Karakteristik Papan Semen dari Limbah Kertas Kardus dengan Penambahan Katalis Kalsium Klorida

Lampiran 1. Data kerapatan papan semen
Kalsium klorida (CaCl2 )
Kode

Berat
(g)

P1

P2

X

L1

L2

X

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641

K642
K643

126,3
109,1
104,2
123,4
155,3
154,4
199,8
139,8
221,6
147,3
166,4
219,7

9,9
9,9
9,8
9,7

9,8
9,9
9,9
9,8
9,9
9,9
9,8
9,7

9,7
9,8
9,9
9,9
9,8
9,9
9,8
10
9,9
9,7
9,8

9,7

9,8
9,85
9,85
9,8
9,8
9,9
9,85
9,9
9,9
9,8
9,85
9,7

10
10,1
10
9,9
10

9,6
10,1
10
10
10,1
9,9
10

9,9
10,1
10,2
10
10,1
9,9
10,3
10
10,3
10
9,9
10,1

9,95
10,1
10,1
9,95
10,05
9,75
10,2
10
10,15
10,05
9,9
10,05

Kerapatan

T2

T
T3

T4

X

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

1,35
1,4
1,5
1,2
1,4

1,2
1,5
1,23
1,31
1,3
1,6
1,4

1,35
1,45
1,5
1,25
1,4
1,12
1,52
1,2
1,34
1,3
1,6
1,4

1,5
1,5
1,5
1,25
1,4
1,12
1,5
1,23
1,34
1,3
1,6
1,4

1,4
1,4
1,4
1,2
1,4
1,14

1,5
1,245
1,32
1,3
1,6
1,4

1,4
1,44
1,47
1,22
1,4
1,14
1,50
1,23
1,33
1,3
1,6
1,4

T1

Lampiran 2. Data kadar air papan semen
Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

Kalsium klorida (CaCl2 )
Berat awal
Berat kering tanur
(g)
(g)
126,3
104,9
109,1
95,4
104,2
90,3
123,4
103,9
155,3
134,8
154,4
126,6
199,8
158,5
139,8
122,5
221,6
191
147,3
130,4
166,4
148,2
219,7
183

Kadar air
(%)
20,71
21,96
26,65
14,12
16,17
14,36
15,39
18,77
16,21
12,96
12,28
20,05

Lampiran 3. Data daya serap air setelah perendaman selama 2 jam dan 24
jam

Universitas Sumatera Utara

(g/cm3)
1,67
1,39
1,32
1,15
1,13
1,15
1,07
1,61
0,92
0,76
0,71
1,03

Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

B 1 (g)
29,7
22,4
25,5
30,4
44,6
36,7
4,32
33,9
43,4
42,2
45,1
50

Kalsium klorida (CaCl2 )
Selama 2 jam
B 2 (g)
Daya serap air (%)
B 1 (g)
34,7
56,78
29,7
38,5
60,87
22,4
43,9
61,16
25,5
38,4
15,31
30,4
54,55
16,83
44,6
38,5
18,48
36,7
44,8
23,06
43,2
41,1
3,38
33,9
45,7
9,35
43,4
50
3,90
42,2
55,5
2,70
45,1
51,75
20,24
50

Selama 24 jam
B 2 (g) Daya serap air (%)
36,2
58,45
38,9
62,06
44,3
62,72
38,9
16,96
55,5
21,88
39,1
19,67
45,8
24,39
41,9
5,2
46,8
12,05
50,5
5,53
56,1
5,02
52,6
22,60

Lampiran 4. Data pengembangan tebal setelah perendaman selama 2 jam
dan 24 jam
57
Kalsium klorida (CaCl )
2

Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

T1

T1 (sebelum)
T2
T3
T4

X

T2 (setelah 2 jam)
T2
T3
T4

T1

X

Pengembangan
tebal (%)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

1,4
1,33
1,42
1,5
1,9
1,1
1,4
1,3
1,33
1,4
1,5
1,36

1,41
1,35
1,4
1,5
1,8
1,1
1,45
1,3
1,32
1,415
1,6
1,36

1,38
1,35
1,42
1,65
1,85
1,1
1,44
1,3
1,31
1,4
1,54
1,35

1,37
1,32
1,45
1,4
1,9
1,1
1,44
1,3
1,3
1,4
1,5
1,36

1,39
1,3375
1,4225
1,5375
1,875
1,1
1,4325
1,3
1,315
1,40375
1,535
1,3575

1,41
1,34
1,45
1,5
1,98
1,12
1,5
1,305
1,36
1,4
1,5
1,4

1,42
1,35
1,44
1,5
1,94
1,115
1,48
1,3
1,36
1,42
1,61
1,4

1,38
1,35
1,45
1,67
1,93
1,14
1,46
1,3
1,35
1,4
1,57
1,36

1,38
1,37
1,46
1,5
2
1,1
1,5
1,3
1,33
1,4
1,5
1,4

1,3975
1,3525
1,45
1,5425
1,9625
1,11875
1,485
1,30125
1,35
1,405
1,545
1,39

4,67
2,05
4,01
0,45
1,82
1,12
1,93
0,32
1,04
0,09
0,65
2,22

X

Pengembangan
tebal (%)

T1

T1 (sebelum)
T2
T3
T4

Kalsium klorida (CaCl2 )
T2 (setelah 24 jam)
X
T1
T2
T3
T4

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

1,4
1,33
1,42
1,5
1,9
1,1
1,4
1,3
1,33
1,4
1,5
1,36

1,41
1,35
1,4
1,5
1,8
1,1
1,45
1,3
1,32
1,415
1,6
1,36

1,38
1,35
1,42
1,65
1,85
1,1
1,44
1,3
1,31
1,4
1,54
1,35

1,37
1,32
1,45
1,4
1,9
1,1
1,44
1,3
1,3
1,4
1,5
1,36

1,39
1,3375
1,4225
1,5375
1,875
1,1
1,4325
1,3
1,315
1,40375
1,535
1,3575

1,44
1,38
1,49
1,55
2
1,12
1,5
1,31
1,36
1,42
1,5
1,4

1,44
1,48
1,43
1,53
1,94
1,14
1,5
1,3
1,36
1,42
1,61
1,46

1,41
1,37
1,48
1,67
1,94
1,15
1,46
1,3
1,35
1,4
1,6
1,4

1,43
1,33
1,5
1,53
2
1,12
1,5
1,3
1,35
1,4
1,55
1,4

1,43
1,39
1,475
1,57
1,97
1,1325
1,49
1,3025
1,355
1,405
1,565
1,415

5,07
3,92
3,69
2,11
3,04
2,95
4,01
0,19
2,39
0,09
1,95
4,23

Lampiran 5. Data MOE, MOR, IB dan KPS papan semen
Kalsium klorida (CaCl2 )

Universitas Sumatera Utara

Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

Modulus elastisitas
(kg/cm2)
131,73
292,34
192,37
246,43
172,93
781,73
727,50
79,84
196,95
556,78
575,87
572,34

Modulus patah
(kg/cm2)
34,74
52,74
26,71
48,77
50,71
86,41
76,48
26,10
52,98
57,88
64,98
65,29

Internal bond
(kg/cm2)
0,67
0,35
0,54
1,12
1,05
1,12
0,72
1,33
1,06
1,86
1,9
1,86

Kuat pegang sekrup
(kg)
31,10
23,80
28,99
44,72
32,06
44,39
26,94
42,28
32,18
47,13
47,52
48,46

Lampiran 6. Data kehilangan berat papan semen
Kode
KK46
K461
K462
K463
KK55
K551
K552
K553
KK64
K641
K642
K643

Kalsium klorida (CaCl2 )
Berat awal
BKO 1 BKO 2
28,5
24,1
23,2
19,5
17,4
16,3
27,1
24,2
23,5
27,8
23,5
22,6
35,35
32,1
31,4
31,2
27
26,9
45,35
38,5
38,1
36,8
33,3
32,6
43,8
39,5
39,4
43,65
40,4
39,9
38,2
35,2
35,1
42,2
36,8
36,1

Kehilangan berat
58 (%)
3,36
4,39
1,87
3,20
1,77
0,37
1,04
2,10
1,14
0,93
0,28
1,00

Universitas Sumatera Utara

59

Universitas Sumatera Utara

3. Hasil pengujian sifat fisis dan mekanis menunjukkan bahwa kualitas papan
semen dengan penambahan katalis lebih baik daripada tanpa katalis.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai papan semen ini dengan
menggunakan uji Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengetahui tingkat
kekuatan ikatan antara bahan baku fiber berlignoselulosa dengan semen.

DAFTAR PUSTAKA
54

[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2009. Cara uji kadar selulosa dalam pulp.
SNI 14-0444-2009. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta.
Direktorat Jenderal Bea dan Cukai. 2009. Kajian terhadap semen sebagai calon
barang kena cukai dalam rangka ekstensifikasi obyek BKC. Departemen
Keuangan Republik Indonesia. Jakarta.
Djalal, M. 1984. Peranan kerapatan kayu dan kerapatan lembaran dalam usaha
perbaikan sifat-sifat mekanik dan stabilitas dimensi papan partikel dari
beberapa jenis kayu dan campurannya. Disertasi. Fakultas Pasca Sarjana.
IPB. Bogor.
Ellayawan, S, A., dan H. Wibowo. 2008. Modulus elastisitas dan mudulus pecah
papan partikel sekam padi. Jurnal Teknologi Technoscientia. ISSN:19798415. Vol 1. No. 1.
Fernandez, E.C., and P.T. Vanessa. 1996. The use and processing of rice straw in
the manufacture of cement-bonded fiberboard. Department of Forest
Products and Paper Science, Colege of Forestry and Natural Resources.
University of the Philippines. Los Banos.
Fithriani, D., Nugroho, T., dan Basmal, J. 2006. Pengaruh waktu pengempaan
terhadap karakteristik papan partikel dari limbah padat pengolahan
Gracilaria sp. Jurnal Pascapanen dan Bioteknologi Kelautan dan
Perikanan Vol. 1 No. 2. Jakarta.
[ISO] International Organisation for Standardisation. 1995. Paper and board.
Determination of grammage. Retrieved 2009-07-18.
[JIS] Japanese Industrial Standards. 1993. JIS A 5414. Cements boards. Japan.

Universitas Sumatera Utara

Kawai, Hidenori, Nekota and Takeshi. 1990. Wood cement board and a
manufacturing method thereof. USA.
Kumoro, C. 2008. Papan semen partikel. Teknologi Hasil Hutan. Fakultas
Kehutanan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Litbang Pertahanan Indonesia. 2007. Pemanfaatan serat rami untuk pembuatan
selulosa. STT No. 2289 Volume 10 Nomor 18 Tahun 2007. Balitbang
Dephan. Jakarta.
Lubis, M. J., Risnasari, I. Nuryawan, A., dan Febrianto, F. 2006. Kualitas papan
komposit dari limbah batang kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dan
polyethylene (PE) daur ulang. Jurnal Teknik Industri Pertanian Vol. 19(1),
16-20. Universitas Sumatera Utara. Medan.
Martawijaya, A. 1996. Keawetan kayu dan faktor yang mempengaruhinya.
Petunjuk Teknis. Pusat Penelitian
dan Pengembangan Hasil Hutan dan
55
Sosial Ekonomi Kehutanan, Bogor.
Maskar. 2010. Sifat papan semen. http://hutanku.blogspot.com.html. [15 Oktober
2009].
Nopianto, E. 2009. Pengetahuan bahan agroindustri. http://eckonopianto.
blogspot.com.html. [15 Oktober 2009].
Nuriyatin, N., A. Enggar, S. Novi, dan Saprinurdin. 2003. Ketahanan lima jenis
kayu berdasarkan posisi pohon terhadap serangan rayap. Jurnal Ilmu-Ilmu
Pertanian Indonesia. Vol. 5(2): 77-82.
Petra Christian University Library. 2003. Jurnal Klinker–Chapter 2. Petra
Christian University. Surabaya.
Subiyanto, B., Sudijo. S., Gopar. M., dan Munawar, S. S. 1996. Pemanfaatan
limbah tandan kosong dari industri pengolahan kelapa sawit untuk papan
partikel dengan perekat penol formaldehida. UPT Balai Litbang
Biomaterial – LIPI (Research and Development Unit for Biomaterials –
LIPI). Bogor.
Sukartana, P., R. Rushelia & I.M. Sulastiningsih. 2000. Resistance of wood-and
bamboo-cement boards to subterranean termite Coptotermes gestroi
Wasmann. (Isoptera: Rhinotermitidae). Wood-cement composites in the
Asia-Pacific Region. ACIAR Proceedings No. 107: 62-65. Canberra.
Sulastiningsih, I.M. dan P. Sutigno. 2008. Standardisasi mutu kayu untuk bahan
papan semen. Pusat Penelitian dan pengembangan Hasil Hutan. Bogor.
[TIS] Transport Information Services. 2007. Types of corrugated paper. Transport
Information Services. Germany.

Universitas Sumatera Utara

Triyanto, H. S. 1991. Karton gelombang dan kotak karton gelombang (Sifat–sifat
dan spesifikasinya). Makalah Seminar Kotak Karton Gelombang : 9 Juli
1991. Hyatt Regency. Surabaya.
Willy, D dan Yahya, M. 2001. Kardus sebagai bahan baku furniture murah.
Institut Teknologi Bandung, Bandung.

56

LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

METODOLOGI

Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan
Laboratorium Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juli 2009 sampai September 2009.

Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin kempa dingin,
ember, oven, mesin mixer repulping, timbangan elektrik, plat besi berukuran 30
cm x 30 cm x 1 cm, mesin Instron untuk uji sifat mekanis, saringan ukuran 40
mesh, kamera digital, kalkulator, dan alat tulis. Sedangkan bahan yang digunakan
adalah fiber kertas kardus, semen, katalis kalsium klorida (CaCl 2 ), alumnunium
foil, dan air.

Prosedur Penelitian
Persiapan Bahan Baku
Kertas kardus bekas direndam dalam air selama beberapa hari sampai
kertas menjadi lunak, kemudian disobek-sobek menjadi lembaran-lembaran kecil.
Selanjutnya sobekan kertas dimasukkan ke dalam wadah mixer repulping dan
dicampur air dengan perbandingan kertas : air = 4 : 10. Campuran bahan
dihancurkan dalam mixer repulping selama +2 jam sampai menjadi bubur kertas.
Selanjutnya bubur kertas diperas dan disaring dengan saringan ukuran 40 mesh.

21

Universitas Sumatera Utara

Bubur kertas kardus dijemur dan dikeringkan sampai kadar air kesetimbangan
(kering udara) yaitu 10-18%. Proses persiapan bahan baku dapat dilihat dengan
jelas pada Gambar 5.

Gambar 5. Bagan alir proses persiapan bahan baku

Pengadonan
Papan semen dibuat berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan spilasi 10%
dan kerapatan 1 gr/cm3. Pembuatan papan semen ini dilakukan menggunakan
sistem pengempaan dingin dengan tekanan rata-rata yang digunakan 50-75 kg/cm2
selama 15 menit. Papan semen dibuat dengan variasi perbandingan fiber : semen :
air adalah 1 : 2,5 : 1,25; 1,75 : 1,75 : 1,25, dan 2,5 : 1 : 1,25 dengan penambahan
22

Universitas Sumatera Utara

2% kalsium klorida (CaCl 2 ) untuk mempercepat proses pengeringan papan
semen.
Adapun proporsi yang dibuat untuk papan semen dengan variasi semen :
fiber : air yang digunakan, masing-masing adalah sebagai berikut:
Tabel 5. Proporsi bahan baku pembuatan papan semen
Perbandingan
(Bagian berat)

Semen

Fiber

Air

Total

1
1,75
2,5

2,5
1,75
1

1,25
1,25
1,25

4,75

1. Proporsi bahan baku untuk perbandingan 1 :2,5 : 1,25
Berat semen yang digunakan:

1
× 30 × 30 ×1 = 189,47 ditambah spilasi 10% = 208,42 g
4,75
Berat fiber yang digunakan:

2,5
× 30 × 30 ×1 = 473,68 ditambah spilasi 10% = 521,05 g
4,75
Berat air yang digunakan:

1,25
× 30 × 30 ×1 = 236,84 ditambah spilasi 10% = 260,53 g
4,75
Berat bahan baku fiber di atas belum merupakan berat bahan baku
sebenarnya yang akan digunakan. Berat bahan baku di atas adalah berat sebelum
memperhitungkan pengaruhnya terhadap kandungan kadar air sampel. Untuk
menentukan berat fiber sebenarnya, maka terlebih dahulu sampel bahan baku
ditentukan kadar airnya dengan pengovenan pada suhu 103+2 oC selama 1 jam.
Kadar air ini akan sangat berpengaruh terhadap proporsi fiber yang digunakan.

23
Universitas Sumatera Utara

Adapun perhitungan berat bahan baku sebenarnya yang digunakan dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut:
BB =

Berat Awal Fiber
1 − % KA

Untuk mempercepat proses pengeringan dalam pembuatan papan semen,
dilakukan penambahan katalis kalsium klorida (CaCl 2 ) sebanyak 2% dari berat
semen ke dalam adonan. Maka berat katalis yang digunakan adalah :
2% x 208,42 g = 4,17 g

2. Proporsi bahan baku untuk perbandingan 1,75 : 1,75 :1,25
Berat semen yang digunakan sama dengan berat fiber, yaitu:

1, 75
× 30 × 30 ×1 = 331,58 ditambah spilasi 10% = 364,74 g
4, 75
Berat air yang digunakan:

1,25
× 30 × 30 ×1 = 236,84 ditambah spilasi 10% = 260,53 g
4,75
Sedangkan berat katalis yang digunakan adalah:
2% x 364,74 g = 7,29 g

3. Proporsi bahan baku untuk perbandingan 2,5 : 1 : 1,25
Berat semen yang digunakan:

2, 5
× 30 × 30 ×1 = 473,68 ditambah spilasi 10% = 521,05 g
4,75

24

Universitas Sumatera Utara

Berat fiber yang digunakan:

1
× 30 × 30 ×1 = 189,47 ditambah spilasi 10% = 208,42 g
4,75
Berat air yang digunakan:

1,25
× 30 × 30 ×1 = 236,84 ditambah spilasi 10% = 260,53 g
4,75
Berat katalis yang digunakan adalah:
2 % x 521,05 g = 10,42 g

Pembentukan Lembaran
Pembentukan lembaran dilakukan dengan pengorientasian secara manual
dan dilakukan pengempaan selama 15 menit tanpa suhu kempa. Adonan bahan
baku dimasukkan ke dalam pencetak lembaran contoh uji dengan ukuran 30 cm x
30 cm x 1 cm. Kemudian plat pencetak lembaran diikat dengan baut dan mur
sampai mencapai ketebalan 1 cm.

Pengkondisian (Conditioning)
Papan semen yang telah dibentuk menjadi lembaran pada plat pencetak
lembaran, kemudian dikondisikan selama 2-3 hari hingga papan semen kering dan
bersifat kaku. Selanjutnya, papan semen tersebut dikeluarkan dari plat pencetak
dan dimasukkan ke dalam oven selama 48 jam pada suhu 50 oC sampai kekerasan
papan semen merata. Papan semen yang telah dioven, dibiarkan selam ± 2 minggu
dengan tujuan agar kadar airnya seragam dan papan semen memiliki kekerasan
yang cukup tinggi. Pengkondisian dilakuan pada ruangan yang kering udara atau

25

Universitas Sumatera Utara

pada temperatur 20±2 oC dan kelembaban (65 + 5)%.

Pengujian Kualitas
Ukuran contoh uji sifat fisis, mekanis dan ketahanan papan semen
terhadap serangan rayap ditampilkan pada Gambar 6 berikut ini:
10 cm

10 cm

5 cm

A

B

C
30 cm

10 cm

D

E

30 cm
Gambar 6. Pola pemotongan contoh uji papan semen
Keterangan :
A = contoh uji untuk kadar air dan kerapatan (10 cm x 10 cm x 1 cm)
B = contoh uji untuk daya serap air dan pengembangan tebal (5 cm x 5 cm x 1
cm)
C = contoh uji untuk uji ketahanan terhadap serangan rayap (5 cm x 5 cm x 1
cm)
D = contoh uji untuk kuat pegang sekrup (10 cm x 10 cm x 1 cm)
E = contoh uji untuk keteguhan rekat, MOE dan MOR (20 cm x 5 cm x 1 cm)

Pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan berdasarkan standar
pengujian JIS A 5414-1993. Hasil pengujian tersebut dikoreksi pada masingmasing contoh uji dan dicocokkan dengan standar pengujian tersebut. Parameter
kualitas papan yang diuji adalah: sifat fisis yang meliputi kerapatan, kadar air,
26

Universitas Sumatera Utara

pengembangan tebal, dan daya serap air serta dilakukan juga uji ketahanan
terhadap serangan rayap untuk mengetahui persentase kehilangan berat papan
semen. Sedangkan untuk sifat mekanis adalah: kuat pegang sekrup, keteguhan
rekat, modulus patah (MOR), dan modulus elastisitas (MOE). Berikut adalah
standar pengujian JIS A 5414-1993:
Tabel 6. Standar pengujian JIS A 5414 1993
No.
Macam Pengujian
1
Kerapatan (densitas)
2
Kuat lentur:
- Tegak lurus dengan orientasi serat
- Searah dengan orientasi serat
3
Penyerapan air
4
Penyusutan
5
Pengembangan
6
Kadar air
7
Uji bakar:
- Kelas
- Densitas asap
- Nilai kalori

Besaran
gr/cm3
kg/cm2

JIS A 5414 1993
minimal 1,0

%
%
%
%

minimal 94
minimal 57
maksimal 50
maksimal 0,025
maksimal 0,25
maksimal 8

kkal/kg

semi combustibel
-

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

27

Universitas Sumatera Utara

ρ=

B
V

Keterangan:
ρ = kerapatan (g/cm³)
B = berat contoh uji kering udara (g)
V = volume contoh uji kering udara (cm³)

Kadar Air
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. Kadar Air papan
dihitung dengan rumus:
KA =

B0 − B1
× 100%
B1

Keterangan:
KA = kadar air (%)
B 0 = berat awal contoh uji (g)
B 1 = berat kering oven contoh uji (g)

Pengembangan Tebal
Air yang mengisi pori-pori semen dan pori-pori kapiler yang tersebar di
seluruh

pasta

akan

berpengaruh

terhadap

nilai

pengembangan

tebal.

28

Universitas Sumatera Utara

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

T2 −T 1
×100%
T1

Keterangan:
TS = pengembangan tebal (%)
T 1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (g)
T 2 = tebal contoh uji setelah perendaman (g)

Daya Serap Air
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. Daya serap air tersebut dihitung dengan
rumus:
DSA =

B2 − B1
× 100%
B1

Keterangan:
DSA = daya serap air (%)
B 1 = berat contoh uji sebelum perendaman (g)
B 2 = berat contoh uji setelah perendaman (g)

29

Universitas Sumatera Utara

Uji Ketahanan Terhadap Serangan Rayap
Uji ketahanan terhadap serangan rayap papan semen dilakukan untuk
mengetahui sifat ketahanan papan terhadap serangan rayap dan organisme perusak
lainnya. Ukuran contoh uji yang digunakan pada uji kubur ini adalah 5 cm x 5 cm
x 1 cm. Lokasi uji kubur adalah hutan tri darma pada tempat yang diketahui
terdapat sarang rayapnya. Sebelum dilakukan penguburan di lapangan contoh uji
terlebih dahulu dioven selama 24 jam pada suhu 103+2 oC kemudian ditimbang
berat kering oven contoh uji tersebut. Selanjutnya, contoh uji dikubur di lapangan
dengan jarak antara contoh uji adalah 0,5–1 m. Contoh uji dikubur di sekitar
sarang rayap selama 50 hari. Setelah itu, contoh uji diangkat, dibersihkan serta
dioven kembali pada suhu 103+2 oC selama 24 jam dan ditimbang kembali
beratnya. Contoh uji dihitung persen kehilangan beratnya dengan rumus:
% Kehilangan Berat =

BKO1 − BKO2
× 100 %
BKO1

Keterangan :
BKO 1 = berat kering oven sebelum penguburan (g)
BKO 2 = berat kering oven sesudah penguburan (g)

Pengujian Sifat Mekanis
Modulus Patah (MOR)
Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE. Contoh
uji berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm. Skema pengujian disajikan pada Gambar 7:

30
Universitas Sumatera Utara

Beban

L
Contoh uji

h

l

Penyangga

b

Gambar 7. Cara pembebanan pengujian 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:
MOR =

3PL
2bh 2

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)

Modulus Elastisitas (MOE)
Modulus elastisitas (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:

31
Universitas Sumatera Utara

MOE =

∆PL3
4bh 3 ∆Y

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)

Kuat Pegang Sekrup
Pengujian kuat pegang sekrup dilakukan pada sisi permukaan panel seperti
pada Gambar 8. Contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 1 cm. Nilai kuat pegang
sekrup dinyatakaan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram.

Gambar 8. Posisi sekrup pada pengujian kuat pegang sekrup

Keteguhan Rekat Internal
Pengujian keteguhan rekat internal dilakukan pada panel contoh uji yang
berukuran 10 cm x 5 cm x 1 cm. Pengujian keteguhan rekat internal merupakan
pengujian yang dilakukan untuk menetukan ikatan internal pada papan semen
(cement board). Pengujiannya dapat dilakukan seperti pada Gambar 9 berikut:

32
Universitas Sumatera Utara

Sumber: instron.com
Gambar 9. Pengujian keteguhan rekat internal

Berdasarkan Gambar 9, 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:
Keteguhan Rekat =

P
bL

Keterangan:
P = beban tarikan maksimum pada saat sampel rusak (N)
b = lebar sampel (mm)
L = panjang sampel (mm)

33
Universitas Sumatera Utara

HASIL DAN PEMBAHASAN

Layak atau tidaknya papan semen dipergunakan sebagai bahan konstruksi
bangunan dapat dilihat dari hasil pengujian sifat fisis, mekanis, dan ketahanannya
terhadap serangan rayap (biodeteriorasi) yang kemudian disesuaikan dengan
standar JIS A 5414-1993. Hasil pengujian sifat fisis, mekanis, dan ketahanannya
terhadap serangan rayap disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Rekapitulasi nilai pengujian sifat fisis, mekanis dan ketahanan papan
semen terhadap serangan rayap (biodeteriorasi)
Karakteristik
kualitas
Sifat fisis
1. Kerapatan
2. KA
3. DSA
- 2 jam
- 24 jam
4. P. tebal
- 2 jam
- 24 jam
Sifat mekanis
1. MOE
2. MOR
3. IB
4. KPS
Biodeteriorasi
1. Kehilangan
berat

Besaran

JIS A
54141993

(g/cm3)
(%)
(%)

>1
94
> 57
-

131,73*
34,74
0,67
31,10

172,93*
50,71
1,05
32,06

196,95*
52,98
1,06
32,18

468,48*
57,00*
1,11
32,54

529,69*
62,75*
1,21
37,87

568,33*
63,24*
1,88
47,70

(%)

-

3,36

1,77

1,14

2,68

1,17

0,23

Keterangan:
* = nilai yang memenuhi standar JIS A 5414-1993
S = semen
F = fiber
W = air
A = 1 : 2,5 : 1,25
B = 1,75 : 1,75 : 1,25
C = 2,5 : 1 : 1,25

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
34
Universitas Sumatera Utara

menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan semen berbeda pada setiap variasi
komposisi bahan (semen : fiber : air), baik tanpa menggunakan katalis maupun
dengan penambahan katalis.
Nilai rata-rata kerapatan yang diperoleh untuk papan semen tanpa katalis
dan dengan menggunakan katalis masing-masing berkisar antara 0,92 g/cm3-1,67
g/cm3 dan 0,83 g/cm3-1,29 g/cm3. Kerapatan tertinggi papan semen terdapat pada
perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25) untuk papan semen tanpa katalis dengan nilai 1,67
g/cm3 dan juga kerapatan tertinggi papan semen terdapat pada perlakuan A (1 :
2,5 : 1,25) untuk papan semen dengan katalis dengan nilai 1,29 g/cm3, sedangkan
kerapatan papan semen terendah terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25) untuk
papan semen tanpa katalis dengan nilai 0,92 g/cm3 dan untuk papan semen
terendah dengan katalis terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25) juga dengan
nilai 0,83 g/cm3. Perbedaan nilai rata-rata kerapatan papan semen pada masingmasing perlakuan dapat dilihat pada Gambar 10.
2

JIS A 5414-1993

Kerapatan (g/cm3)

1,67
1,5

Kerapatan ≥ 1
1,29

1,27
1,13
Tanpa Katalis

0,92

1

0,83

Dengan Katalis

0,5

0

A1

B2

C
3

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 10. Perbedaan nilai kerapatan pada berbagai variasi komposisi S : F : W

35

Universitas Sumatera Utara

Gambar 10 menunjukkan nilai kerapatan papan semen bervariasi pada tiap
perlakuan baik dengan katalis maupun tanpa katalis. Hal ini menandakan bahwa
tinggi rendahnya kerapatan papan semen tergantung pada komposisi semen dan
fiber yang digunakan. Semakin tinggi komposisi fiber maka semakin tinggi pula
nilai kerapatan dan sebaliknya. Semen yang berfungsi sebagai perekat, dalam hal
ini akan menyebabkan terjadinya ikatan yang kuat antar fiber atau aksi bersikunci
antara fiber dan semen sehingga meningkatkan kerapatan papan semen.
Berdasarkan standar JIS A 5414-1993, papan semen dengan penambahan
katalis dan tanpa katalis tidak semuanya dinyatakan lulus syarat uji dengan nilai
kerapatan yang disyaratkan minimal 1 g/cm3. Kerapatan merupakan salah satu
sifat fisis penting yang menunjukkan kualitas papan semen. Semakin tinggi
kerapatan, biasanya semakin tinggi pula kekuatan papan semen.

Kadar Air
Kadar air merupakan salah satu sifat fisis dari bahan struktural yang
menunjukkan besarnya kandungan air di dalam bahan yang dinyatakan dalam
persen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rata-rata kadar air papan semen
tanpa katalis dan dengan menggunakan katalis, masing-masing berkisar antara
15,21%-20,71% dan 15,10%-20,40%.
Kadar air tertinggi terdapat pada papan semen dengan perlakuan A (1 : 2,5
: 1,25) yaitu 20,71% untuk papan semen tanpa katalis dan 20,40% untuk papan
semen menggunakan katalis. Sedangkan kadar air terendah terdapat pada papan
semen dengan perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25) dengan nilai masing-masing yaitu
15,21% untuk papan semen tanpa katalis dan 15,10% untuk papan semen dengan

36
Universitas Sumatera Utara

katalis. Pada perlakuan B (1,75 : 1,75 : 1,25) rata-rata kadar air yang diperoleh
untuk papan semen tanpa katalis dan dengan menggunakan katalis masing-masing
adalah 16,17% dan 16,02%. Perbedaan rata-rata kadar air papan semen dapat
dilihat pada Gambar 11.
25
20,71 20,4

Kadar Air (%)

20
16,17 16,02

15,21 15,1

15
Tanpa Katalis
Dengan Katalis

10

5

0

A1

B
2

C3

Perlakuan

JIS A 5414-1993
Kadar air ≤ 8

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 11. Perbedaan nilai kadar air pada berbagai variasi komposisi S : F : W

Gambar 11 menunjukkan kadar air tertinggi terletak pada perlakuan A (1 :
2,5 : 1,25). Hal ini disebabkan oleh variasi komposisi bahan yang digunakan
dalam pembuatan papan semen. Pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25), komposisi fiber
yang digunakan lebih tinggi dibanding dengan perlakuan B (1,75 : 1,75 : 1,25)
dan C (2,5 : 1 : 1,25). Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak fiber yang
digunakan maka akan semakin tinggi pula kadar air papan semen dan sebaliknya.
Di samping itu, tinggi rendahnya kadar air papan semen pada penelitian ini juga
disebabkan oleh sifat higroskopis kardus (fiber) yang mudah untuk menyerap air,
sehingga kadar air cenderung akan lebih tinggi pada komposisi fiber yang tinggi
pula.

37
Universitas Sumatera Utara

Menurut Willy dan Yahya (2001), kelemahan kardus diantaranya adalah
kertas sebagai bahan dasarnya tidak tahan terhadap air dan kelembaban
(hidrofilik), baik yang disebabkan oleh zat cair atau kelembaban udara. Dalam
keadaan kadar air tinggi, kardus sangat mudah terjadi perubahan permukaan atau
kekuatan struktur gelombang dan yang paling parah terbukanya rekatan antar
lapisan.
Kadar air papan semen tanpa menggunakan katalis diketahui lebih tinggi
daripada papan semen dengan penambahan katalis (Gambar 11). Hal ini
menunjukkan bahwa katalis kalsium klorida (CaCl 2 ) dalam hal ini sangat
berperan untuk menurunkan kadar air papan semen. Pemberian katalis pada papan
semen bertujuan untuk mempercepat proses pengeringan dan pengerasan papan
semen sehingga dapat meningkatkan kualitasnya. Katalis yang ditambahkan pada
papan semen diduga menyebar ke seluruh pori-pori atau rongga yang biasanya
ditempati air dan menurunkan air yang dikandung papan semen baik itu air yang
terdapat pada permukaan, air yang berada dalam rongga atau pori dan tempat
lainnya.
Berdasarkan standar JIS A 5414-1993, nilai kadar air papan semen yang
diperoleh pada masing-masing perlakuan seluruhnya tidak lulus syarat uji, yang
mensyaratkan kadar air maksimal yaitu 8%. Hasil ini berbanding terbalik dengan
penelitian Djalal (1984), tentang sifat fisik dan mekanik papan pulp semen dari
bahan lignoselulosa yang menunjukkan bahwa kadar air yang dihasilkan papan
pulp semen yang dibuat dari kertas karton maupun bambu telah memenuhi standar
yaitu lebih kecil dari 10%.

Universitas Sumatera Utara

Daya Serap Air
38

Daya serap air merupakan kemampuan papan untuk menyerap air dalam
jangka waktu tertentu. Pengujian daya serap air dilakukan setelah contoh uji
direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Hasil pengujian daya serap
air pada papan semen menunjukkan bahwa nilai daya serap air pada kedua kondisi
tersebut berbeda.
Berdasarkan hasil penelitian, menunjukkan bahwa nilai daya serap air
papan semen setelah perendaman selama 2 jam untuk papan semen tanpa katalis
maupun dengan menggunakan katalis masing-masing berkisar 9,95%-56,78% dan
5,30%-22,31%, sedangkan daya serap air papan semen setelah perendaman
selama 24 jam masing-masing berkisar 12,05%-58,45% dan 7,83%-24,44%. Nilai
daya serap air papan semen tertinggi setelah perendaman selama 2 jam dan 24 jam
terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25) sedangkan terendah terdapat pada
perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25). Kondisi tersebut menunjukkan bahwa papan semen
berbahan dasar limbah kardus bersifat higroskopis, sehingga mudah untuk
menyerap air. Semakin tinggi komposisi fiber maka akan semakin tinggi pula
daya serap air papan semen tersebut.
Penelitian Djalal (1984), menunjukkan bahwa papan pulp semen yang
terbuat dari kertas karton semuanya tidak memenuhi standard. Hal tersebut
berhubungan dengan jenis serat yang digunakan. Serat kertas koran diduga
memberikan penyerapan air yang lebih tinggi daripada kertas kardus.
Nilai daya serap air papan semen setelah perendaman selama 2 jam dan 24
jam pada papan semen tanpa katalis (kontrol) lebih tinggi bila dibandingkan

39

Universitas Sumatera Utara

dengan papan semen dengan menggunakan katalis pada setiap variasi komposisi
semen : fiber : air. Hal ini disebabkan papan semen pada perlakuan kontrol proses
pengeringannya berjalan lambat sehingga menyebabkan ikatan antar fiber dan
semen tidak maksimal. Perbedaan nilai hasil uji fisis daya serap air papan semen
setelah perendaman selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 12 dan
13.
Daya Serap Air Setelah 2 Jam (%)

60

56,78

50
40
Tanpa Katalis

30

Dengan Katalis

22,31
16,83

20

14,97
9,95

10

5,3

JIS A 5414-1993
0

A
1

B
2

C3

Daya serap air
Setelah 2 jam ≤ 50

Perlakuan

Gambar 12. Perbedaan nilai daya serap air setelah perendaman selama 2 jam
Daya Serap Air Setelah 24 Jam (%)

70
60

58,45

50
40
30

Tanpa Katalis
24,44

Dengan Katalis
21,88
16,42

20

12,05
7,83

10

JIS A 5414-1993
0

A1

B
2
Perlakuan

C3

Daya serap air
Setelah 24 jam ≤ 50

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 13. Perbedaan nilai daya serap air setelah perendaman selama 24 jam

Universitas Sumatera Utara

Gambar 12 dan 13 menunjukkan bahwa, papan semen dengan
menggunakan katalis cenderung memiliki daya serap air lebih rendah
dibandingkan papan semen tanpa katalis. Hal ini disebabkan katalis yang
40

ditambahkan pada papan semen diduga dapat meningkatkan ikatan antara semen
dan fiber dalam proses pembuatannya. Katalis juga cenderung akan mempercepat
terjadinya proses pengerasan dan pengeringan pada papan semen. Di samping itu,
penambahan katalis diduga mempercepat reaksi hidratasi semen, fiber dan air
sehingga meningkatkan ikatan yang kuat pada ruang atau rongga-rongga kosong
yang terdapat pada papan semen.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai daya serap air tertinggi setelah
perendaman selama 2 jam dan 24 jam terdapat pada masing-masing perlakuan A
(1 : 2,5 : 1,25), sedangkan nilai daya serap air terendah terdapat pada masingmasing perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25). Sama halnya dengan kadar air, nilai daya
serap air juga berhubungan dengan komposisi semen dan fiber yang digunakan.
Semakin banyak kandungan semen maka semakin rendah daya serap air dan
sebaliknya.
Kandungan semen yang tinggi juga akan menyebabkan lapisan semen
pada permukaan papan semakin tebal sehingga lebih sulit untuk ditembus air dan
dapat mengurangi intensitas serapan air pada papan semen. Menurut Fernandes
dan Vanessa (1996), kandungan semen yang tinggi akan menyebabkan
pengembangan kristal-kristal semen dari partikel semen selama proses hidrasi
sehingga mempenetrasi permukaan serat dan menembus ruang-ruang kosong yang
tersedia dan mengisi tempat tersebut. Oleh karena itu, semakin besar kandungan

Universitas Sumatera Utara

41

semen maka akan semakin kuat ikatan antar kristal semen dan fiber, sehingga
akan menghasilkan produk komposit semen dan fiber yang kuat.
Berdasarkan standar JIS A 5414-1993, nilai daya serap air papan semen
selama 2 jam dan 24 jam pada masing-masing perlakuan tidak seluruhnya lulus
syarat uji JIS A 5414-1993, yang mensyaratkan daya serap air maksimal 50%.

Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal papan semen merupakan sifat fisis untuk mengukur
kemampuan papan menjaga stabilitas dimensinya selama perendaman 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 papan semen dilakukan setelah perendaman
dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam.
Hasil pengujian pengembangan tebal papan semen menunjukkan bahwa
nilai pengembangan tebal pada selang waktu 2 jam dan 24 jam berbeda. Nilai
pengembangan tebal papan semen tanpa katalis dan dengan menggunakan katalis
setelah perendaman selama 2 jam masing-masing berkisar antara 1,04%-4,67%
dan 0,54%-2,66%, sedangkan setelah perendaman selama 24 jam masing-masing
berkisar antara 2,39%-5,07% dan 2,10%-3,24%. Nilai pengembangan tebal
tertinggi pada selang waktu 2 jam dan 24 jam terdapat pada masing-masing papan
semen dengan perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25), sedangkan terendah terdapat pada
masing-masing perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25).
Nilai pengembangan tebal papan semen tanpa katalis lebih tinggi
dibandingkan papan semen dengan menggunakan katalis. Hal ini menunjukkan

Universitas Sumatera Utara

42

bahwa tingkat kestabilan dimensi papan semen dengan katalis lebih baik daripada
tanpa menggunakan katalis.
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai pengembangan
tebal tertinggi terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25), sedangkan terendah
terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25). Semakin tinggi komposisi fiber maka
semakin tinggi pula pengembangan tebal yang terjadi dan sebaliknya. Sifat
higroskopis kardus menyebabkan tingginya pengembangan tebal yang terjadi pada
papan semen, terutama pada papan semen dengan komposisi fiber yang lebih
banyak. Perbedaan nilai rata-rata pengembangan tebal papan semen setelah
perendaman selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 14 dan 15.
Pengembangan Tebal Setelah 2 Jam
(%)

5

4,67

4

3

2,66

Tanpa Katalis
Dengan Katalis

1,82

2

1,12

1,04

1

0

0,54

A
1

B2

Pengembangan tebal
Setelah 2 jam ≤ 0,25
JIS A 5414-1993

C3

Perlakuan

Pengembangan Tebal Setelah 24 Jam
(%)

Gambar 14. Perbedaan nilai pengembangan tebal setelah perendaman 2 jam
6
5,07
5
4
3,24

3,04

Tanpa Katalis

2,88

3

2,39

2,1

Dengan Katalis

2
1
0

A
1

B2

C3

Pengembangan tebal
Setelah 24 jam ≤ 0,25
JIS A 5414-1993

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25

Universitas Sumatera Utara

Gambar 15. Perbedaan nilai pengembangan tebal setelah perendaman 24 jam
Pengembangan tebal yang terjadi berkaitan dengan sifat ketidakstabilan
44

dimensi papan semen. Semakin besar pegembangan tebal, maka papan yang
dihasilkan mempunyai tingkat kestabilan yang rendah. Pengembangan tebal yang
terjadi pada papan semen juga erat kaitannya dengan daya ikat antara fiber dengan
semen yang berfungsi sebagai perekat. Ikatan yang kuat antara semen dan fiber
akan menghambat terjadinya pengembangan tebal pada papan semen.
Pengembangan tebal pada papan semen erat kaitannya dengan ikatan
antara semen dan serat kardus. Ikatan antara semen dan kardus yang kuat akan
menyempitkan rongga-rongga atau pori-pori pada papan semen sehingga
kemungkinan air untuk masuk ke dalam rongga tersebut semakin kecil. Menurut
Sulastiningsih et al. (1998), pengembangan tebal berhubungan erat dengan ikatan
semen dengan bahan baku, semakin baik ikatannya maka semakin kecil
pengembangan tebalnya.
Pengembangan tebal yang terjadi pada papan semen dipengaruhi oleh
bahan dasar yang berasal dari serta limbah kardus. Bahan berlignoselulosa
pembentuk papan semen ini tersusun atas serat-serat kayu sebagai bahan
penyusun kardus yang sangat mudah menyerap air dan mengalami perubahan
dimensi. Pada umumnya semakin tinggi sifat pengembangan tebal maka semakin
tinggi pula sifat daya serap air, dan begitu juga sebaliknya semakin rendah sifat
pengembangan tebal papan maka semakin rendah pula sifat daya serap airnya.

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan standar JIS A 5414-1993, nilai pengembangan tebal rata-rata
papan semen seluruh contoh uji dinyatakan tidak memenuhi standar dengan
ketentuan nilai maksimal 0,25%.

Sifat Mekanis Papan Semen
45

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 konstruksi bangunan.
Hasil pengujian MOE dapat dilihat pada Gambar 16.
568,33

Modulus Lentur (kg/cm2)

600
550

529,69

JIS A 5414-1993

468,48

500
450
400

MOE ≥ 94

350
300
250
200
150
100
50
0

Tanpa Katalis
Dengan Katalis
172,93

196,95

131,73

A1

B
2

C
3

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 16. Perbedaan nilai MOE pada variasi komposisi S : F : W

Gambar 16 menunjukkan bahwa nilai MOE tertinggi papan semen tanpa
katalis maupun dengan menggunakan katalis terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 :
1,25), dengan nilai masing-masing yaitu 196,95 kg/cm2 dan 568,33 kg/cm2,

Universitas Sumatera Utara

sedangkan nilai MOE terendah papan semen tanpa katalis terdapat pada perlakuan
A (1 : 2,5 : 1,25) yaitu 131,73 kg/cm2 dan untuk papan semen dengan katalis
terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25) juga yaitu 468,48 kg/cm2.
Nilai MOE papan semen dengan menggunakan katalis diketahui lebih
tinggi daripada tanpa menggunakan katalis. Hal ini menunjukkan bahwa kualitas
papan semen dengan menggunakan katalis lebih baik dibanding tanpa
menggunakan katalis, karena sifat ini sangat penting untuk bahan yang akan
digunakan untuk keperluan konstruksi. Berdasarkan standar JIS A 5414-1993,
nilai rata-rata MOE yang diperoleh pada masing-masing perlakuan dinyatakan
seluruhnya memenuhi standard JIS A 5414-1993 mensyaratkan nilai MOE
minimal sebesar 94 kg/cm2.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tinggi rendahnya nilai MOE terletak
pada komposisi fiber dan semen yang digunakan. Gambar 16 menunjukkan bahwa
perlakuan dengan komposisi semen lebih banyak memiliki nilai MOE yang lebih
tinggi dan sebaliknya. Komposisi semen yang lebih tinggi cenderung akan
meningkatkan ikatan antar fiber dengan semen 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 kekakuan atau elastisitas terhadap beban
lengkung, hal ini disebabkan kepadatan semakin meningkat dan jumlah rongga
berkurang sehingga meningkatkan kekuatan material.

Modulus Patah

Universitas Sumatera Utara

Modulus patah (MOR) papan semen merupakan sifat mekanis yang
menunjukkan kekuatan material dalam menahan beban yang bekerja terhadapnya.
Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa rata-rata nilai MOR untuk papan
semen tanpa katalis dan dengan menggunakan katalis masing-masing berkisar
34,74 kg/cm2-52,98 kg/cm2 dan 57,00 kg/cm2-63,24 kg/cm2. Perbandingan nilai
47

uji MOR dapat dilihat pada Gambar 17.
70
57

Modulus Patah (kg/cm2)

60

50,71

JIS A 5414-1993

63,24

62,75
52,98

MOR ≥ 57

50
40

34,74

Tanpa Katalis
Dengan Katalis

30
20
10
0

A
1

B2

C3

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 17. Perbandingan nilai MOR pada variasi komposisi S : F : W

Gambar 17 menunjukkan bahwa nilai MOR terbesar papan semen tanpa
katalis dan dengan menggunakan katalis terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25)
dengan nilai masing-masing sebesar 52,98 kg/cm2 dan 63,24 kg/cm2 , sedangkan
MOR terkecil terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25) dengan nilai masingmasing sebesar 34,74 kg/cm2 dan 57,00 kg/cm2. Berdasarkan standar JIS A 54141993, nilai keteguhan patah papan semen dengan menggunakan katalis seluruhnya
memenuhi standar. Hal ini berbanding terbalik dengan nilai keteguhan patah

Universitas Sumatera Utara

papan semen tanpa menggunakan katalis seluruhnya tidak memenuhi syarat JIS A
5414-1993 mensyaratkan nilai minimum MOR sebesar 57 kg/cm2.
Tinggi rendahnya nilai MOR pada papan semen berhubungan dengan
komposisi bahan yang digunakan. Semakin tinggi komposisi semen maka
semakin tinggi nilai MOR yang diperoleh dan sebaliknya. Kandungan semen yang
tinggi akan meningkatkan ikatan rekat antar bahan penyusun papan semen
48

sehingga kekuatan papan semen dalam menahan beban/tekanan semakin tinggi.
Hasil penelitian Fernandez dan Vanessa (1996), tentang ikatan antar semen dan
papan dari perlakuan limbah air dan kertas daur ulang menunjukkan bahwa
semakin tinggi komposisi semen pada papan maka semakin besar gaya yang
diperlukan papan semen sebelum patah.

Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)
Keteguhan rekat internal (Internal bond) merupakan salah satu sifat
mekanis dari papan semen yang menunjukkan besarnya nilai daya rekat dan
ikatan antar bahan penyusun yang dipadukan untuk membentuk papan semen.
Hasil penenlitian menunjukkan bahwa nilai internal bond terbesar papan semen
tanpa katalis maupun dengan katalis masing-masing adalah 1,06 kg/cm2 dan 1,88
kg/cm2, sedangkan yang terkecil adalah 0,67 kg/cm2 dan 1,11 kg/cm2. Nilai
keteguhan rekat papan semen tanpa katalis diketahui lebih redah dibanding
dengan papan semen menggunakan katalis. Hal ini menunjukkan bahwa daya
rekat dan ikatan antar bahan penyusun papan semen dengan menggunakan katalis
lebih baik daripada papan semen tanpa katalis.

Universitas Sumatera Utara

Katalis yang digunakan dalam pembuatan papan semen ini berfungsi
untuk mempercepat proses pengeringan. Katalis ini juga diduga dapat
meningkatkan keteguhan rekat papan semen. Hal ini sesuai dengan pernyataan
Subiyanto et al. (1987) pada penelitiannya terhadap papan wol semen yang
menyatakan bahwa kekuatan rekat internal (internal bond) antara kayu dan semen
tergantung pada jenis kayu, perlakuan terhadap kayu dan bahan tambahan
(katalisator) dalam campuran antara kayu dan semen. Perbedaan hasil pengujian
49

keteguhan rekat papan semen dapat dilihat pada Gambar 18.

Keteguhan Rekat (kg/cm2)

2

1,88

1,5
1,11

1,21
1,06

1,05

Tanpa Katalis

1

Dengan Katalis
0,67

0,5

0

A
1

B2

C3

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 18. Perbandingan nilai rata-rata keteguhan rekat internal (internal bond)
papan semen

Gambar 18 menunjukkan bahwa keteguhan rekat internal (internal bond)
papan semen terbesar terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25) sedangkan
terendah terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25). Hal ini menunjukkan bahwa
tinggi rendahnya keteguhan rekat internal papan semen tergantung pada variasi
komposisi semen dan fiber yang digunakan. Semakin banyak semen yang

Universitas Sumatera Utara

digunakan maka keteguhan rekatnya semakin baik dan sebaliknya. Pada standar
JIS A 5414-1993, keteguhan rekat papan semen tidak dipersyaratkan.

Kuat Pegang Sekrup
Kuat pegang sekrup merupakan sifat mekanis papan semen yang
menunjukkan kekuatan menahan sekrup akibat adanya gaya tarik pada sekrup dari
luar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rata-rata kuat pegang sekrup
50 menggunakan katalis masing-masing
papan semen tanpa katalis dan dengan

berkisar antara 31,10 kg-32,18 kg dan 32,54 kg–47,70 kg. Nilai kuat pegang
sekrup tertinggi terdapat pada papan semen dengan perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25)
sedangkan nilai terendah terdapat pada papan semen perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat pegang sekrup juga tergantung
pada variasi komposisi semen dan fiber. Semakin tinggi komposisi semen maka
nilai kuat pegang sekrup yang diperoleh semakin tinggi dan sebaliknya. Kuat
pegang sekrup merupakan salah satu faktor penting yang perlu diperhatikan untuk
mengevaluasi papan semen yang akan dijadikan sebagai bahan konstruksi
bangunan.
Fernandez dan Vanessa (1996) menyatakan bahwa faktor lain yang harus
dipertimbangkan ketika mengevaluasi kesesuaian produk panel untuk konstruksi
bangunan adalah kemampuannya untuk menahan paku, terutama ketika menahan
beban. Perbedaan hasil pengujian kuat pegang sekrup pada masing-masing
perlakuan dapat dilihat pada Gambar 19. Pada standar JIS A 5414-1993, kuat
pegang sekrup papan semen yang diuji tidak dipersyaratkan.

uat Pegang Sekrup (kg)

60
47,7

50
37,87

40
31,1 32,54
30

32,06

32,18

Tanpa Katalis
Dengan Katalis

Universitas Sumatera Utara
20

Gambar 19. Nilai rata-rata kuat pegang sekrup pada variasi komposisi S : F : W
Sifat Ketahanan Terhadap Serangan Rayap (Biodeteriorasi)
51

Uji kubur papan semen bertujuan untuk mengetahui ketahanan papan
semen terhadap serangan rayap dan mikroorganisme lain. Hasil uji kubur
didasarkan pada kehilangan berat papan semen pada saat di lapangan. Hasil
kehilangan berat papan semen dapat dilihat pada Gambar 20.
4

Kehilangan Berat (%)

3,5

3,36

3

2,68

2,5
Tanpa Katalis

1,77

2

Dengan Katalis

1,5

1,17

1,14

1
0,5
0

0,23

A1

B
2

C3

Perlakuan

A = 1 : 2,5 : 1,25 B = 1,75 : 1,75 : 1,25 C = 2,5 : 1 : 1,25
Gambar 20. Nilai rata-rata kehilangan berat pada variasi komposisi S : F : W

Gambar 20 menunjukkan nilai rata-rata kehilangan berat papan semen
tanpa katalis dan dengan menggunakan katalis masing-masing berkisar antara
1,14%-3,36% dan 0,23%-2,68%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai

Universitas Sumatera Utara

kehilangan berat terbesar terdapat pada perlakuan A (1 : 2,5 : 1,25) yaitu 3,36%
dan 2,68% sedangkan kehilangan berat terkecil terdapat pada perlakuan C (2,5 : 1
: 1,25) yaitu 1,14% dan 0,23%.
Berdasarkan klasifikasi tingkat ketahanan Sornnuwat et al (1995) dalam
Nuriyatin et al (2003), papan semen dengan menggunakan katalis pada masingmasing perlakuan diklasifikasikan dalam tingkat tahan sampai sangat tahan
terhadap serangan rayap (biodeteriorasi), sedangkan papan semen tanpa
menggunakan katalis diklasifikasikan pada tingkat tahan terhadap serangan rayap.
52

Papan semen dengan menggunakan katalis pada perlakuan C (2,5 : 1 : 1,25)
digolongkan pada tingkat sangat tahan sedangkan pada perlakuan A (1 : 2,5 :
1,25) dan B (1,75 : 1,75 : 1,25) diklasifikasikan dalam tingkatan tahan terhadap
serangan rayap atau mikroorganisme lain. Klasifikasi ketahanan papan semen
terhadap serangan rayap disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Rata-rata kehilangan berat papan semen
Rata-rata kehilangan
Tingkat ketahanan*
berat (%)
Komposisi bahan
(S : F : W)
Non
Non
Katalis
Katalis
katalis
katalis
1 : 2,5 : 1,25
3,36
2,68
Tahan
Tahan
1,75 : 1,75 : 1,25
1,77
1,17
Tahan
Tahan
2,5 : 1 : 1,25
1,14
0,23
Tahan Sangat tahan
Keterangan: * = Klasifikasi tingkat ketahanan Sornnuwat et al. (1995) dalam Nuriyatin et al. (2003)

Berdasarkan klasifikasi SNI 01-7207-2006, nilai penurunan berat papan
semen dapat diklasifikasikan sangat tahan pada semua contoh uji sehingga
termasuk kelas awet 1. Berdasarkan hasil klasifikasi tersebut bahwa papan semen
memiliki kekuatan yang baik. Klasifikasi ketahanan papan semen terhadap
serangan rayap berdasarkan SNI 01-7207-2006 disajikan pada Tabel 9.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 9. Klasifikasi ketahanan papan semen
SNI 01-7207-2006
Rata-rata
Komposisi bahan kehilangan berat(%)
(S : F : W)
Non
Katalis
katalis
1 : 2,5 : 1,25
3,36
2,68
1,75 : 1,75 : 1,25
1,77
1,17
2,5 : 1 : 1,25
1,14
0,23

terhadap serangan rayap berdasarkan
Tingkat ketahanan
Non
katalis
Sangat tahan
Sangat tahan
Sangat tahan

Katalis
Sangat tahan
Sangat tahan
Sangat tahan

Hasil uji kubur menunjukkan ba