THE SOUND IS THE HOLLOW BUNCH FIBER OF OIL PALM

CEMENT PC AND SAND.

Abstract

The hollow bunch fiber of oil palm mixed with cement (PC) and sand can be used as a fiber concrete material. The fiber concrete that have been produced can be used as a relatively light-weight building material and can absorb the sound. The process making of the hollow bunch fiber of oil palm is washed with NaOH solution for 12 hours, dried and cut with a length of 20 cm. The fiber variation of 0, 2, 4, 6, 8, 10% (volume) was mixed with 350 gram of cement, 700 gram of particulate and aggregate sand and 500 ml of water. The analysis of weight loss, mechanical and physical properties, morphology and sound absorption are conducted at aging time of 28 days. The result shows that the fiber concrete with an optimum condition is achieved at 6% (volume) of oil palm hollow bunch fiber. The optimum condition of fiber concrete are resulting the value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm3, water absorption = 13%, Modulus of Rupture (MOR) = 2,95 MPa, Compressive strength (CS) = 4,85 MPa and Modulus of elasticity (MOE) = 3,33 GPa. The morphology of concrete fiber that have been analyzed by using an optical microscope show that the pores have size less than 30µm and the concrete particle compound have size within a range of 5-30µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with size less than 75µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch fiber concrete within a frequency range of 100 – 500 Hz are resulting sound intensity level of 58-90 dB, sound absorption of 19,82% and absorption coefficient (αaverage) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil

palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete and fulfill the criteria of sound absorber building material.

Keywords: The hollow bunch fiber of oil palm, weight loss, MOR, bulk density, absorber material

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ……….. i

ABSTRAK ……….…………. iii

ABSTRACT ……… iv

DAFTAR ISI ……….. DAFTAR TABEL ... DAFTAR GAMBAR...

v vii

ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang ……….

1.2. Perumusan Masalah ………...

1.3. Batasan Masalah ………

1.4. Tujuan Penelitian ……….

1.5. Manfaat Penelitian ………

1 5 6 6 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1. Komposit………... 7

2.2. Semen PC ( Potland cement)………...

2.3. Pasir...………..

2.4. Air... ………..……….

2.5. Tandan kosong kelapa sawit………...

2.6. Pengujian dan Karakterisasi ...

2.6.1 Densitas ……….………... 2.6.2 Penyerapa Air………... 2.6.3 Kuat tekan... 2.6.4 Kuat Bending ( MOR)... 2.6.5Peredaman suara... 13 14 14 14 17 17 17 17 18 19

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………...

22 22

3.2. Prosedur kerja ….………... 3.3 Alat dan Bahan... ………... 3.4. Metoda Pengukuran ……… 3.4.1 Metoda Pemgukuran densitas... 3.4.2 Penyerapan air ... 3.4.2 Kuat tekan ... 3.4.3 Kuat Patah... 3.4.4 Peredaman suara...

22 25 25 25 26 26 29 28

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengukuran susut massa... 4.2. Pengujian densitas dan penyerapan air... 4.3. Pengujian MOR (Kuat bending beton)……... 4.4. Pengujian Kuat Tekan Beton... 4.5. Pengujian Modulus elastis Beton... 4.6. Foto mikroskop optik dari beton... 4.7. Pengujian Peredaman suara ……...

30 30 36 39 41 43 45 47

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan………..………... Saran ……….

52 52 54 Daftar Pustaka

Lampiran A Lampiran B

57 L1 L-IV

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

3.1 Komposisi pembuatan beton serattandan kosong

kelapa sawit...

23

4.1 Data pengukuran massa sampel uji beton tanpa

penambahan serat... 30

4.2 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan

penambahan serat 2 %... 31

4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10

Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 4 %... Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 6 % ... Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 8 % ... Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 10 % ... Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari sampel beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 Data kuat bending beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % ... Data kuat tekan beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum % ... Data pengujian modulus elastis beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % Volum %...

32 33 34 35 36 37

4.11

4.12

Data pengujian peredaman suara pada beton dengan komposisi serat 6 % pada kondisi terbuka...

Pengukuran sound absorption sampel beton ringan kondisi tertutup...

39

41

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul

Halaman

2.1 Arah orientasi pada komposit FRP... 8

2.2 Jenis komposit... 9

2.3 Kurva regangan – reganggan bambu dan baja... 10

2.4 Susunan ferrocement………..……... 13

2.5 Tandan kosong kelapa sawit………... 15

2.6 Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik…………... 17

2.7 Uji bending beton serat ………... 19

2.8 3.1 Pemantulan energi bunyi pada material ………... Diagram alir pembuatan dan pengujian beton serat... 20

24

4.1 Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton tanpa serat…………... 31 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 2 % serat………... Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 4 % serat………... Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 6 % serat………... Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 8 % serat………... Hubungan antara susut berat dan mmassa sampel terhhadap waktu penuaaan pada beton dengan 10 % serat……….. Hubungan antara density dan water absorption terhadap penambahan serat( % volum) pada beton serat... Hubungan antara MOR terhadap penambahan serat( % volum) pada beton serat...

Hubungan antara Compressive Strength terhadap

32 33 34 35 36 37 40

4.10

4.11

4.12

4.13

4.14

4.15

4.16

penambahan serat( % volum) pada beton serat... Hubungan antara stress terhadap strain dengan

penambahan serat( % volum) pada beton serat ... Hubungan antara MOE dengan penambahan serat( %

volum) pada beton serat ... Foto mikroskop optik dari beton serat tanpa penambahan serat tandan osong kelapa sawit... Foto mikroskop optik dari beton serat dengan penambahan 6 % serat tandan kosong kelapa sawit... Hubungan antara sound level (dB) terhadap frekwensi ( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

volum)... Hubungan antara peredaman suara (%) terhadap frekwensi

( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

volum)... Hubungan antara koeffisien absorbsi terhadap frekwensi

( Hz) pada beton serat dengan penambahan serat( 6 %

volum)... 42

43

44

45

46

49

50

51

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BETON KEDAP SUARA DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

SEMEN PC DAN PASIR

Abstrak

Serat tandan kosong kelapa sawit dicampur semen (Portland Cement) dan pasir dapat dibuat sebagai bahan beton serat. Beton serat yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bangunan relatif ringan dan mampu meredam suara. Proses pengolahan tandan kosong kelapa sawit dibilas dengan larutan 10% NaOH selama 12 jam, dikeringkan dan dipotong-potong sepanjang 5,0 cm. Variasi serat dibuat 0, 2, 4, 6, 8, 10 % (volum), dicampur semen 350 gram, pasir halus dan kasar masing-masing sebanyak 700 gram serta air sebanyak 500 ml. Pengamatan susut massa dilakukan pada saat proses aging (28 hari), pengujian sifat fisis dan mekanik, morfologi dan peredaman terhadap suara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa beton serat menghasilkan kondisi optimum pada 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Kondisi beton serat yang optimum

menghasilkan nilai susut massa = 8,5 %, rapat massa = 2,4 g/cm3, penyerapan

air= 13 %, Kuat bending beton = 2,95 MPa, kuat tekan beton = 4,85 MPa, dan Modulus elastis beton = 3,33 GPa.Morfologi beton serat yang diamati dengan mikroskop optik memperlihatkan adanya rongga-rongga yang berukuran lebih kecil dari 30 µm dan partikel pembentuk beton berkisar antara 5 – 30 µm dan distribusi serat tandan kosong kelapa sawit cukup merata yang berukuran lebih kecil dari 75 µm. Kemampuan daya redam suara beton serat pada daerah rentang frekuensi 100 – 5000 Hz menghasilkan intensitas sound level sekitar 58 – 90 dB,

peredaman suara 19,82 % dan koefisien absorbsi (α rata-rata) sebesar 0,026. Beton

serat dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % (volum) termasuk klasifikasi beton ringan –normal dan memenuhi syarat sebagai material bangunan peredam suara.

Kata kunci: serat tandan kelapa sawit, susut massa, kuat bending, , rapat massa , absorber material

PREPARATION AND CHARATERIZATION OF FIBER CONCRETE CAN ABSORB THE SOUND IS THE HOLLOW BUNCH FIBER OF OIL PALM

CEMENT PC AND SAND.

Abstract

The hollow bunch fiber of oil palm mixed with cement (PC) and sand can be used as a fiber concrete material. The fiber concrete that have been produced can be used as a relatively light-weight building material and can absorb the sound. The process making of the hollow bunch fiber of oil palm is washed with NaOH solution for 12 hours, dried and cut with a length of 20 cm. The fiber variation of 0, 2, 4, 6, 8, 10% (volume) was mixed with 350 gram of cement, 700 gram of particulate and aggregate sand and 500 ml of water. The analysis of weight loss, mechanical and physical properties, morphology and sound absorption are conducted at aging time of 28 days. The result shows that the fiber concrete with an optimum condition is achieved at 6% (volume) of oil palm hollow bunch fiber. The optimum condition of fiber concrete are resulting the value of weight loss = 8,5 %, bulk density = 2,4 g/cm3, water absorption = 13%, Modulus of Rupture (MOR) = 2,95 MPa, Compressive strength (CS) = 4,85 MPa and Modulus of elasticity (MOE) = 3,33 GPa. The morphology of concrete fiber that have been analyzed by using an optical microscope show that the pores have size less than 30µm and the concrete particle compound have size within a range of 5-30µm and the distribution of oil palm hollow bunch fiber is homogenous with size less than 75µm. The ability of the sound absorption on oil palm hollow bunch fiber concrete within a frequency range of 100 – 500 Hz are resulting sound intensity level of 58-90 dB, sound absorption of 19,82% and absorption coefficient (αaverage) of 0,026. The fiber concrete with 6% (volume) addition of oil

palm hollow bunch fiber can be classified as light-weight and normal concrete and fulfill the criteria of sound absorber building material.

Keywords: The hollow bunch fiber of oil palm, weight loss, MOR, bulk density, absorber material

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan bangunan rumah di Indonesia setiap tahun rata-rata sebesar ±

1,1 juta unit dengan pasar potensial di daerah perkotaan sebesar 40 % atau ± 440.000 unit. Dari jumlah ini pasokan rumah rata-rata per tahun sebesar 150.000 unit, sehingga mengakibatkan defisit per tahun sejumlah 290.000 unit. Pemasok terbesar dalam memenuhi kebutuhan perumahan bagi masyarakat masih dipegang oleh masyarakat sendiri. Harga jual produk rumah sangat dipengaruhi oleh proses produksi, salah satunya konstruksi bangunan yang terkait erat dengan bahan bangunan (Mutaqi, A Saifudin, 2004). Untuk memenuhi target tersebut tentu dibutuhkan teknologi bahan alternatif khususnya untuk penyediaan bahan bangunan yang lebih ekonomis, efisien dan ramah lingkungan. Oleh karena itu pemanfaatan serat tandan kelapa sawit, semen Portland Cement (PC) dan pasir dapat digunakan sebagai bahan bangunan alternatif, karena bahan baku serat yang melimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal.

Dalam setiap pembangunan suatu konstruksi bangunan dituntut dihasilkannya konstruksi yang tahan terhadap beban – beban yang bekerja padanya serta mempunyai daya peredaman suara yang baik. Beban – beban yang bekerja tersebut perilakunya tentu pula beraneka ragam diantaranya beban yang menghasilkan benturan – benturan. Beban yang seperti ini biasanya kekuatannya agak besar sehingga diperlukan konstruksi yang lebih kuat. Beban yang demikian terdapat pada bangunan hidrolik, jalan raya, lantai jembatan dan landasan pesawat udara. Usaha menahan beban benturan seperti yang dikemukakan di atas terutama yang menggunakan beton pada konstruksinya diperlukan beton yang lebih daktail. Kelemahan beton sebagai bahan konstruksi adalah tegangan tarik yang rendah dan sifatnya yang getas, karena itu beton membutuhkan perkuatan berupa tulangan tarik untuk menahan tegangan tarik yang terjadi. Pada beberapa negara maju seperti Amerika dan Inggris, telah dikembangkan konsep perbaikan kelemahan sifat beton tersebut dengan menambahkan serat (fiber) pada adukan beton.

Konsep dasarnya adalah untuk menulangi beton dengan serat yang disebarkan acak ke dalam adukan beton, sehingga dapat mencegah terjadinya retakan yang terlalu dini baik akibat beban maupun akibat panas hidrasi. Banyak sekali serat yang dapat digunakan untuk memperbaiki sifat – sifat beton ini. Jenis serat tersebut antara lain serat baja, serat plastik, serat karbon, serat alami dan serat fiberglass. Bahkan untuk keperluan non structural, dapat digunakan serat dari bahan alami seperti ijuk, sabut kelapa atau tumbuh – tumbuhan lainnya (Satwarnirat, 2004).

Serat berfungsi memperkuat matriks karena umumnya serat jauh lebih kuat dari matriks. Matriks berfungsi melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan. Beton serat yang merupakan komposit antara beton biasa dan bahan lain yang berupa serat kiranya dapat menjawab permasalahan ini. Dalam hal ini serat dapat dianggap sebagai agregat yang bentuknya berupa batang dan sangat tidak bulat.. Disamping itu serat dalam beton berguna untuk mencegah retak – retak sehingga menjadikan beton serat lebih daktail dari pada beton biasa. Adapun bahan serat yang pernah digunakan oleh Satwarnirat adalah berupa serat tumbuh – tumbuhan (Satwarnirat, 2004)

Hasil penelitian oleh Sudarmoko, (Sudarmoko,1993) yang menggunakan kawat bendrat dengan panjang 60 mm, 80 mm dan 100 mm menunjukkan bahwa tambahan 1% dari volume beton, mampu menikkan kuat tekan beton sekitar 25%, kuat tarik sekitar 47%, dan modulus elastisitas sebesar 10%. Selain itu beton serat juga bersifat lebih tahan benturan dan lenturan ( Zulfi, dkk., 2005), sehingga banyak penelitian menggunakan berbagai macam serat baik sintetis maupun alami. Jika modulus elastisitas serat rendah, misalnya rami atau plastik, hanya membuat beton lebih tahan benturan saja. Karena sifatnya yang lebih tahan benturan dari pada beton biasa, maka sering dipakai pada bangunan hidrolik, landasan pesawat udara, jalan raya dan lantai jembatan.

Studi karakteristik panel komposit berbasis fiber reinforced concrete (FRC) dari limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS), semen (PC) dan pasir ditambah compatiblizer (PVA/RE) telah dilakukan ( Lofgren I, 2005) . Penelitian ini merupakan studi untuk mempelajari karakteristik panel komposit berbasis fiber

reinforced concrete yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa panel komposit yang diperoleh mempunyai kepadatan/kerapatan (compatibilitas) yang solid dan kuat mekanik (lentur dan tekan) yang cukup tinggi. Penambahan serat

tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan PVA/RE mempunyai pengaruh yang

cukup siginifikan terhadap kekuatan mekanik.

Penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan komposit dari serat alam adalah papan komposit serat tebu-semen sebagai bahan bangunan alternatif

berbasis fiber reinforced concrete (FRC) (Fajrianto,dkk., 2006). Teknologi

pembuatan papan komposit serat tebu-semen ini tidak memerlukan keahlian yang tinggi dan tidak memerlukan peralatan yang canggih dan biaya pembuatannya juga relatif murah. Untuk menambah keplastisan adukan dapat ditambahkan abu terbang (fly ash) atau bubuk kapur sehingga dapat mengurangi kuantitas semen yang harganya mahal. Khusus untuk serat tebu, sebelum digunakan harus direndam dalam larutan NaOH 1% selama 3 jam atau direndam dalam larutan kapur 10% selama 48 jam untuk mengurangi atau menghilangkan bahan lain seperti gula yang akan mengganggu proses pengikatan semen.

Penelitian lainnya yang berkaitan dengan penggunaan serat alam adalah pengaruh penambahan serat ijuk pada pembuatan genteng beton (Randing,1999). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa penambahan serat organik ijuk pada pembuatan genteng beton dapat memperbaiki sifat fisis - mekanis yang dimiliki seperti meningkatkan kekuatan lentur serta mengurangi sifat regasnya. Hasil penelitian membuktikan bahwa dengan penambahan ijuk sebanyak 1 - 2 % dari berat semen dapat mengatasi sifat regasnya serta dapat meningkatkan kekuatan lentur sebesar 12 - 16 %. Kekuatan lentur atau beban lentur dari hasil penelitian yang diperoleh dalam penelitian ini memenuhi syarat mutu tingkat II menurut SK SNI S 04-1989-F.

Penelitian lain mengenai tandan kosong kelapa sawit (TKKS) diberi

perlakuan perendaman dalam air dingin. air panas, larutan NaOH dan Ca(OH)2.

Disamping itu pada TKKS tanpa perlakuan ditambahkan katalis CaCI2 dan MgCI2

dengan konsentrasi divariasikan dari 0% sampai 15%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan semen dari tandan kosong kelapa sawit dengan

perlakuan rendaman menghasilkan papan semen yang kurang baik. Sedangkan

dengan menggunakan katalis CaCI2 dan MgCI2 dapat meningkatkan dan

mempercepat proses pengerasan (curing) yang sangat diperlukan dalam

pembuatan papan semen bila dibandingkan dengan semen sendiri(kontrol).

Penelitian P . Sebayang ,dkk ( 2010) telah dilakukan pembuatan beton ringan yang bertujuan mampu meredam suara. Beton ringan dengan kondisi optimum dicapai pada kondisi 35 % berat pumice, 75% berat pasir dan 25% epoxy resin ( dari total berat agregat).Pada kondisi tersebut menghasilkan material yang memilliki sifat penyerapan suara (α ) yang yang baik sebesar 0,1718 atau 17,18 % pada frekwensi 500 Hz.

Oleh karena itu, dalam penelitian ini dicoba digunakan serat dari tandan kosong kelapa sawit karena serat ini mengandung selulosa yang cukup banyak dan pada penelitian – penelitian sebelumnya memberikan hasil yang cukup baik.

Dan pengukuran daya redam atau daya serap suara dari material beton perlu dilakukan agar dapat diketahui sejauh mana pemakaian dari material tersebut dapat diterapkan tentunya.

Indonesia sebagai negara kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi agroklimat yang mendukung, merupakan penghasil kelapa sawit utama di dunia. Menurut data Coconut Statistic Yearbook, pada tahun 2000 areal kebun kelapa sawit di Indonesia adalah terluas di dunia yakni mencapai 3,76 juta Ha atau 31,4 % dari total luas areal kebun kelapa sawit dunia. Kelimpahan serat kelapa sawit mencapai 1,7 juta ton pertahun. Potensi ini yang demikian besar belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produksi yang mempunyai nilai tambah ekonomi yang tinggi ( Intan A H., Said E.G., 2003)

Di Indonesia penelitian tentang produk bahan bangunan seperti: genteng, plafon, dan lainnya yang berasal dari komposit limbah masih sangat terbatas, padahal saat sekarang bahan baku yang berupa limbah jumlahnya sangat banyak dan melimpah, serta menjadi problem lingkungan yang serius (Fajriyanto, dkk., 2007). Oleh karena itu penelitian ini sangat penting untuk dilakukan karena dirancang untuk memberdayakan potensi limbah-limbah yang melimpah yang menjadi problem lingkungan untuk dikompositkan dengan memanfaatkan tandan

kelapa sawit, semen (PC), dan pasir sebagai bahan utama dalam pembuatan bahan bangunan yang ringan serta memiliki karakteristik mekanik tinggi dan ramah lingkungan (Agus, H.S.W., 2002).

Pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat tandan kosong kelapa sawit, yang tersedia dalam jumlah banyak dan belum dimanfaatkan. Selama ini limbah tandan tersebut belum dimanfaatkan atau dengan kata lain hanya dibuang sebagai sampah. Padahal tandan kelapa sawit ini mempunyai kandungan serat yang cukup tinggi (mengandung selulosa dan holoselulosa yang tinggi). Untuk itu peneliti mencoba memanfaatkan serat tandan kosong sawit ini sebagai serat dalam pembuatan beton yang selanjutnya disebut sebagai beton serat.

Penelitian yang menggunakan serat tandan kosong kelapa sawit ini memang sudah banyak dimanfaatkan, misalnya untuk papan partikel, untuk genteng beton. Akan tetapi belum ada yang menyangkut beton khususnya beton serat. Oleh sebab itu adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan yaitu dalam hal teknologi bahan dan rekayasa beton. Disamping itu untuk dunia industri jasa konstruksi, dengan keberhasilan penelitian ini, maka serat tandan kosong kelapa sawit ini dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan tingkat daktilitas yang lebih tinggi dari beton biasa. Sedangkan bagi lingkungan, dengan pemanfaatan serat ini akan mengurangi pencemaran akibat pembakarannya.

1.2 Perumusan masalah

1. Untuk menguasai teknik pembuatan beton serat kedap suara dengan

pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir.

2. Untuk mengetahui karakteristik dari material beton kedap suara dengan

pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir sebagai bahan baku utamanya.

1.3 Batasan masalah

Pada penelitian ini membahas tentang karakteristik fisis dan mekanis, peredaman suara serta struktur mikro dari beton dengan pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir sebagai bahan pembentuknya. Pada kajian ini serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan adalah berasal dari Sumatera Utara dengan variasi komposisi 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10% (volum), sedangkan komposisi material lainnya dibuat tetap.

1.4.Tujuan Penelitian

1. Mengetahui karakteristik fisik dari pembuatan beton kedap suara berbasis

bahan baku serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC, dan pasir.

2. Mengetahui karakteristik mekanik dari pembuatan beton serat kedap suara

berbasis serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC dan pasir.

3. Mengetahui struktur mikro dan peredaman suara dari komposit beton serat

menggunakan bahan baku serat tandan kosong kelapa sawit, semen PC dan pasir.

1.5.Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tentang:.

1.Mengetahui tehnik pembuatan beton kedap suara dari serat tandan kosong kelapa sawit semen PC dan pasir

2.Pada komposisi berapakah serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan untuk menghasilkan beton kedap suara seagai bahan bangunan.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Kemajuan industri material khususnya komposit berbasis material sintetis sudah semakin pesat. Sedangkan penggunaan bahan alam sebagai bahan dasar masih sedikit. Padahal alam menyediakan bahan yang murah dan melimpah untuk dikembangkan menjadi beragam produk. Komposit adalah suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang membentuk suatu kesatuan. Aplikasi dari komposit ini antara lain: dinding panel, plavon, genteng yang diperkuat dengan serat (FRC-fiber reinforced concrete) saat ini sudah banyak digunakan dalam bangunan.

Komposit alam memiliki keistimewaan renewable, ramah lingkungan (terdegradasi), dan harga yang murah. Sedangkan serat sintetis sukar terdegradasi, menghasilkan CO, dan debu yang berbahaya bagi kesehatan jika didaur ulang. Material berbasis polimer memiliki ketahanan korosi yang tinggi pada lingkungan asam (chlorin). Tetapi material polimer memiliki kekuatan mekanik yang relatif rendah, karena itu diperlukan serat (fiber) sebagai penguat. Sifat ketahanan korosi polimer yang tinggi dipadukan dengan kekuatan mekanik dari serat (fiber) merupakan salah satu nilai jual dari material komposit matrik polimer (Deni S,dkk.2007). Sedangkan serat sebagai elemen penguat sangat menentukan sifat mekanik komposit karena meneruskan beban yang didistribusikan oleh matriks. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik lamina antara lain orientasi, ukuran, dan bentuk serat. Serat alam dikombinasikan dengan resin sebagai matriks akan menghasilkan komposit alternatif dengan memvariasikan arah orientasi serat alam (gambar 2.1), sehingga diharapkan diperoleh hasil kekuatan mekanik komposit yang maksimal (Gibson ,1994).

Gambar 2.1. Arah orientasi pada komposit FRP, (a) unidirectional dan (b) quasi-isotropic

Komposit merupakan penggabungan dua atau lebih material secara makroskopis antara serat dan matriks. Makroskopis menunjukkan bahwa material pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, berbeda dengan penggabungan dalam alloy melalui proses solidifikasi peleburan homogen, yaitu material pembentuknya sudah tidak terlihat lagi. Tujuan dari penggabungan tersebut tidak hanya untuk memperoleh sifat aditif dari material pembentuknya tetapi terutama untuk memperoleh sifat sinergisnya (Gibson, 1994). Serat berfungsi memperkuat matriks karena umumnya serat jauh lebih kuat dari matriks. Matriks berfungsi melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan. Sedangkan secara garis besar terdapat tiga macam jenis komposit fiber reinforced polymer (FRP) berdasarkan penguat (serat) yang digunakan (gambar 2.2). Komposit serat (fibrous composites) terdiri dari satu lamina (lapisan) yang menggunakan penguat berupa serat (fiber) yang disusun secara acak maupun dengan arah orientasi tertentu bahkan dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Komposit partikel (particulate composites) menggunakan partikel (serbuk) sebagai penguat dan terdistribusi secara merata di dalam matriks. Dan komposit laminat (laminated composites) jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sendiri ( Morissco, 1999).

Sedangkan beberapa sifat fisika bambu (fiber), antara lain: wettability yaitu kemampuan cairan untuk menempel pada permukaan benda padat yang berpengaruh terhadap adhesi. Kandungan air, mempengaruhi sifat mekanik bambu sebelum perlakukan 50 – 99 % setelah dikeringkan 12–18 %. Berat jenis bambu

antara 600 – 900 kg/m3 untuk bambu apus memiliki berat jenis rata-rata 820

kg/m3 (≈ 82 N/mm2) Penelitian di bidang bambu terdahulu dengan semua spesimen uji dibuat dari bambu yang tanpa buku. Sebagai pembanding dipakai

baja tulangan beton dengan tegangan luluh sekitar 2400 kg/cm2 (≈ 240 N/mm2),

hasil dalam penelitian tersebut seperti pada gambar 2.3 di bawah ini:

Gambar2.2. Jenis komposit. (a) komposit serat, (b) komposit partikel dan (c) komposit laminat

Matriks Matriks

Matriks

Fiber

Fiber

(c)

Berdasarkan kurva regangan- regangan di atas, kuat tarik bambu ori

cukup tinggi hampir mencapai 5000 kg/cm2 dan kuat tarik rata-rata bambu petung

juga lebih tinggi dari baja. Dalam makalah ini jenis bambu yang dipilih sebagai penguat adalah bambu apus (gigantochloa apus) dengan pertimbangan bambu ini bersifat kuat, liat, dan lurus. Bambu apus tidak mudah terserang hama bubuk sekalipun tidak diawetkan. Namun kesulitan dalam teknik komposit serat alam adalah bahan alam mempunyai struktur dan karakter yang kompleks sehingga

diperlukan perlakuan khusus. Pokok permasalahan makalah ini adalah pengembangan bahan alam (bambu apus) sebagai bahan penguat (reinfrocement) pada komposit epoxy dan karakteristik mekanik dari bahan komposit berpenguat serat bambu. Dengan harapan, bahan alam ini dapat dijadikan sebagai bahan alternatif disamping penggunaan bahan baku sintetis pada industri komposit. Sehingga dapat diprediksi layak atau tidaknya bambu untuk dijadikan bahan penguat komposit (Deni .S,dkk.2008).

Beton adalah bahan konstruksi yang berbasis perekat semen, dan agregatnya berupa: pasir dan batu (kerikil). Beton umumnya digunakan untuk konstruksi rumah, gedung, jembatan, jalan dan lain-lain. Karakteristik beton yang

beredar di pasar, memiliki densitas sebesar: 2,0 – 2,5 g/cm3, dan kuat tekan: 3 –

50 MPa (Yassar .E .,dkk .2008). Beton ini tergolong cukup berat, untuk satu panel berukuran 240 x 60 x 6 cm, dengan bobot sekitar 100 - 125 kg. Oleh karena itu untuk mengangkat ataupun instalasinya memerlukan tenaga lebih dari satu orang atau alat berat sebagai media pembantu. Beton dengan perekat semen disamping berat, mempunyai kelemahan lainnya: pengerasannya cukup lama (28 hari), tidak tahan terhadap lumut atau kelembaban tinggi dan menyebabkan beton cepat rapuh (Cavaleri, L.N., dkk,2003). Cara mengatasinya, perlu dilakukan proses perekayasaan material beton sehingga kelemahan tersebut dapat diminimalkan

Menurut Tjokrodimuljo dan Kardiyono,1996 ,beton serat adalah bahan komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain yang berupa serat. Serat pada umumnya berupa batang – batang dengan diameter antara 5 dan 500 mm, dan panjang sekitar 25 mm sampai 100 mm. Bahan serat berupa serat asbestos, serat tumbuh – tumbuhan (rami, bambu, ijuk) serta serat plastik (polypropylene)

atau potongan kawat baja. Sedangkan menurut Suhendro, 1991 , beton serat

adalah beton yang terdiri dari serat baja, serat plastik, serat karbon dan serat fiberglass. Untuk keperluan non struktural, dapat digunakan pula serat dari bahan alamiah seperti ijuk, sabut kelapa atau serat dari tumbuh – tumbuhan lainnya.

Beton serat (Fiber Reinforced Concrete) menurut ACI Committee yang

dikutip oleh Suryani, 1996 adalah konstruksi beton dengan bahan yang terdiri

Kelecakan (workability) beton akan berkurang dengan adanya penambahan serat, yang sejalan dengan pertambahan konsentrasi serat (volume friction) dan aspek rasio serat, yaitu panjang serat dibagi diameter serat (1/d). Penurunan workability dapat diatasi dengan memperbesar jumlah air semen atau pemakaian bahan tambahan (additive). Jika serat yang dipakai mempunyai modulus elastisitas lebih tinggi dari pada beton, misalnya kawat baja, maka beton serat mempunyai kuat tekan, kuat tarik, maupun modulus elastisitas yang sedikit lebih tinggi dari pada beton biasa.

Ferrocement (fiber reinforced concrete) merupakan komposit yang digunakan sebagai bahan bangunan dan konstruksi rumah. Terdiri dari matriks (bahan pengikat) dari mortar (campuran semen, pasir, dan air dengan komposisi tertentu), fiber dari kawat anyaman (wire mesh), dan tulangan rangka sebagai penguat. Teknik pengerjaan tidak jauh berbeda dengan pengerjaan beton bertulang pada umumnya. Hanya saja pada ferrocement memerlukan volume yang lebih sedikit dari beton bertulang. Pengembanganya telah dimulai sekitar 25 tahun yang

lalu untuk aplikasi struktur pantai. Setelah tahun 1978, ferrocement mulai

diaplikasikan untuk struktur masjid, bangunan monumental, dan struktur irigasi. Ferrocement sangat tepat apabila digunakan sebagai bangunan dan konstruksi perumahan, karena kuat, dan cepat dalam pengerjaan dibandingkan dengan dinding bata konvensional. Kelebihan lainnya adalah dapat dicetak dalam berbagai bentuk dengan ukuran lebih kecil dari 25 mm, lebih ringan, biaya perawatan yang rendah, dan life time tinggi. Dari penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa ferrocement memiliki ketahanan terhadap beban impak yang tinggi, awet, dan kedap air. Untuk pengembangan selanjutnya di harapkan ferrocement dapat digunakan untuk aplikasi rumah tahan gempa dan lambung

kapal. Susunan ferrocement yang terdiri dari mortar dan tulangan baja

Matriks (pengikat

Di dalam ferrocement, matriks berfungsi sebagai pengisi ruang komposit untuk mentransfer tegangan antar matriks, melindungi dari kondisi lingkungan luar dan menjaga permukaan serat dari pengikisan serat (fiber). Dengan demikian serat tersebut dapat bekerja secara efektif jika diatur dalam arah, dimana serat tersebut memiliki kekuatan tarik terbesar dan akan memberikan manfaat pada saat regangan yang besar terjadi. Pada campuran mortar, semen yang digunakan haruslah terbebas dari lumpur dan benda asing lainnya serta dikondisikan kering dalam jangka waktu pendek (PHHB Group,2008).

2.2.Semen PC (Potland Cement)

Semen merupakan bahan yang mempunyai sifat adhesif dan kohesif, digunakan sebagai bahan pengikat (bounding material) yang dapat mengikat butiran – butiran agregat menjadi bentuk yang kompak. Semen yang biasa digunakan sebagai material ferrocement adalah semen tipe portland, karena

Gambar2.4. Susunan ferrocement ( Djausal , A.2001) Reinforced (penguat)

memilki kualitas baik. Pasir yang digunakan harus dapat menghasilkan adukan dan ikatan yang baik dengan semen, air, dan serat kelapa.

2.3. Pasir

Pemilihan pasir yang kurang baik dapat menyebabkan kelembaban masuk ke dalam struktur sehingga mempengaruhi ketahanan dan kekuatan struktur ferrocement. Selain itu pasir harus terbebas dari bahan – bahan organik (Helmi, 2007). Pasir juga berfungsi untuk mengurangi dan mengatur susut kering (dry shringkage) sehingga mengurangi kemungkinan retak pada struktur ferrocement. Pasir yang umum digunakan adalah pasir alam yang mengandung silika, batuan basalt, dan koral halus.

2.4 Air

Air pada campuran mortar berguna untuk menimbulkan reaksi kimia pada semen

dan merupakan bahan pelarut material ferrocement. Kadar air yang berlebihan

pada campuran ferrocement dapat menimbulkan gelembung – gelembung pada

struktur ferrocement, tetapi kekurangan air dapat berdampak pada reaksi kimia yang tidak sempurna antara semen dengan air pada campuran mortar.

2.5 Tandan kosong kelapa sawit

Limbah padat sawit merupakan limbah yang dihasilkan dari perkebunan kelapa sawit. Limbah padat yang dihasilkan antara lain berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS), serat buah, cangkang, pelepah, daun dan batang sawit.

Gbr 2.5 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Penambahan serat kelapa berdampak terhadap kenaikan sifat mekanik ferrocement, hal ini disebabkan ketika matriks diberikan beban, sebagian beban akan dipindahkan ke serat disepanjang permukaannya. Karena adanya perbedaan kekakuan antara serat dengan matriks, terjadi tegangan geser disepanjang permukaan serat sehingga serat lebih kaku dan deformasi di sekitar serat menjadi kecil. Ketika matriks retak, serat akan membawa gaya pembebanan melalui retakan, memindahkan beban dari satu sisi matriks ke sisi yang lain hingga merata. Sedangkan penurunan pada penambahan 10 % serat kelapa disebabkan oleh fraksi volume serat yang terlalu banyak dapat mengurangi daya ikat matriks terhadap serat sehingga dapat menurunkan sifat mekanik secara kesuluruhan. Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik ferrocement diperlihatkan pada gambar 2.6:

Gambar2.6 Pengaruh serat (fiber) terhadap sifat mekanik ferrocement

Material komposit berpenguat dari serat alam yang digunakan sebagai bahan bangunan telah dicoba untuk menggantikan serat sintetik berbasis fiber reinforced concrete (FRC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat alam sangat potensial untuk dijadikan sebagai bahan bangunan karena bersifat renewable dan biodegradable dalam pembangunan jangka panjang.

2.6 Pengujian dan Karakterisasi 2.6.1 Densitas

Untuk uji kerapatan (densitas) material, sampel uji yang digunakan berukuran 20 cm x 5 cm x5 cm. Dari hasil pengukuran berat dan volume setiap sampel uji, kemudian dilakukan perhitungan kerapatan bahannya dengan menggunakan persamaan:

V m =

ρ (1)

2.6.2 Penyerapan air

Besarnya penyerapan air (water absorption) oleh beton adalah merupakan

ratio perbedaan massa sebelum direndam (MK) dan setelah direndam sampai

keadaan jenuh (Mb) dan memenuhi persamaan:

Wa = ��

��−�� (2)

Wa = penyerapan air ( % )

Mk = massa kering ( kg )

Mb = massa basah (kg )

2.6.3 Kuat tekan

Kuat tekan (compressive strength) beton ringan, σ = F/A, dimana gaya

tekan F diukur dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dan A adalah luas penampang benda uji berbentuk lingkaran (penampang silinder). Pengujian kuat tekan dilakukan mengacu pada ASTM C-947-99 menggunakan

peralatan UTM dengan kapasitas maksimum 100 kN. Universal testing machine

(UTM) .

Kekuatan tekan beton dinyatakan dengan beban (tegangan) maksimum yang dapat dipikulnya. Oleh karena itu dengan bertambahnya kekuatan sifat – sifat lainnya bertambah baik pula dan karena percobaan untuk menentukan

kekuatan tekan adalah sangat mudah, maka kekuatan tekan beton dalam industri konstruksi biasa dipakai untuk menilai serta untuk mengendalikan mutu beton dan untuk tujuan persyaratan spesifikasi. Beton merupakan suatu bahan yang relatif getas dan relatif lemah dalam memikul tegangan tarik.

Kekuatan beton tergantung pada:

• Kekuatan agregat, khususnya agregat kasar

• Kekuatan pasta semen

• Kekuatan ikatan / lekatan antara semen dengan agregat

Kekuatan tekan beton adalah muatan tekan maksimum yang dapat dipikul

per satuan luas. Kekuatan tekan beton yang dapat dicapai adalah 800 kg/cm2 (80

KN/mm2) dengan menggunakan semen dengan mutu terpilih, perbandingan –

perbandingan bahan campuran dan cara pemadatan yang seksama serta sarana – sarana perawatan yang menguntungkan. Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan maksimum fc pada saat beton mencapai usia 28 hari. Nilai kuat tekan beton ini

didapatkan melalui cara pengujian standar dengan menggunakan Universal

Testing Machine (UTM). Pemberian beban tekan dilakukan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder. Beban yang diberikan akan dipikul rata oleh penampang sehingga memberikan tegangan.

2.6.4 Kuat bending ( MOR)

Untuk mengetahui kekuatan bending suatu material, dapat dilakukan dengan pengujian bending terhadap material tersebut (Gibson, 1994). Data hasil pengujian kemudian dilakukan analisa MOR (Modulus of Rupture) dengan menggunakan persamaan berikut.

₂ 2

3 bh

FL

b =

σ (3)

Sampel uji berukuran 20 cm x 5 cm x 5 cm. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat universal testing machine (UTM) dengan panjang bentang (L)

10 cm. Pembebanan dilakukan pada posisi tengah bentang sampel uji. Skema uji bending beton serat dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut:

Gambar 2.7 Skema uji bending beton serat

2.6.5.Peredaman suara

Pada prinsipnya peredaman suara merupakan besaran fisis yang berkaitan dengan bunyi. Penyerapan bunyi ( sound absorbing ) adalah perbandingan antara energi bunyi yang tidak dipantulkan kembali dengan energi keseluruhan yang datang. Pemantulan energi bunyi pada material dapat diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut:

Gambar 2.8 : Pemantulan energi bunyi pada material.

Penyerapan bunyi adalah kemampuan suatu bahan untuk meredam bunyi

yang datang ,dihitung dalam persen atau pecahan berniai 1 ≥ α ≥0.

Nilai 0 berarti tidak ada peredaman bunyi (bunyi dipantulkan sempurna ).

Sedangkan nilai 1 berarti bunyi yang datang diserap seluruhnya atau tidak ada yang dipantulkan ( Blaga,et all ,2004) .Menurut ISO 11654 suatu bahan dapat dikategorikan sebagai peredam suara jika mempunyai koefisien absorbsi minimal 0,15 ( Haque. N 1997)

Untuk menentukan koefisien absorpsi suara pada beton ringan dapat dihitung dengan persamaan berikut :

α= I datang

I serap (4)

βd = 10 log Idatang

Io (5)

Energi yang diserap

energi datang

energi yang diteruskan

Energi yg terpantul

βs = 10 log Iserap

Io (6)

dimana:

α = koefisien absorbsi suara

Idatang = intensitas suara yang datang pada bahan ( W/ m2)

Iserap = intensitas suara yang diserap bahan ( W/ m2)

IO = intensitas acuan = 10 -12 ( W/ m2)

Βd = tingkat intensits suara yang datang pada bahan ( dB) βs = tingkat intensitas suara yang diserap bahan ( dB)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan tempat penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Pusat Penelitian Fisika-LIPI Serpong. Waktu Penelitian: Februari sampai April 2013

3.2. Prosedur Kerja

Bahan baku tandan kosong kelapa sawit yang masih basah dijemur, dipisahkan untuk diambil seratnya kemudian direndam dalam larutan 10 % NaOH selama 12 jam. Serat tandan kosong kelapa sawit yang telah direndam kemudian

dikeringkan dalan oven pada suhu 60 oC selama 12 jam untuk mempercepat

proses pengeringan. Semen yang digunakan adalah jenis portland cement (PC)

yang umum digunakan untuk bahan bangunan. Tata laksana pembuatan beton serat adalah sebagai berikut: semen PC dicampur pasir halus (lolos ayakan 0,3 mm), pasir kasar (lolos ayakan 5,0 mm) dan air, sehingga menjadi suatu adukan bahan beton. Adapun komposisi masing-masing adukan yang dibuat adalah sebagai berikut: semen = 350 ml, pasir kasar = 700 ml, pasir halus = 700 ml, air = 500 ml dan ditambahkan serat tandan kosong kelapa sawit. Ukuran serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan adalah diameter sekitar 0,10 – 2, 0 mm dengan panjang serat 50 mm. Adapun variasi penambahkan serat tandan kosong kelapa sawit (dalam % volum) dalam pembuatan beton serat seperti terlihat pada Tabel 3.1 dibawah ini

Tabel3.1. Komposisi pembuatan beton serat tandan kosong kelapa sawit No Pasir kasar

(ml)

Pasir halus (ml)

Semen, PC (ml)

Air (ml)

Tandan kosong kelapa sawit (% volum)

1 700 700 350 500 0

2 700 700 350 500 2

3 700 700 350 500 4

4 700 700 350 500 6

5 700 700 350 500 8

6 700 700 350 500 10

Setelah adukan beton diaduk merata kemudian dicetak dalam moulding dengan ukuran beton jadi sebagai berikut: panjang 200 mm, lebar 50 mm dan tinggi 50 mm. Dalam proses penambahan serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan dilakukan secara bertahap silih berganti dengan penambahan adukan sehingga cetakan beton penuh dan rata. Beton serat yang dibuat masing-masing sebanyak 3 buah untuk pengujian ulangan yang dibutuhkan.

Diagram alir pembuatan beton serat tandan kosong kelapa sawit diperlihatkan pada Gambar 3.1 di bawah ini :

Gambar 3. 1. Diagram alir pembuatan dan pengujian beton

3.3 Alat dan bahan yang dibutuhkan 1.Alat yang dibutuhkan:

- Cetakan ( Moulding) - Pengaduk semen - Timbangan Digital

- Universal Testing Machine - Jangka sorong

- Speaker

- Sound level Meter -Sinyal generator

Pasir kasar ( 700 )ml Pasir halus(700) ml Semen(350)ml Air(500) ml

Pencampuran

Pencetakan dengan moulding

Pengeringan selama 28 hari

1.Pretreatmen kelapa sawit 2.Penambahan serat tandan kosong kelapa sawit 0%,2%,4%,6%,8%,10% volume

Perendaman tandan kosong kelapa sawit dgn larutan NAOH 10% selama 12 jam

Pengujian: Densitas, Penyerapan air,compressive strengh,MOR,MOE, foto struktur dan peredaman suara

2.Bahan yang dibutuhkan : - NaOH 10%

- Semen PC

- tandan kosong kelapa sawit - pasir

- air

3.4 Metoda pengukuran

3.4.1 Metoda pengukuran densitas.

1. .Sampel yang telah mengalami pengerasan (ageing) 28 hari kemudian

ditimbang massa sampel kering (beton), mk dengan menggunakan neraca

digital.

2. .Selanjutnya diukur dimensi dari masing-masing sampel uji dengan

menggunakan jangka sorong. Dengan diketahui dimensi maka dapat dihitung volume dari sampel uji.

Dengan mengetahui besaran-besaran tersebut diatas, maka nilai densitas beton sludge dapat ditentukan sesuai dengan persamaan densitas (1).

3.4.2 Penyerapan Air (Water absoption)

Untuk mengetahui besarnya penyerapan air dari beton sludge yang telah dibuat, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 20 – 00.

Prosedur pengukuran penyerapan air adalah sebagai berikut:

1. .Sampel yang telah dikeringkan selama 28 hari, ditimbang massanya

2. Kemudian sampel direndam di dalam air selama 1 jam sampai massa

sampel jenuh dan catat massanya( mb).

Dengan menggunakan persamaan (2) maka nilai penyerapan air dari beton sludge dapat ditentukan.

3.4.3 Kuat tekan (Compressive strength)

Untuk mengetahui besarnya nilai kuat tekan dari beton, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 1386 – 98 dan ASTM C 39/C 39M - 01. Alat yang digunakan untuk menguji kuat tekan adalah Universal Testing Mechine (UTM). Model uji kuat tekan dengan benda uji berupa kubus.

Prosedur pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut:

1. Sampel berbentuk kubus, minimal dilakukan tiga kali pengulangan.

Dengan mengetahui diameternya maka luas penampang dapat dihitung, A

= π (d2/4).

2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor

penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur (gaya) terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol.

3. .Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi

pemberian gaya (lihat gambar), dan arahkan switch ON/OFF ke arah ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit.

4. .Apabila sampel telah pecah, arahkan switch kearah OF maka motor

penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang ditampilkan pada panel display, saat beton serat tersebut rusak.

5. Dengan menggunakan persamaan (3) maka nilai kuat tekan dari beton dapat ditentukan.

3.4.4 Kuat Patah (Flexural Strength)

Untuk mengetahui besarnya kuat patah dari beton, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 133 – 97 dan ASTM C 348 – 97. Alat yang digunakan untuk menguji kuat patah adalah Universal Testing Mechine (UTM). Pengujian kuat patah dengan Universal Testing Mechine (UTM) dan benda uji untuk kuat patah benda berbentuk balok.

Prosedur pengujian kuat patah adalah sebagai berikut:

1. Sampel berbentuk balok diukur lebar dan tingginya, minimal

dilakukan tiga kali pengulangan, kemudian atur jarak titik tumpu (span) sebesar 10 cm sebagai dudukan sampel .

2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor

penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur (gaya) terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol.

3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi

pemberian gaya (lihat gambar), dan arahkan switch ON/OFF ke arah

ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit.

4. Apabila sampel telah patah, arahkan switch kearah OF maka motor

penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang ditampilkan pada panel display, saat beton tersebut patah.

Dengan menggunakan persamaan (3) maka nilai kuat patah dari beton dapat diperoleh.

3.4.5 Peredaman suara

Prosedur pengujian peredaman suara pada beton dengan kondisi terbuka adalah sebagai berikut:

1. Sampel yang telah diikeringkan selama28 hari, dibuat berbentuk kubus terbuka, dan dilakukan pengujian tiga kali pengulangan.

2. Tempatkan sinyal generator di luar ruang kubus Atur frekwensi sinyal

generator pada frekwensi 100- 5000 Hz ,

3. Letakkan speaker pada kubus ruang terbuka.

4. Tempatkan Sound level meterdi luar ruang kubus, atur pada posisi tetap

atau jarak tertentu dari speaker.

5. .Arahkan sinyal generotor, ke arah switch ON

6. Kemudian catat intensitas suara dalam satuan (dB) yang ditunjukkan oleh

Sound level meter

7. Arahkan sinyal generator ke arah swith OFF.

8. Dengan menggunakan persamaan (4) dan (5) maka koefisien peredaman

suara dapat ditentukan.

Prosedur pengujian peredaman suara pada beton dengan kondisi tertutup adalah sebagai berikut:

1. Sampel yang telah diikeringkan selama 28 hari, dibuat berbentuk kubus

tertutup, dan dilakukan pengujian tiga kali pengulangan.

2. Tempatkan sinyal generator di luar ruang kubus Atur frekwensi sinyal

generator pada frekwensi 100- 5000 Hz ,

3. Letakkan speaker di dalam ruang kubus ruang tertutup.

4. Tempatkan Sound level meterdi luar ruang kubus, atur pada posisi tetap

atau jarak tertentu dari speaker.

5. .Arahkan sinyal generotor, ke arah switch ON

6. Kemudian catat intensitas suara dalam satuan (dB) yang ditunjukkan oleh

Sound level meter

7. Arahkan sinyal generator ke arah swith OFF.

8. Dengan menggunakan persamaan (4) , (5) , (6) maka koefisien peredaman

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil pengukuran susut massa

Hasil pengukuran susut berat (weight loss) dan penimbangan massa sampel selama proses penuaan (aging time) dari beton serat sampai 28 hari dan dengan variasi penambahan serat (0 – 10%) dalam persen volume diperlihatkan pada tabel 4.1 sampai tabel 4.6 dan gambar 4.1-4.6 seperti berikut ini.

Dengan keterangan tabel :

m-mi = penyusutan massa ujji bbeton (gram)

(m-mi/ m ) = penyusutan massa terhadap massa sampel

(m-mi/m) x 100 % = persentase penyusutan massa terhadap massa sampel (%)

Tabel 4.1 Data pengukuran massa sampel uji beton tanpa penambahan serat hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 810

5 770 40 0,04878049 4,87804878 6 765 45 0,05487805 5,487804878 7 760 50 0,06097561 6,097560976 8 750 60 0,07317073 7,317073171 11 740 70 0,08536585 8,536585366 12 740 70 0,08536585 8,536585366 13 740 70 0,08536585 8,536585366 14 740 70 0,08536585 8,536585366 18 740 70 0,08536585 8,536585366 19 740 70 0,08536585 8,536585366 20 740 70 0,08536585 8,536585366 21 740 70 0,08536585 8,536585366 22 740 70 0,08536585 8,536585366 26 740 70 0,08536585 8,536585366 27 740 70 0,08536585 8,536585366 28 740 70 0,08536585 8,536585366 29 740 70 0,08536585 8,536585366

Tabel 4.2 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 2% hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 820

5 820 0 0 0

6 820 0 0 0

7 810 10 0,01219512 1,219512195 8 800 20 0,02439024 2,43902439 11 790 30 0,03658537 3,658536585 12 790 30 0,03658537 3,658536585 13 790 30 0,03658537 3,658536585 14 785 35 0,04268293 4,268292683 18 780 40 0,04878049 4,87804878 19 780 40 0,04878049 4,87804878 20 780 40 0,04878049 4,87804878 21 780 40 0,04878049 4,87804878 22 780 40 0,04878049 4,87804878 26 780 40 0,04878049 4,87804878 27 780 40 0,04878049 4,87804878 28 780 40 0,04878049 4,87804878 29 780 40 0,04878049 4,87804878

720 740 760 780 800 820 840 0 2 4 6 8 10

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel 0 %

Gambar 4.1. Hubungan antara susut berat (weight loss) dan massa sampel terhadap waktu penuaan (aging time) pada beton tanpa serat.

Tabel 4.3 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 4% hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 730

5 720 10 0,01219512 1,219512195 6 700 30 0,03658537 3,658536585 7 685 45 0,05487805 5,487804878 8 675 55 0,06707317 6,707317073 11 675 55 0,06707317 6,707317073 12 670 60 0,07317073 7,317073171 13 660 70 0,08536585 8,536585366 14 660 70 0,08536585 8,536585366 18 650 80 0,09756098 9,756097561 19 650 80 0,09756098 9,756097561 20 650 80 0,09756098 9,756097561 21 650 80 0,09756098 9,756097561 22 650 80 0,09756098 9,756097561 26 650 80 0,09756098 9,756097561 27 650 80 0,09756098 9,756097561 28 650 80 0,09756098 9,756097561 29 650 80 0,09756098 9,756097561

760 780 800 820 840 0 2 4 6

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel 2% Serat

Gambar4.2. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap waktu penuaan (aging time) pada beton dengan 2 % serat.

Tabel 4.4 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 6% hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 755

5 750 5 0,00609756 0,609756098 6 730 25 0,0304878 3,048780488 7 720 35 0,04268293 4,268292683 8 720 35 0,04268293 4,268292683 11 720 35 0,04268293 4,268292683 12 710 45 0,05487805 5,487804878 13 700 55 0,06707317 6,707317073 14 700 55 0,06707317 6,707317073 18 690 65 0,07926829 7,926829268 19 690 65 0,07926829 7,926829268 20 685 70 0,08536585 8,536585366 21 680 75 0,09146341 9,146341463 22 680 75 0,09146341 9,146341463 26 680 75 0,09146341 9,146341463 27 680 75 0,09146341 9,146341463 28 680 75 0,09146341 9,146341463 29 680 75 0,09146341 9,146341463

625 650 675 700 725 750 1 3,5 6 8,5 11

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel 4 %

Serat

Gambar4.3. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap waktu penuaan (aging time) pada beton dengan 4 % serat.

Tabel 4.5 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 8 % hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 780

5 770 10 0,01219512 1,219512195 6 750 30 0,03658537 3,658536585 7 735 45 0,05487805 5,487804878 8 720 60 0,07317073 7,317073171 11 720 60 0,07317073 7,317073171 12 710 70 0,08536585 8,536585366 13 705 75 0,09146341 9,146341463 14 695 85 0,10365854 10,36585366 18 685 95 0,11585366 11,58536585 19 685 95 0,11585366 11,58536585 20 685 95 0,11585366 11,58536585 21 680 100 0,12195122 12,19512195 22 680 100 0,12195122 12,19512195 26 680 100 0,12195122 12,19512195 27 680 100 0,12195122 12,19512195 28 680 100 0,12195122 12,19512195 29 680 100 0,12195122 12,19512195

670 695 720 745 770 1 3,5 6 8,5 11

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel 6 %

S t

Gambar 4.4. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap

Tabel 4.6 Data pengukuran massa sampel uji beton dengan penambahan serat 10 %

hari ke

massa

(g) m-mi (m-mi)/m

(m-mi)m x 100 4 900

5 890 10 0,01219512 1,219512195 6 860 40 0,04878049 4,87804878 7 850 50 0,06097561 6,097560976 8 850 50 0,06097561 6,097560976 11 850 50 0,06097561 6,097560976 12 830 70 0,08536585 8,536585366 13 830 70 0,08536585 8,536585366 14 820 80 0,09756098 9,756097561 18 805 95 0,11585366 11,58536585 19 800 100 0,12195122 12,19512195 20 800 100 0,12195122 12,19512195 21 800 100 0,12195122 12,19512195 22 800 100 0,12195122 12,19512195 26 800 100 0,12195122 12,19512195 27 800 100 0,12195122 12,19512195 28 800 100 0,12195122 12,19512195 29 800 100 0,12195122 12,19512195

Gambar4.5. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap waktu penuaan (aging time) pada beton dengan 8 % serat.

670 690 710 730 750 770 790 1 3 5 7 9 11 13

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel 8 %

Dari tabel 4.1 dan gambar4.1, beton tanpa serat terlihat bahwa susut berat (weight loss) cenderung terjadi mulai saat pengeringan sampai hari ke 12, setelah itu massa sampel cenderung konstan dan tidak ada pengurangn massa.

Pada pembuatan beton serat dengan menggunakan 2% dan 4 % serat tandan kelapa sawit, dimana penyusutan massa cenderung konstan pada hari ke 15, artinya massa beton sudah mulai konstan diatas hari ke 15.

Beton serat dengan penambahan serat sebanyak 6%, 8% dan 10 % serat tandan kelapa sawit perubahan massa sudah tidak terjadi pada hari 19 – 21. Apabila dilihat dari efek penambahan serat terhadap perubahan massa (weight loss) pada pembuatan beton serat berkisar antara 8% – 10%. Sedangkan menurut Candramouli et all, (2011) menyatakan bahwa nilai weight loss pada beton keras sebagai fungsi temperatur dan waktu dapat mencapai sebesar 5 %.

4.2Pengujian densitas dan penyerapan air

Data densitas dan penyerapan air dari sampel beton dengan variasi penambahan serat tandan kosong kelapa sawit 0%, 2%, 4% ,6%, 8%, 10,% volum dapat dilihat pada tabel 4.7 di bawah inI

780 800 820 840 860 880 900 920 1 3 5 7 9 11 13

0 5 10 15 20 25 30

Mas sa S am p e l ( g) W e ig h t L o ss (%)

Aging Time (hari)

Weigh loss

Massa sampel

10 % Serat

Gambar 4.6. Hubungan antara susut berat (weigh loss) dan massa sampel terhadap

Tabel 4.7 Data pengukuran densitas dan penyerapan air dari samel beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10,%

Gambar 4.7.Hubungan antara bulk density dan water absorption terhadap

penambahan serat (% volum) pada beton serat. Serat(%) Density WA (%)

0 1,727862 5,263157895 2 1,631869 8,108108108 4 1,75186 8,75 6 2,40024 13,04347826 8 1,883849 12,77777778 10 1,847852 13,48314607

5 8 11 14 1 1,5 2 2,5 3

0 2 4 6 8 10

W a te r A bs o rpti o n ( % ) B u lk De n si ty ( g /c m 3)

Penambahan Serat (% Volum)

Water Absorption

Hasil pengukuran rapat massa (bulk density) dan penyerapan air (water absorptuion) sebagai fungsi penambahan serat tandan kosong kelapa sawit (dalam % volum) diperlihatkan pada Gambar 7. Besarnya nilai rapat massa dari beton serat yang diperoleh berkisar antara 1,5 – 2,5

g/cm3. Rapat massa beton tanpa serat adalah 1,73 g/cm3 dengan nilai

penyerapan air diperoleh terkecil, yaitu sekitar 5,26%. Pengaruh penambahan serat hingga mencapai 2 % volum menghasilkan nilai rapat massa cenderung turun dan mencapai nilai tertinggi pada penambahan

serat tandan kelapa sawit sebanyak 6 % volum, yaitu sebesar 2,4 g/cm3.

Sedangkan nilai penyerapan air dari beton serat adalah berkisar antara 5,26 – 13, 48 % dan nilai penyerapan air pada beton serat yang tertinggi adalah pada penambahan 10 % serat. Hasil pengamatan Roslan Kolop, dkk., dengan perbandingan semen dengan serat kelapa sawit dalam % (berat semen) menunjukkan bahwa penyerapan air akan berbanding lurus dengan penambahan serat yang ditambahkan. Nilai penyerapan air yang diperoleh Roslan Kolop, dkk., adalah mulai dari 8 – 15 % untuk penambahan serat hingga mencapai 30 % (dari berat semen). Menurut Braga (1985), beton konvensional (semen portland) menghasilkan nilai penyerapan air sebesar 5,5%. Sedangkan nilai densitas yang diperoleh Roslan Kolop, dkk.,

adalah berkisar 1 – 2 g/cm3 pada umur beton 28 hari dan pengaruh

penambahan serat cenderung menurunkan nilai densitas beton yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan bahwa serat tandan kosong kelapa sawit

relatif mengikat air bebas (H2O). Sebagai pembanding nilai densitas untuk

beton konvensional (semen portland) adalah sekitar 2,4 g/cm3, sumber

Van Vlack, (2004)Apabila dilihat dari nilai densitas yang diperoleh maka beton serat ini dapat diklasifikasikan sebagian termasuk beton ringan dan sisanya termasuk beton normal, dimana nilai rapat massa beton ringan < 2

g/cm3, dan beton normal 2 - 2,4 g/cm3 (Mulyono dan Gina, 2002). Hasil

penelitian lain (Mulyono, 2005) dengan menggunakan serat ijuk dan sabut kelapa dengan variasi 0 – 16 % (dari berat semen) diperoleh nilai

densitasnya adalah sekitar 2 - 2,2 g/cm3 dan penyerapan air berkisar 9 – 12 %.

4.3 Pengujian MOR( kuat bendimg beton)

Data pengujian MOR( kuat bending) pada pada sampel uji beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10% diperlihatkan pada tabel 4.8 beriku:

Tabel 4.8 Data kuat bending ( MOR) beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % volum MOR,

Mpa F L B H

N/mm^2 N mm mm mm

0%

2,77778 2500 100 54 50

2,4963 2250 100 50 52

2,53155 2560 100 54 53

2,60187 2%

1,33433 1180 100 51 51

3,47312 2880 100 46 52

1,29471 1290 100 46 57

2,5 4%

0,72 600 100 50 50

0,52332 490 100 50 53

2,60385 2300 100 49 52

2,60385 6%

2,1598 1910 100 51 51

2,1707 1800 100 46 52

1,57 600 100 43 51

2,9

8%

2,77098 1970 100 41 51

3,00639 1890 100 51 43

0 100 45 52

2,88869 10%

3,00056 2360 100 42 53

1,57574 1570 100 46 57

1,78773 1540 100 46 53

Pengujian sifat mekanik dari beton serat yang dilakukan antara lain adalah Modulus of Rupture (MOR) atau bending strength dengan tiga titik tumpu, Compressive Strength (kuat tekan) dan Modulus of elasticity (MOE). Hasil pengujian Modulus of Rupture (MOR) dari beton serat diperlihatkan pada Gambar 8. Nilai MOR beton serat dengan variasi penambahan serat hingga 10 % volum adalah berkisar 2,12 – 2,95 MPa. Nilai tertinggi MOR beton serat adalah pada penambahan 6 % serat tandan kelapa sawit, yaitu sekitar 2,95 MPa. Nilai ini apabila dibandingkan dengan karakteristik beton pada umumnya adalah termasuk pada klasifikasi beton ringan - normal . Hasil penelitian Yu, at.all., (2011) dengan menggunakan serat bambu sebanyak 0,5 – 1,5 % (berat) dari total semen dan panjang serat yang digunakan 1 – 2 cm, menghasilkan nilai MOR sebesar 5 – 7 MPa. Penelitian lain (Mulyono, 2002) yang telah dilakukan dengan menggunakan serat ijuk dan sabut kelapa adalah sekitar 8 – 11 MPa, artinya beton yang telah dibuat relatif cukup rendah dan perlu ditingkatkan lagi untuk proses pabrikasi sebagai upaya pemanfaatan limbah sawit sehingga mempunyai nilai ekonomi dan dalam rangka penunjang pelestarian lingkungan

2,60 _2,50 2,60

2,95 _2,89

2,12 1,5 2 2,5 3 3,5

0 2 4 6 8 10

M o dul us o f R uptur e , M O R ( M P a )

Penambahan Serat (% Volum)

Gambar4.8. Hubungan antara Modulus of Rupture (MOR) terhadap penambahan serat (% volum) pada beton serat.

4.4Pengujian kuat tekan beton

Tabel 4.9 Data kuat tekan beton dengan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % volum

σ F A P L

N/mm^2 N mm^2 mm mm

0%

34 68000 2000 50 40

34,61538 90000 2600 52 50 18,51852 43000 2322 43 54

29,04463 2%

34 68000 2000 50 40

34,61538 90000 2600 52 50 18,51852 43000 2322 43 54

29,04463

4%

0,932 2330 2500 50 50

0,977358 2590 2650 53 50

1,314757 3350 2548 52 49

1,074705

6%

5,351788 13920 2601 51 51

3,800167 9090 2392 52 46

5,397797 13230 2451 57 43

4,849917

8%

3,663319 7660 2091 51 41

3,424533 7510 2193 43 51

2,136752 5000 2340 52 45

3,074868

10%

4,937107 10990 2226 53 42

3,610401 8470 2346 51 46

1,698113 4140 2438 53 46

Hasil pengujian kuat tekan (Compressive Strength) dari beton serat dengan variasi penambahan serat tandan kosong kelapa sawit diperlihatkan pada Gambar 9. Dari hasil pengujian kuat tekan beton serat dengan variasi penambahan serat tandan kosong kelapa sawit hingga 10 % volum, diperoleh nilai kuat tekannya berkisar 3 – 5 Mpa. Nilai tertinggi diperoleh pada penambahan 6 % serat tandan kosong kelapa sawit, yaitu sebesar 4,85 MPa. Hasil penelitian yang telah dilakukan (Roslan Kolop ,dkk 2010) menunjukkan bahwa beton dengan penambahan serat tandan kelapa sawit sebanyak 10 – 30 % dari berat semen yang digunakan dengan umur 28 hari menghasilkan kuat tekan sekitar 0,9 – 2,3 MPa. Sedangkan nilai kuat tekan yang dihasilkannya tanpa penambahan serat adalah sebesar 7,2 MPa ( Roslan Kolop,dkk 2010) dan nilai ini relatif lebih tinggi bila dibandingkan dari beton serat yang dibuat. Penelitian lain, Yu, at.all., (2011) dengan menggunakan serat bambu sebanyak 0,5 – 1,5 % (berat) dari total semen dan panjang serat yang digunakan 1 – 2 cm, menghasilkan kuat tekan sebesar 33 – 46 MPa, artinya beton serat bambu ini relatif cukup kompetitif bila dibanding dari sifat-sifatnya yang dihasilkan. Dari hasil ini maka untuk pengamatan morfologi maupun terhadap pengujian peredaman suara pada beton serat ditetapkan pada komposisi 6 % (volum) serat tandan kosong kelapa sawit. Menurut Mc Bride and

3,05 3,09

4,05 4,85 4,12 3,42 2 3 4 5 6

0 2 4 6 8 10

C o mp res si v e St ren g th ( N /mm 2)

Penambahan Serat (% Volum)

Gambar 4.9. Hubungan antara Compressive Strength terhadap penambahan serat (% volum) pada beton serat.

Shukla (2002), nilai kuat tekan yang dihasilkan berkisar 15 - 21 MPa dengan menggunakan bahan adif adalah ceramics microspere, hekuatan ini sangat dipengaruhi ukuran butir dalam orde mikro.

4.5 Pengujian modulus elastis beton

Tabel 4.10 data pengujian modulus elastis denggan penambahan serat 0,2,4,6,8,10 % volum

% serat 0% % 4% 6% 8% 10%

3 3 5 4,3 5,7 2,75

1,3 0,8 1 2.3 0,5 0,83

ME(Gpa) 2,1 1,9 3 3,3 3,1 1,79

Untuk menentukan besaran Modulus of elasticity (MOE) dari beton serat yang dibuat maka perlu dilakukan pengukuran stress terhadap strain dengan

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

St

res

s (

G

P

a

)

Strain

6 % 8 % 4 % 0 % 2 % 10 %

Gambar4. 10. Hubungan antara stress terhadap strain dengan variasi penambahan serat (% volum) pada beton serat.

menggunakan Universal Testing Machine (UTM), seperti terlihat pada Gambar 10. Dari gambar 10 terlihat bahwa hubungan antara stress vs strain sebagai variasi penambahan serat tandan kelapa sawit memperlihatkan pola yang sama. Menurut Roslan Kolop, dkk., nilai Stress beton menggunakan serat tandan kosong kelapa sawit dapat mencapai 3 MPa dan strain 0,08, dimana nilai ini mirip dengan hasil penelitian yang dilakukan. Menurut WAFA (1990), penambahan serat carbon stell cenderung meningkatkan nilai strain akan tetapi nilai stress relatif konstan dan dapat mencapai 35 MPa

Berdasarkan kurva stress vs strain maka dapat dihitung besarnya Modulus of elasticity (MOE) dari beton serat tersebut, seperti terlihat pada Gambar 11. Nilai MOE dari beton serat dengan penambahan serat tandan kosong kelapa sawit hingga mencapai 10 % volum adalah berkisar antara 1,7 – 3,4 GPa. Ternyata nilai tertinggi yang dihasilkan adalah pada penambahan serat tandan kosong kelapa sawit sebesar 6 % (volum). Menurut Abdullah (2008), nilai MOE dari pembuatan beton ringan dengan metoda autoclave adalah sebesar 0,18 – 3,58 Gpa. Penelitian lain, TEO ,M.A. Mannan( 2006) telah membuat beton struktur dengan menggunakan cangkang kelapa sawit sebagai pengganti bahan agregat halusnya

2,12 1,90 3,00 3,33 3,06 1,79 1,00 2,00 3,00 4,00

0 2 4 6 8 10

M o dul us o f E la sti ci ty ( GP a )

Penambahan Serat (% Volum) Gambar4. 11. Hubungan antara Modulus of elasticity (MOE) terhadap

Daftar Pustaka

Agus, H.S.W. et al., 2002, The Use of Natural Fibre Reinforced Composites in Building Materials, Proceedings- International Symposium; Building Research and The Sustainability of The Built Environment in The Tropics, Tarumanagara University Indonesia. P. 598-610.

Ainunnisa. 2010, Scanning Electron Microscopy, Jurusan Teknobiomedik, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Cavaleri, L, N. Miraglia and M.Papia. 2003, Pumice Concrete for Structural Wall Panels; Engineering Structures, Vol 25, No.1, pp.115-125

Deni S. Khaerudini dan Muljadi. 2007, Pengaruh Variasi Sludge-Serbuk Kayu sebagai Penguat terhadap Sifat Mekanik Material Komposit Matriks Urea Formaldehida (UF), Jurnal Fisika dan Aplikasinya (JFA), Fisika ITS, Vol. 3 No. 1, ISSN 1858-036X

Deni S. Khaerudini, Muljadi, Anggito P. Tetuko, dan P. Sebayang . Studi Analisis Kekuatan Mekanik Material Komposit Matrik Epoxy dengan Penguat Serat Bambu Apus (Gigantochloa apus), Prosiding Seminar UGM, 2008

Djausal, A., Sukardi, S., Alami, F., dan Helmi, M., 2001, Ferrocement in Indonesia: It’s Aplication and Potentials, Journal of Ferrocement. IFIC Bankok, Vol. 31 No. 4, October. P 311-318.

Fajriyanto dan Firdaus. 2006, Panel Dinding Partisi Dan Plafon Tahan Air Dari Komposit Sabut Kelapa (Coco Fiber) Dan Sampah Plastik (Thermoplastics). Laporan Penelitian Interdisipliner yang dibiayai oleh DPPM UII Yogyakarta.

Fajriyanto dan Firdaus F. 2007, Potensi Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Sebagai Panel Dinding Bangunan Berbasis Fiber Reinforced Concrete (FRC). Progress Report of Foundamental Research, Pusat Sains dan Teknologi DPPM UII.

Firdaus F. dan Fajriyanto. 2006, Komposit Sampah Plastik-Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Material Utama Untuk Produksi Fiberboards. Riset Unggulan Terpadu XII yang dibiayai Menristek RI 2005-2006. Prosiding Seminar Nasional 19 Agustus 2006 Kimia FMIPA UII

Firdaus F. dan Fajriyanto.2006, Komposit Sampah Plastik (thermo plastics)-Sabut Kelapa (coco fiber) untuk Produksi Plafon Tahan Air (water proof) : Analisis Sifat Mekanik, Fisika-Kimiawi dan Ketahanan Airnya. Laporan Penelitian Dosen Muda Dikti/Mendiknas.

Gibson, R. F., 1994, Principle of Composites Materials Mechanics, McGraw-Hill Book Company, New York, USA

http://www.purdue.edu/rem/rs/sem.htm, Scanning Electron Microscopy, Purdue University diakses tanggal 10 Januari 2012

Intan, A.H., Said, E.G., dan Saptono, I.T., 2003. Strategi Pengembangan Industri Pengolahan Sabut Kelapa Nasional. Jurnal Manajemen dan Agrobisnis, Vol.1, No.1, Hal. 42-54.

Lofgren, I., 2005, Fibre Reinforced Concrete for Industrial Construction, Thesis for Doctorate Degree, Chalmers University of Technology, Goteborg – Sweden.

Morisco. 1999, Rekayasa Bambu, Nafiri Ofset, Yogyakarta

Mutaqi, A. Saifudin. 2004, Peran Teknologi Konstruksi dalam Kompetisi Pasar Properti, Prosiding Seminar Nasional Prospek dan Kendala Bisnis Properti di Indonesia, Magister teknik Sipil UII.

Naaman, AE., 2000, Ferrocement and Laminated Cementitious Composite, First Edition. Techno Press 3000. Michigan. P372

phpbb group. 2008, ferrocement båd sammenslutningen, 2012

Randing. 1995, Pengaruh Penambahan Serat Ijuk Pada Pembuatan Genteng Beton. Journal Penelitian Permukiman Vol 11- 1/1995.

Randing. 1999, Prospek Papan Komposit Serat Tebu-Semen Sebagai Bahan Bangunan Alternatif, Laporan Penelitian Litbangkim Bandung

Satwarnirat. 2003, Pengaruh Penambahan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Beton, Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1.

Sebayang P, Lukman Faris, Muljadi 2010,Koefisien Peredaman suara Dan Konduktivitas Termal Dari Panel Beton Ringan,Pusat Peneltian Fisika LIPI

Simanungkalit P., 2004, Prospek dan Kendala Bisnis Properti di Indonesia, Prosiding Seminar Nasional Prospek dan Kendala Bisnis Properti di Indonesia, Magister teknik Sipil UII

Sudarmoko. 1993, Pengaruh Panjang Serat Pada Sifat Struktural Beton Serat, Media Teknik

Suhendro, B., 1991, Pengaruh Pemakaian Fiber Secara Parsial pada Perilaku dan Kapasitas Balok Beton Bertulang, Seminar Mekanika Bahan Untuk Meningkatkan Potensi Bahan Lokal, PAU UGM

Suryani., 1996, Fiber Reinforce Concrete

Tjokrodimuljo, Kardiyono., 1996, Teknologi Beton. Yogyakarta, Universitas Gajah Mada Press

Yassar, E and Y. Erdogan. 2008, Strength and Thermal Conductivity in Lightweight Building Materials, bull. Eng. Geol. Envirom, 67 : 513- 519.

Zulfi,dkk 2005. Pengaruh penambahan serat sabut kelapa pada sifat mekanik beton

Lampiran alat dan bahan Penelitian

Ayakan 0,5 mm Ayakan 0,3 mm

Serat tandan kosong kelapa sawit Moulding dengan serat

Moulding dengan serat Pengaduk semen

Timbangan Digital Jangka sorong

UTM Speaker

Sound level meter Sinyal generator

Gelas ukur berisi air Semen PC

Pasir Beton yang telah dikeringkan

Beton Skala penunjukan kompputer