Variasi Komposisi Blowing Agent terhadap Kekuatan Material Beton Ringan ( Concrete Matrix ) Yang diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik
Variasi Komposisi Blowing Agent terhadap Kekuatan Material Beton Ringan ( Concrete Matrix ) Yang diperkuat Serat Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik
SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik.
Sony Arapen Sembiring NIM. 080401080
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Di setujui oleh Dosen Pembimbing
Prof.Dr.Ir.Bustami syam, MSME NIP. 1964 1024 19920 31001
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Dosen Pembanding I
Di setujui oleh
Dosen Pembanding II
Ir.Tugiman, MT NIP 195704121985031004
Ir.Mulfi Hazwi, Msc NIP 194910012981031002
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Dosen Pembanding I
Di setujui oleh
Dosen Pembanding II
Ir.Tugiman, MT NIP 195704121985031004
Ir.Mulfi Hamzi, Msc NIP 194910012981031002
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN ---------------------------------------
KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA
NO :2106/TS/2013
Sub. Program studi
: Konversi energi/Teknik produksi
Bidang Tugas
: Perancangan Die
Judul Tugas
: VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT
TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON
RINGAN ( CONCRETE FOAM ) YANG
DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT AKIBAT BEBAN STATIK
Diberikantanggal
: 10 Desember 2012 Selesaitanggal :
Dosen pembimbing : Prof.Dr.Ir.Bustami
Nama MHS: Sony Arapen sembiring
NIM : 080401080
NO Tanggal
KEGIATAN ASISTENSI
TANDA TANGAN
BIMBINGAN
DOSEN
1 10 Desember 2012
Pengajuan Tugas skripsi
2 14 Desember 2012
Melakukan studi literature
3 17 Desember 2012
Pembuatan material concrete foam
4 18 Februari 2013
Pengujian material concrete foam
5 19 Februari 2013
Pengambilan data di lab IFRC
6 23 Februari 2013
Asistensi laporan dan data
7 24 Februari 2013
Asistensi BAB I dan II
8 26 Februari 2013
Asistensi perbaikan BAB II
9 04 Maret 2013
Asistensi BAB III
10 14 Maret 2013
Asistensi perbaikan BAB III
11 23 Maret 2013
Asistensi BAB IV
12 28 Maret 2013
Asistensi perbaikan BAB IV
13 4 April 2013
Asistensi BAB V
14 9 April 2013
Asistensi perbaikan BAB V
15 2 Mei 2013
Melengkapi laporan skripsi
16 20 Juni 2013
ACC seminar
Diketahui Ketua Departemen Teknik Mesin,
F.T.USU
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Material Teknik Komposit, yaitu VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL CONCRETE FOAM YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan dalam melakukan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh selama mengikuti masa study dengan menggunakan literatur, maupun bimbingan dan arahan dari Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME sebagai Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Ir.Detny Sembiring dan Dra.Junita Ginting yang telah memberikan segala dukungan moril dan materil, kepada mamak tua dan paktua, biktua dan paktua,paktengah dan biktengah,juga kepada adik saya Bias kaliswa,isa rimenda,patricia ameta dan priscilla agina yang telah memberi semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini .
2. Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir.Syahril Gultom,MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.
4. Bapak Nuzuli,yusuf,Zulfikar dan semua tim riset IFRC yang telah membantu dan sebagai tempat diskusi.
5. Bapak/ibu staff pengajar Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin.
Universitas Sumatera Utara
6. Andreas Gorga Siregar yang telah membantu menyelesaikan skripsi. 7. Seluruh kawan-kawan Tim Horas USU di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sumatra Utara. 8. Semua teman-teman stambuk 2008 buat kebersamaan nya selama ini,dan menemani
penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini terutama Jona Surbakti,Petsu Manurung dan semuanya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya, terima kasih atas kerja samanya dan perjuangannya selama ini.
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan skripsi ini dimasa mendatang.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga skripsi ini berguna bagi kita semua.
Medan, Penulis,
Sony Arapen Sembiring NIM. 080401080
Universitas Sumatera Utara
Abstrak Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini menjadi lebih ringan lagi. Material yang dibentuk dikenal dengan istilah material komposit polymeric foam (PF). Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang didapat dari pengolahan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Hasilnya, untuk parking bumper diperoleh gaya tekan maksimum sebesar 2754,35 N. Untuk uji tekan statik diperoleh massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 2,1004 MPa, modulus elastisitas sebesar 9,658 MPa. Sedangkan untuk brazilian test adalah massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 0,542 MPa, modulus elastisitas sebesar 0,75 MPa. Dan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen uji tekan statik adalah kegagalan geser dengan arah sudut patah atau retak 450 pada arah beban, yang ditandai dengan adanya daerah lipatan pada permukaan spesimen. Sedangkan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen brazilian test adalah gagal dengan cara patah rapuh, yang ditandai dengan laju retak yang cepat tanpa adanya tanda tanda deformasi awal dan tidak adanya deformasi pada daerah kepatahan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................i SPESIFIKASI TUGAS....................................................................................... ii LEMBAR ASISTENSI .......................................................................................iii KATA PENGANTAR.........................................................................................iv ABSTRAK. .......................................................................................................... v DAFTAR ISI.......................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR........................................................................................... x DAFTAR TABEL ...............................................................................................xii DAFTAR NOTASI ............................................................................................xiii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Perumusan dan Batasan Masalah................................................. 3 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 5 1.3.1 Tujuan umum ............................................................................... 5 1.3.2 Tujuan Khusus ............................................................................. 5 1.4 Manfaat Penelitian. ...................................................................... 5 1.5 Sistematika Penulisan .................................................................. 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 7 2.1 Pendahuluan ................................................................................. 7 2.1.1 Beton ringan................................................................................ 10 2.2 Polimer ......................................................................................... 14 2.2.1 Klasifikasi polimer ....................................................................... 16 2.3 Polyurethane............................................................................... 20
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Klasifikasi polyurethan ................................................................ 26 2.4 Komposit...................................................................................... 27 2.4.1 Tandan kosong kelapa sawit ( TKKS ) ........................................ 28 2.5 Densitas........................................................................................ 30 2.6 Kuat Tekan................................................................................... 30 2.6.1 Uji Tekan Statik Brazilian ........................................................... 33 2.6.2 Respon material Akibat beban Statik........................................... 34 2.6.3 Respon Material Akibat Beban Tekan Statik Brazilian............... 35 2.6.4. Persamaan Tegangan-Regangan. ................................................. 36 2.6.5. Hubungan Tegangan Regangan ................................................... 37 2.7 Modulus elastisitas ...................................................................... 37 2.8 Teori elastisitas . .......................................................................... 37 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 41 3.1 Tempat dan Waktu. ...................................................................... 41 3.1.1 Tempat ......................................................................................... 41 3.1.2 Waktu ........................................................................................... 41 3.2 Peralatan....................................................................................... 42 3.3 Bahan ........................................................................................... 47 3.4 Teknik Pembuatan Concrete matrix composite .......................... 50 3.5 Metode Pembuatan Spesimen. ...................................................... 51 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................54 4.1 Pendahuluan. ................................................................................ 54 4.2 Pembuatan Material concerete matrix composite ........................ 54 4.3 Komposisi Material..................................................................... 55 4.4 Pengujian Tarik Statik................................................................. 56 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 61 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 61 5.2 Saran .............................................................................................. 62
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 63 LAMPIRAN........................................................................................................ 65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Berbagai bentuk produk beton ringan..........................................4 Gambar 2.1. Struktur Polimer...........................................................................14 Gambar 2.2. Gabungan Mikroskopis fasa fasa pembentuk komposit ..............27 Gambar 2.3. Hubungan umur dan kuat tekan pada unsur unsur semen............32 Gambar 2.4. Uji tekan materil...........................................................................32 Gambar 2.5. Uji tekan statik brazilian. .............................................................33 Gambar 2.6. Pengujian beban tekan pada batang spesimen .............................34 Gambar 2.7. Pengujian brazilian pada specimen ..............................................36 Gambar 2.8. Kurva tegangan-regangan ...........................................................36 Gambar 2.9. Grafik tegangan terhadap regangan beton ...................................40 Gambar 3.1. Alat pengaduk ..............................................................................42 Gambar 3.2. Mesin penghalus serat..................................................................42 Gambar 3.3. Gelas plastik.................................................................................43 Gambar 3.4 Timbangan digital ........................................................................44 Gambar 3.5. Oli pelumas ..................................................................................44 Gambar 3.6 . Kuas .............................................................................................45 Gambar 3.7. Gunting.........................................................................................45 Gambar 3.8. Ayakan ........................................................................................45 Gambar 3.9. Cetakan.........................................................................................46 Gambar 3.10 Ember ..........................................................................................46 Gambar 3.11 Servopulser..................................................................................47 Gambar 3.12 Persiapan serat TKKS .................................................................47 Gambar 3.13 Isocyanate dan Polyol .................................................................48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14 Semen .........................................................................................48 Gambar 3.15 Pasir.............................................................................................49 Gambar 3.16. NaOh ...........................................................................................49 Gambar 3.17. Air ...............................................................................................49 Gambar 3.18. Proses pembuatan concrete matrix compositte ...........................50 Gambar 3.19. Spesimen Uji ...............................................................................48 Gambar 4.1. Cetakan I.. ...................................................................................54 Gambar 4.2 . Grafik Tegangan Terhadap Regangan K1 ..................................57 Gambar 4.3. Grafik Tegangan Terhadap Regangan K2 ..................................58 Gambar 4.4. Grafik Tegangan Terhadap Regangan K3 ..................................58 Gambar 4.5. Grafik Tegangan Terhadap Regangan Tiap Komposisi..............59
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ....................................29 Tabel 3.1. Lokasi dan aktifitas penelitian . ..........................................................41 Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat.......................................................43 Tabel 3.3. Material-material penelitian................................................................51 Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS ............52 Tabel 4.1 Komposisi Material ............................................................................ 55 Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi ............................................................ 56 Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik........................................................................... 60 Tabel 2.1. Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ....................................29 Tabel 3.1. Lokasi dan aktifitas penelitian . ..........................................................41 Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat.......................................................43 Tabel 3.3. Material-material penelitian................................................................51 Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS ............52 Tabel 4.1 Komposisi Material ............................................................................ 55 Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi ............................................................ 56 Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik........................................................................... 60
Universitas Sumatera Utara
Simbol
Nama
Amρ rho Eσ sigma FLε ebsilon tΔ delta
DAFTAR NOTASI
Keterangan
luas penampang massa massa jenis modulus elastisitas tegangan gaya panjang penguluran waktu perubahan
Satuan
mm2 kg kg/mm3 N/mm2 N/mm2 N mm % s -
Universitas Sumatera Utara
Abstrak Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini menjadi lebih ringan lagi. Material yang dibentuk dikenal dengan istilah material komposit polymeric foam (PF). Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang didapat dari pengolahan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Hasilnya, untuk parking bumper diperoleh gaya tekan maksimum sebesar 2754,35 N. Untuk uji tekan statik diperoleh massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 2,1004 MPa, modulus elastisitas sebesar 9,658 MPa. Sedangkan untuk brazilian test adalah massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 0,542 MPa, modulus elastisitas sebesar 0,75 MPa. Dan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen uji tekan statik adalah kegagalan geser dengan arah sudut patah atau retak 450 pada arah beban, yang ditandai dengan adanya daerah lipatan pada permukaan spesimen. Sedangkan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen brazilian test adalah gagal dengan cara patah rapuh, yang ditandai dengan laju retak yang cepat tanpa adanya tanda tanda deformasi awal dan tidak adanya deformasi pada daerah kepatahan.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Beton menyerupai batu yang diperoleh dengan membuat suatu campuran yang mempunyai proporsi tertentu dari semen, pasir dan koral atau agregat lainnya, dan air untuk membuat campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang diinginkan [1].
Beton merupakan bahan bangunan yang sangat populer digunakan dalam dunia jasa konstruksi karena beton mudah di bentuk dan tidak akan berubah bentuk apabila telah mencapai waktu tertentu. Penelitian tentang beton sudah banyak dilakukan dan akan terus berlanjut sebagai upaya menjawab tuntutan perkembangan zaman dan kondisi lingkungan. Diketahui bahwa kekuatan beton banyak dipengaruhi oleh bahan pembentuknya (air, semen dan agregat) sehingga kontrol kualitas dari bahan-bahan tersebut harus diperhatikan dengan seksama agar diperoleh beton sesuai dengan yang diinginkan.
Sejalan dengan berkembangnya ilmu konstruksi beton, telah ditemukan banyak cara/metode dalam pembuatan beton. Saat ini, pembuatan konstruksi beton ringan semakin meningkat karena penggunaan beton ringan merupakan material yang aman dan ekonomis. Metode-metode yang sering digunakan dalam pembuatan beton ringan adalah dengan memasukkan blowing agent kedalam campuran air, pasir dan semen [2]. Pembentukan poripori pada beton membuat beton tersebut menjadi ringan karena berkurangnya jumlah material yang digunakan tanpa mengurangi kekuatannya. Selain menambahkan agen busa ke dalam campuran beton, penambahan agregat ringan seperti fly ash [3], serbuk gergaji [4], abu sekam padi [5], Styrofoam [6], dan batu apung [7] juga dapat mengurangi berat jenis beton tersebut.
Indonesia merupakan produsen kelapa sawit (crude palm oil/CPO) terbesar di dunia, hal ini ditandai dengan semakin meningkatnya jumlah luas perkebunan-perkebunan baru. Menurut data Ditjen Perkebunan Kementerian Pertanian (Kementan) menyebutkan, luas areal lahan kelapa sawit di Indonesia pada 2011 mencapai 8.908.000 hektare, sementara di 2012 angka sementara mencapai 9.271.000 hektare, padahal target Kementan hanya 8.557.000 hektare. Itu berarti, luas lahan sawit Indonesia saat ini telah meningkat dibanding 2011 dan melebihi target Renstra Kementan [8].
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang jumlahnya sangat banyak, yaitu 1,9 juta ton berat kering atau setara dengan 4 juta ton
Universitas Sumatera Utara
berat basah pertahun. PT Perkebunan Nusantara II (PTPN II) menghasilkan limbah TKKS sebanyak 1350 ton pertahun [4]. Pada umumnya material ini dimanfaatkan sebagai pupuk organik dilahan perkebunan dengan cara dibakar atau dibuang kembali kelahan tersebut dan dibiarkan mengalami proses fermentasi secara alami [8].
Pengolahan limbah TKKS dewasa ini mulai diteliti kegunaannya, sehingga nilai ekonomis dari material limbah tersebut dapat dinaikkan dan sekaligus dapat memberi solusi atas penanganan produk limbah yang sebelumnya terbuang sia-sia. Sebagai contoh pemanfaatan TKKS ini dibidang teknologi diantaranya ialah pembuatan papan partikel , parking bumper [11], kerucut lalu lintas [12], helmet sepeda [13], dan bahan baku kertas
sehingga masih terbuka kemungkinan serat TKKS ini diolah ke bentuk material/struktur lainnya yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Salah satu bentuk strukturnya adalah struktur beton. Serat TKKS dimasukkan kedalam campuran agregat beton dan blowing agent, menghasilkan material bahan komposit beton ringan yang selanjutnya dibentuk menjadi struktur bata ringan. Selama ini struktur tersebut banyak terbuat dari material semen beton (concrete) yang ditambah dengan blowing agent.
Ukuran TKKS yang dipakai berkisar antara 0,1 s.d. 0,8 mm yang dicampurkan ke dalam campuran semen, pasir, air dan material pembentuk rongga (blowing agent, BA). Hasil yang diharapkan ialah material komposit beton ringan berongga dengan berat produk relatif lebih ringan dan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk komposit polimer padat.
Sesuai hasil penelitian, belum ada penelitian yang berkenaan dengan perilaku mekanik statik dan dinamik pada struktur concrete foam yang dibuat dari campuran beton dan blowing agent yang dicampur dengan serat TKKS. Sehingga dalam penelitian ini, penulis sudah melakukan penelitian awal terhadap material ini. 1.2. Rumusan Masalah.
Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) yang lebih ringan dari pada beton pada umumnya. Pembuatan beton ringan dapat dengan berbagai cara, antara lain dengan menggunakan agregat ringan (fly ash, batu apung, expanded polystyrene, Styrofoam, dll), campuran antara semen; silika; pozollan; dll (aerated concrete) atau semen dengan cairan kimia sebagai blowing agent (foamed concrete atau cellular concrete).
Universitas Sumatera Utara
Berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada umumnya berat beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m3. Karena itu keunggulan utama beton ringan adalah pada beratnya, sehingga apabila digunakan pada bangunan tinggi (high rise building) akan dapat mengurangi berat bangunan tersebut secara signifikan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi. Keuntungan lain dari beton ringan antara lain:
1 Memiliki nilai tahanan panas (thermal insulation) yang baik 2 Memiliki tahanan suara (peredaman) yang baik 3 Tahan api (fire resistant) 4 Transportasi mudah 5 Dapat mengurangi kebutuhan bekisting (formwok) dan perancah (scaffolding).
Berdasarkan berbagai kelebihannya tersebut, saat ini beton ringan banyak diaplikasi dalam berbagai bentuk struktur seperti diperlihatkan pada gambar 1.1
(a) (b)
(c)
Gambar 1.1 Berbagai bentuk produk beton ringan. (a) bata/blok,(b) panel dan (c) bentuk khusus
Kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya (compressive strength) terbatas, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan (struktural).
Pengembangan bahan campuran untuk membuat beton ringan sudah banyak dilakukan seperti yang disebutkan sebelumnya. Pada tulisan ini, peneliti ingin membuat struktur beton ringan bentuk bata/blok yang dicampur dengan bahan polyurethane dan limbah TKKS. TKKS merupakan limbah akhir dari pengolahan biji kelapa sawit yang masih kurang dimanfaatkan dan cenderung dibuang begitu saja sebagai limbah atau dimanfaatkan sebagai
Universitas Sumatera Utara
pupuk alam dan atau dibakar untuk menghasilkan abu gosok. Sehingga perlu dikaji kembali pemanfaatan limbah TKKS ini menjadi salah satu bahan campuran beton ringan untuk meningkatkan daya guna yang lebih baik.
Komposisi material bahan beton ringan diambil berdasarkan fraksi berat material penyusun dari masing-masing material pendukungnya dengan variasi terhadap semen, pasir, air, blowing agent dan serat TKKS. Variasi tersebut untuk membentuk material beton ringan yang mempunyai kekuatan yang lebih baik, ekonomis, serta dapat mengurangi berat akhir produk yang dihasilkan.
Untuk mengetahui kekuatan dan respon dari beton ringan tersebut, tentunya perlu diadakan pengujian lebih lanjut. Adapun metode pengujian yang akan dilakukan adalah uji tekan statik yang kemudian disimulasikan dengan program software Komputer. Simulasi numerik yang dimaksud adalah untuk mendapatkan distribusi tegangan dan regangan sebagai respon dari struktur beton ringan yang diperkuat serat TKKS akibat beban tekan statik.
1.3. Tujuan Penelitian 1.3.1. Tujuan Umum
Sesuai uraian latar belakang dan rumusan masalah pada pendahuluan maka tujuan umum dari penelitian ini adalah Variasi Komposisi Blowing Agent terhadap Kekuatan Material ( concrete matrix composite) yang di perkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik.
1.3.2. Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah: 1. Untuk mendapatkan komposisi blowing agent terbaik sehingga menghasilkan Concrete Composite foam yang ringan dan kuat. 2. Untuk mendapatkan tegangan dan regangan struktur Concrete Composite foam yang dicampur serat TKKS akibat beban tekan statik
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah untuk mengetahui respon beton ringan yang dicampur dengan serat TKKS untuk perancangan produk beton yang ringan, kuat dan ekonomis.
Universitas Sumatera Utara
Dengan mengetahui respon secara simulasi tentunya kita dapat mengetahui distribusi dan konsentrasi tegangan pada bagian produk beton ringan guna mendesain produk yang lebih baik sebelum produk diproduksi secara massal.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Laporan ini adalah buku skripsi yang terdiri atas beberapa bab, yaitu: 1. BAB I : Pendahuluan yang meliputi latar belakang penulisan, maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, keluaran skripsi serta sistematika penulisan. 2. BAB II Tinjauan pustaka yang berisi teori dasar turbin air, turbin pelton dan generator 3. BAB III Metodologi dan alat penelitian berisi sistematika atau alur proses pengujian dilakukan 4. BAB IV : Hasil pengujian dan analisa. 5. BAB V : Kesimpulan dan saran. 6. DAFTAR PUSTAKA 7. LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan Beton adalah batuan buatan yang terjadi sebagai hasil pengerasan suatu campuran
tertentu dari semen, air dan agregat (batu pecah, kerikil, dan pasir). Beton adalah material utama yang digunakan dalam pembuatan bangunan. Beton terdiri dari pasta, agregat dan admixture. Dalam membuat suatu beton dengan mutu tertentu perlu ditentukan jumlah pasta dan agregat yang sesuai. Pasta adalah campuran semen dan air yang digunakan untuk merekatkan agregat-agregat dalam beton. Jumlah pasta pada pembuatan beton sekitar 30-40% dari volume dan berat total beton. Sedangkan jumlah agregat sebesar 60-70%.
Dalam suatu proses pembuatan beton, yang perlu diperhatikan ada kekuatan, keekonomisan, dan durabilitas bahan dari beton tersebut. Durabilitas adalah daya tahan suatu bahan terhadap beban yang akan diterimanya. Pembuatan beton melalui proses perhitungan kadar air,jumlah semen dan jumlah agregat yang diperlukan. Setelah proses perhitungan, akan dilakukan proses pembuatan beton dengan bahan-bahan yang telah dihitung. Setelah beton terbentuk, dilakukanlah proses perawatan selama 28 hari. Pada hari ke 28, kualitas beton hanya memenuhi 70% dari kondisi normalnya. Proses perawatan beton diusahakan agar temperatur ruang perawatan jangan terlalu dingin, juga beton diusahakan jangan terlalu kering karena akan menyebabkan getas.
Bahan Pembuat Beton Semen dan Air Semen merupakan bubuk kering yang berupa partikel-pertikel halus. Dalam pembuatan beton, semen akan dicampur air untuk membentuk pasta. Semen memiliki beberapa tipe yaitu tipe I, II, III, IV dan V. Tipe-tipe semen tersebut diurutkan berdasarkan kekuatan awalnya dalam merekatkan suatu bangunan yang dibentuk. Semen yang digunakan dalam pembutan beton adalah semen hidrolik. Semen hidrolik adalah jenis semen yang bereaksi dengan air dan membentuk suatu batuan massa. Semen hidrolik juga terdiri dari beberapa jenis, seperti semen semen portland, semen portland abu terbang, semen portland putih, dll. Semen portland terbuat dari campuran kalsium, silika, alumunium dan oksida besi. Pada penggunaannya di lapangan, bahan-bahan semen Portland dibuat atau ditambahkan dari zat kimia lain.
Universitas Sumatera Utara
Semen portland abu terbang yang merupakan hasil pemanfaatan kembali dari produksi pembakaran gas. Air juga sangat dibutuhkan dalam pembuatan beton, karena air dapat mempercepat proses kimiawi pada beton.Sehingga dapat memudahkan pengerjaan. Pada reaksi kimia beton, hanya 1/3 bagian air yang diperlukan untuk reaksi. Air bermanfaat dalam mencegah penyusutan plastis, tapi dapat merendahkan permeabilitas dan kekuatan beton. Dalam pembuatan beton, semen akan dicampur air untuk membentuk pasta. Fungsi dari pasta ini adalah untuk merekatkan agregat sehingga tidak mudah goyah. Selain itu, semen juga berfungsi dalam mengeraskan dan membentuk beton agar padat. Proporsi dari kedua campuran semen dan air menentukan sifat-sifat dari beton yang dibentuk.
Agregat merupakan pengisi beton yang digunakan untuk membuat volume stabil. Selain itu, sifat mekanik dan fisik dari agregat sangat berpengaruh tehadap sifat-sifat beton yang dihasilkan, seperti kuat tekan, kekuatan, durabilitas, berat, dll. Kegunaan agregat pada beton adalah: menghasilkan beton yang murah,menimbulkan volume beton yang stabil,mencegah abrasi jika beton digunakan pada bangunan laut.
Agregat alami dapat diperoleh dari proses pelapukan dan abrasi serta pemecahan pada batuan induk yang lebih besar. Agregat yang baik untuk digunakan adalah agregat yang menyerupai bentuk kubus atau bundar, bersih, keras, kuat, bergradasi baik dan stabil secara kimiawi. Admixture dan Additif Admixture atau zat tambahan lainnya adalah bahan yang tidak harus dipakai dalam pembuatan beton karena dipakai hanya jika ingin mendapatkan suatu jenis beton yang membutuhkan bahan,selain semen dan agregat. Contoh-contoh zat admixture super-plasticizer digunakan untuk mengurangi jumlah campuran air, pembentuk gelembung udara : meninggikan sifat kedap air, retarder: memperlambat pengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan.[15]
Sifat dan karakter mekanik beton secara umum 1 Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength), tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength), bahkan kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya tekannya. 2 Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang lebih rendah dari beton. 3 Konduktivitas termal beton relatif rendah
Universitas Sumatera Utara
Dalam keadaan yang mengeras, beton bagaikan batu dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat dibentuk sesuai kebutuhan, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur atau untuk tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang mempunyai bentuk berstruktur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya). Faktor-faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggulankeunggulannya antara lain: 1. Kemudahan pengolahannya: yaitu dalam keadaan plastis, beton dapat diendapkan dan diisi dalam cetakan. 2. Material yang mudah didapat: Sebagian besar dari material- material pembentuknya, biasanya tersedia dilokasi dengan harga murah atau padatempat yang tidak terlalu jauh dari lokasi konstruksi. 3. Kekuatan tekan tinggi: Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan konstruksi busur. 4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihan beton.
2.1.1 Beton Ringan
Beton Ringan (Lightweight Concrete) adalah beton yang memiliki berat jenis (density)
lebih ringan dari pada beton pada umumnya. Beton ringan bisa disebut sebagai beton ringan
aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga (Autoclaved Aerated
Concrete/ AAC) yang mempunyai bahan baku utama terdiri dari pasir silika, kapur, semen,
air, ditambah dengan suatu bahan pengembang yang kemudian dirawat dengan tekanan uap
air. Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada
umumnya berat beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m3, karena itu keunggulan beton
ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi
akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya
berdampak
kepada
perhitungan
pondasi.
Sejarah Beton Ringan Teknologi material bahan bangunan berkembang terus, salah
satunya beton ringan aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga
(Autoclaved Aerated Concrete/ AAC). Sebutan lainnya Autoclaved Concrete, Cellular
Universitas Sumatera Utara
Concrete (semen dengan cairan kimia penghasil gelembung udara ), Porous Concrete, dan di
Inggris disebut Aircrete and Thermalite. Beton ringan AAC ini pertama kali dikembangkan di
Swedia pada tahun 1923 sebagai alternatif material bangunan untuk mengurangi
penggundulan hutan. Beton ringan AAC ini kemudian dikembangkan lagi oleh seorang ahli
bangunan yang bernama Joseph Hebel di Jerman Barat pada tahun 1943.
Dia memutuskan untuk mengembangkan sistem bangunan yang lebih baik dengan biaya yang
lebih ekonomis. Inovasi-inovasi brilian yang dilakukannya, seperti proses pemotongan
dengan menggunakan kawat, membuka kemungkinan-kemungkinan hal baru bagi
perkembangan
produk
beton
ringan..
Hasilnya, beton ringan aerasi ini dianggap sempurna, termasuk material bangunan yang
ramah lingkungan, karena dibuat dari sumber daya alam yang berlimpah. Sifatnya kuat, tahan
lama, mudah dibentuk, efisien, dan berdaya guna tinggi.
Kesuksesan Hebel di Jerman segera dilihat negara-negara lain. Pada tahun 1967 bekerja
sama dengan Asahi Chemicals dibangun pabrik Hebel pertama di Jepang. Sampai saat ini
Hebel telah berada di 29 negara dan merupakan produsen beton aerasi terbesar di dunia. Di
Indonesia sendiri beton ringan mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT Hebel
Indonesia di Karawang Timur, Jawa Barat.
Kelebihan dan Kekurangan Beton Ringan, Ada beberapa Kelebihan dari Beton ringan
atau Autoclaved Aerated Concrete (AAC), yaitu :
1. Balok AAC mudah dibentuk, sehingga dapat dengan cepat dan akurat
dipotong atau dibentuk untuk memenuhi tuntutan dekorasi gedung. Alat yang digunakan
pun sederhana, cukup menggunakan alat pertukangan kayu. Karena ukurannya yang
akurat tetapi mudah dibentuk, sehingga dapat
meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai.
2. AAC dapat mempermudah proses konstruksi. Untuk membangun sebuah
gedung dapat diminimalisir produk yang akan digunakan. Misalnya tidak
perlu batu atau kerikil untuk mengisi lantai beton.Bobotnya yang ringan
mengurangi biaya transportasi, apalagi pabrik AAC dibangun sedekat
mungkin dengan konsumennya.Karena ringan, tukang bangunan tidak cepat
lelah,sehingga cepat dalam pengerjaannya.
3. Mengurangi biaya struktur besi sloff atau penguat.
4. Mengurangi biaya penguat atau pondasi
5. Waktu pembangunan lebih pendek
6. Tukang yang mengerjakan lebih sedikit,sehingga secara keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
bisa lebih murah dan efisien.Tahan panas dan api, karena berat jenisnya rendah kedap suara tahan lama, kurang lebih sama tahan lamanya dengan beton. 7. Anti jamur 8. Tahan gempa 9. Biaya perawatan yang sedikit, bangunan tidak terlalu banyak mengalami perubahan atau renovasi hingga 20 tahun lamanya. 10. Aman, karena tidak mengalami rapuh, bengkok, berkarat, korosi.
Selain kelebihan, beton AAC juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu :
1. Karena ukurannya yang besar, untuk ukuran yang tanggung, akan memakan waste yang cukup besar. Diperlukan keahlian tambahan untuk tukang yang akan memasangnya, karena dampaknya berakibat pada waste dan mutu pemasangan.
2. Perekat yang digunakan harus disesuaikan dengan ketentuan 3. Nilai kuat tekannya (compressive strength) terbatas, sehingga sangat 4. Tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan (struktural).
Harganya cenderung lebih mahal dari bata konvesional. [16] Dalam beton. ada tiga macam cara membuat Concrete Composite Foam, yaitu : 1. Paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat/campuran isian beton ringan.
Agregat itu bisa berupa batu apung, sterofoam, batu alwa, atau abu terbang yang dijadikan batu. 2. Menghilangkan agregat halus (agregat halusnya disaring, contohnya debu/abu terbangnya dibersihkan). 3. Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. cara ketiga ini terbagi lagi menjadi secara mekanis dan secara kimiawi.
Proses pembuatan beton ringan atau Autoclaved Aerated Concrete secara kimiawi kini lebih sering digunakan. Sebelum beton diproses secara aerasi dan dikeringkan secara autoclave, dibuat dulu adonan beton ringan ini. Adonannya terdiri dari pasir kuarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta sebagai bahan pengembang (pengisi udara secara kimiawi). Setelah adonan tercampur sempurna, nantinya akan mengembang selama 7-8 jam. Alumunium pasta yang digunakan dalam adonan tadi, selain
Universitas Sumatera Utara
berfungsi sebagai pengembang ia berperan dalam mempengaruhi kekerasan beton. Volume aluminium pasta ini berkisar 5-8% dari adonan yang dibuat, tergantung kepadatan yang diinginkan. Adonan beton aerasi ini lantas dipotong sesuai ukuran.
Adonan beton aerasi yang masih mentah ini, kemudian dimasukkan ke autoclave chamber atau diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi. Suhu di dalam autoclave chamber sekitar 183ºC. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau pematangan. Kalau adonan ini dijemur di bawah terik matahari hasilnya kurang maksimal karena tidak bisa stabil dan merata hasil kekeringannya.
Beton tanpa butiran halus yang dibuat dengan kerikil agregat bukan langsung merupakan beton ringan, meskipun beratnya hanya dua pertiga dari berat beton padat, tetapi sebaiknya dipertimbangkan juga beton yang dibuat dengan agregat yang lebih ringan. Agregat yang dipergunakan meliputi lelehan tepung abu bakar yang mengeras, batu tulis, tanah liat yang direnggangkan, sisa bara yang berbusa, batu apung atau scoria (sejenis batu).
Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada umumnya berat beton ringan berkisar antara 800 kg/m³ s/d 2000 kg/m³. Karena itu keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi high rise building akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi.
Keuntungan lain dari beton ringan antara lain : memiliki nilai tahanan panas thermal insulation yang baik, memiliki tahanan suara peredaman yang baik, tahan api fire resistant, transportasi mudah dan dapat mengurangi kebutuhan bekisting formwok dan perancah scaffolding. Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya compressive strength, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan struktural.
Aplikasi/penggunaan beton ringan bisa berupa batu beton, panel dinding, lintel (balok beton), panel lantai, atap, serta kusen atau ambang pintu dan jendela. Beberapa produk ada yang diperkuat lagi dengan ditanamkan besi beton di dalamnya. Salah satu contoh untuk panel dinding atau panel lantai. Beton AAC tak sekuat beton konvensional. Perbandingannya hanya 1/6 dari kekuatan beton konvensional,meskipun berupa rongga udara, beton ringan aerasi dapat menahan beban hingga 1200 psi.
Berat jenis beton dengan agregat ringan yang kering udara sangat bervariasi, tergantung pada pemilihan agregatnya , apakah pasir alam atau agregat pecah yang ringan halus yang dipergunakan. Berat jenis sebesar 1850 kg/m3 dapat dianggap sebagai batasan atas dari beton ringan yang sebenarnya, meskipun nilai ini kadang – kadang melebihi.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Polimer Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang
penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Hal lain yang banyak menjadi pertimbangan adalah daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan untuk meredam kebisingan, warna dan tingkat transparansi yang bervariasi, kesesuaian desain dan manufaktur. Istilah polimer digunakan untuk menggambarkan bentuk molekul raksasa atau rantai yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulang ulang atau mer atau meros sebagai blok-blok penyusunnya. Molekul-molekul (tunggal) penyusun polimer dikenal dengan istilah monomer. Polimer Polyethylene, misalnya, adalah salah satu jenis bahan polimer dengan rantai linear sangat panjang yang tersusun atas unit-unit terkecil (mer) yang berulang-ulang yang berasal dari monomer molekul ethylene. Perhatikan bahwa monomer memiliki ikatan kovalen tak jenuh (ikatan ganda) sedangkan pada mer ikatan tersebut menjadi aktif atau ikatan kovalen terbuka dengan elektron tak berpasangan [17]. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 struktur polymer Bahan organik alam mulai dikenal dan digunakan sejak tahun 1866, yaitu dengan digunakannya polimer cellulose,sedangkan bahan organik buatan mulai dikenal tahun 1906 dengan ditemukannya polimer Phenol Formaldehide atau Bakelite, mengabadikan nama penemunya L.H. Baekeland. Bakelite, hingga saat ini masih digunakan untuk berbagai keperluan. Para mahasiswa metalurgi atau metallographist profesional misalnya menggunakan bakelit untuk memegang (mounting) spesimen metalografi dari sampel logam yang akan dilihat struktur mikronya di bawah mikroskop optik reflektif. Istilah plastik, yang sering digunakan oleh masyarakat awam untuk menyebut sebagian besar bahan polimer.
Universitas Sumatera Utara
Istilah tersebut berasal dari kata Plastikos yang berarti mudah dibentuk dan dicetak. Teknologi modern plastik baru dimulai tahun 1920-an, yaitu dengan mulai digunakannya polimer yang berasal dari produk derivatif minyak bumi, seperti misalnya Polyethylene. Salah satu jenis plastik yang sering kita jumpai adalah LDPE (Low Density Poly Ethylene) yang banyak digunakan sebagai plastik pembungkus yang lunak dan sangat mudah dibentuk.
Di samping pembagian di atas, yaitu natural polymer yang berasal dari alam (misalnya cellulose) dan synthetic polymer yang merupakan hasil rekayasa manusia (misalnya bakelite dan plyethylene), polimer umumnya dikelompokkan berdasarkan perilaku mekanik dan struktur rantai atau molekulnya. Polimer thermoplastik, misalnya polyethylene, adalah jenis polimer yang memiliki sifat-sifat thermoplastik yang disebabkan oleh struktur rantainya yang linear,bercabang branched atau sedikit bersambung cross linked. Polimer dari jenis ini akan bersifat lunak dan viskos viscous pada saat dipanasikan dan menjadi keras dan kaku rigid pada saat didinginkan secara berulang-ulang. Sementara itu, polimer thermoset termosetting, misalnya bakelite, hanya melebur pada saat pertama kali dipanaskan dan selanjutnya mengeras secara permanen pada saat didinginkan. Polimer jenis ini bersifat lebih keras dan kaku rigid karena strukturnya molekulnya yang membentuk jejaring tiga dimensi yang saling berhubungan network. Polimer jenis elastomer, misalnya karet alam, memiliki daerah elastis non linear yang sangat besar yang disebabkan oleh adanya sambungan-sambungan antar rantai cross links yang berfungsi sebagai ’pengingat bentuk’ shape memory sehingga karet dapat kembali ke bentuknya semula, pada saat beban eksternal dihilangkan.\
2.2.1 Klasifikasi Polimer Polimer dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Berdasarkan Sumber Berdasarkan sumbernya polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu: A. Polimer Alam, yaitu polimer yang terjadi secara alami. Contoh: karet alam, karbohidrat, protein, selulosa dan wol. B. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia Contoh: selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa) yang dipasarkan dibawah nama - nama Celluloid dan guncotton. C. Polimer sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer monomer polimer. Polimer sintesis sesungguhnya yang pertama kali digunakan dalam
Universitas Sumatera Utara
skala komersial adalah dammar Fenol formaldehida. Dikembangkan pada permulaan tahun 1900-an oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland (yang telah memperoleh banyak sukses dengan penemuanya mengenai kertas foto sensitif cahaya), dan dikenal secara komersial sebagai bakelit. Sampai dekade 1920-an bakelit merupakan salah satu jenis dari produk - produk konsumsi yang dipakai luas. 2. Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya Dibagi atas 2 kelompok yaitu: 1. Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama. 2. Polimer Berikatan Silang (cross – linking), yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan. Ada kalanya pembentukan sambungan silang dilakukan dengan sengaja melaluli proses industri untuk mengubah sifat polimer, sebagaimana terjadi pada proses vulkanisasi karet. Banyak sistim polimer sifatnya sangat ditentukan oleh pembentukan jaringan tiga dimensi, seperti misalnya bakelit yang merupakan damar mengeras – bahang fenol – metanal. Dalam sistim polimer seperti itu pembentukan sambungan silang tiga dimensi terjadi pada tahap akhir produksi. Proses ini memberikan sifat kaku dan keras kepada polimer. Jika tahap akhir produksi melibatkan penggunaan panas, polimer tergolong mengeras – bahang dan Polimer: Ilmu Material polimer dimatangkan. Akan tetapi, beberapa sistim polimer dapat dimatangkan pada keadaan dingin dan karena itu tergolong polimer mengeras – dingin. Polimer lurus (hanya mengandung sedikit sekali sambungan silang, atau bahkan tidak ada sama sekali) dapat dilunakkan dan dibentuk melalui pemanasan. Polimer seperti itu disebut polimer lentur – bahang.
3. Berdasarkan Reaksi Polimerisasi. Berdasarkan reaksi Polimerisasi dapat dibagi dua yaitu: 1. Poliadisi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi adisi. Reaksi adisi atau reaksi rantai adalah reaksi penambahan (satu sama lain) molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion.
Universitas Sumatera Utara
2. Polikondensasi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi/reaksi bertahap. Mekanisme reaksi polimer kondensasi identik dengan reaksi kondensasi senyawa bobot molekul rendah yaitu: reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda berinteraksi dengan melepaskan molekul kecil. Contohnya H2O. Bila hasil polimer dan pereaksi (monomer) berbeda fase, reaksi akan terus berlangsung sampai salah satu pereaksi habis. Contoh terkenal dari polimerisasi kondensasi ini adalah pem
Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik
SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik.
Sony Arapen Sembiring NIM. 080401080
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Di setujui oleh Dosen Pembimbing
Prof.Dr.Ir.Bustami syam, MSME NIP. 1964 1024 19920 31001
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Dosen Pembanding I
Di setujui oleh
Dosen Pembanding II
Ir.Tugiman, MT NIP 195704121985031004
Ir.Mulfi Hazwi, Msc NIP 194910012981031002
Universitas Sumatera Utara
VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON RINGAN ( CONCRETE MATRIX COMPOSITE ) YANG DI PERKUAT SERAT
TKKS AKIBAT BEBAN STATIK.
Telah disetujui Seminar pada : Periode 648,Hari/Tanggal : Rabu 28 Agustus 2013-10-17
Dosen Pembanding I
Di setujui oleh
Dosen Pembanding II
Ir.Tugiman, MT NIP 195704121985031004
Ir.Mulfi Hamzi, Msc NIP 194910012981031002
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN ---------------------------------------
KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA
NO :2106/TS/2013
Sub. Program studi
: Konversi energi/Teknik produksi
Bidang Tugas
: Perancangan Die
Judul Tugas
: VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT
TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON
RINGAN ( CONCRETE FOAM ) YANG
DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT AKIBAT BEBAN STATIK
Diberikantanggal
: 10 Desember 2012 Selesaitanggal :
Dosen pembimbing : Prof.Dr.Ir.Bustami
Nama MHS: Sony Arapen sembiring
NIM : 080401080
NO Tanggal
KEGIATAN ASISTENSI
TANDA TANGAN
BIMBINGAN
DOSEN
1 10 Desember 2012
Pengajuan Tugas skripsi
2 14 Desember 2012
Melakukan studi literature
3 17 Desember 2012
Pembuatan material concrete foam
4 18 Februari 2013
Pengujian material concrete foam
5 19 Februari 2013
Pengambilan data di lab IFRC
6 23 Februari 2013
Asistensi laporan dan data
7 24 Februari 2013
Asistensi BAB I dan II
8 26 Februari 2013
Asistensi perbaikan BAB II
9 04 Maret 2013
Asistensi BAB III
10 14 Maret 2013
Asistensi perbaikan BAB III
11 23 Maret 2013
Asistensi BAB IV
12 28 Maret 2013
Asistensi perbaikan BAB IV
13 4 April 2013
Asistensi BAB V
14 9 April 2013
Asistensi perbaikan BAB V
15 2 Mei 2013
Melengkapi laporan skripsi
16 20 Juni 2013
ACC seminar
Diketahui Ketua Departemen Teknik Mesin,
F.T.USU
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Material Teknik Komposit, yaitu VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT TERHADAP KEKUATAN MATERIAL CONCRETE FOAM YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN STATIK.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan dalam melakukan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh selama mengikuti masa study dengan menggunakan literatur, maupun bimbingan dan arahan dari Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME sebagai Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Ir.Detny Sembiring dan Dra.Junita Ginting yang telah memberikan segala dukungan moril dan materil, kepada mamak tua dan paktua, biktua dan paktua,paktengah dan biktengah,juga kepada adik saya Bias kaliswa,isa rimenda,patricia ameta dan priscilla agina yang telah memberi semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini .
2. Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir.Syahril Gultom,MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.
4. Bapak Nuzuli,yusuf,Zulfikar dan semua tim riset IFRC yang telah membantu dan sebagai tempat diskusi.
5. Bapak/ibu staff pengajar Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin.
Universitas Sumatera Utara
6. Andreas Gorga Siregar yang telah membantu menyelesaikan skripsi. 7. Seluruh kawan-kawan Tim Horas USU di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sumatra Utara. 8. Semua teman-teman stambuk 2008 buat kebersamaan nya selama ini,dan menemani
penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini terutama Jona Surbakti,Petsu Manurung dan semuanya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya, terima kasih atas kerja samanya dan perjuangannya selama ini.
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan skripsi ini dimasa mendatang.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga skripsi ini berguna bagi kita semua.
Medan, Penulis,
Sony Arapen Sembiring NIM. 080401080
Universitas Sumatera Utara
Abstrak Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini menjadi lebih ringan lagi. Material yang dibentuk dikenal dengan istilah material komposit polymeric foam (PF). Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang didapat dari pengolahan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Hasilnya, untuk parking bumper diperoleh gaya tekan maksimum sebesar 2754,35 N. Untuk uji tekan statik diperoleh massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 2,1004 MPa, modulus elastisitas sebesar 9,658 MPa. Sedangkan untuk brazilian test adalah massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 0,542 MPa, modulus elastisitas sebesar 0,75 MPa. Dan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen uji tekan statik adalah kegagalan geser dengan arah sudut patah atau retak 450 pada arah beban, yang ditandai dengan adanya daerah lipatan pada permukaan spesimen. Sedangkan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen brazilian test adalah gagal dengan cara patah rapuh, yang ditandai dengan laju retak yang cepat tanpa adanya tanda tanda deformasi awal dan tidak adanya deformasi pada daerah kepatahan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................i SPESIFIKASI TUGAS....................................................................................... ii LEMBAR ASISTENSI .......................................................................................iii KATA PENGANTAR.........................................................................................iv ABSTRAK. .......................................................................................................... v DAFTAR ISI.......................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR........................................................................................... x DAFTAR TABEL ...............................................................................................xii DAFTAR NOTASI ............................................................................................xiii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Perumusan dan Batasan Masalah................................................. 3 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 5 1.3.1 Tujuan umum ............................................................................... 5 1.3.2 Tujuan Khusus ............................................................................. 5 1.4 Manfaat Penelitian. ...................................................................... 5 1.5 Sistematika Penulisan .................................................................. 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 7 2.1 Pendahuluan ................................................................................. 7 2.1.1 Beton ringan................................................................................ 10 2.2 Polimer ......................................................................................... 14 2.2.1 Klasifikasi polimer ....................................................................... 16 2.3 Polyurethane............................................................................... 20
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Klasifikasi polyurethan ................................................................ 26 2.4 Komposit...................................................................................... 27 2.4.1 Tandan kosong kelapa sawit ( TKKS ) ........................................ 28 2.5 Densitas........................................................................................ 30 2.6 Kuat Tekan................................................................................... 30 2.6.1 Uji Tekan Statik Brazilian ........................................................... 33 2.6.2 Respon material Akibat beban Statik........................................... 34 2.6.3 Respon Material Akibat Beban Tekan Statik Brazilian............... 35 2.6.4. Persamaan Tegangan-Regangan. ................................................. 36 2.6.5. Hubungan Tegangan Regangan ................................................... 37 2.7 Modulus elastisitas ...................................................................... 37 2.8 Teori elastisitas . .......................................................................... 37 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 41 3.1 Tempat dan Waktu. ...................................................................... 41 3.1.1 Tempat ......................................................................................... 41 3.1.2 Waktu ........................................................................................... 41 3.2 Peralatan....................................................................................... 42 3.3 Bahan ........................................................................................... 47 3.4 Teknik Pembuatan Concrete matrix composite .......................... 50 3.5 Metode Pembuatan Spesimen. ...................................................... 51 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................54 4.1 Pendahuluan. ................................................................................ 54 4.2 Pembuatan Material concerete matrix composite ........................ 54 4.3 Komposisi Material..................................................................... 55 4.4 Pengujian Tarik Statik................................................................. 56 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 61 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 61 5.2 Saran .............................................................................................. 62
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 63 LAMPIRAN........................................................................................................ 65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Berbagai bentuk produk beton ringan..........................................4 Gambar 2.1. Struktur Polimer...........................................................................14 Gambar 2.2. Gabungan Mikroskopis fasa fasa pembentuk komposit ..............27 Gambar 2.3. Hubungan umur dan kuat tekan pada unsur unsur semen............32 Gambar 2.4. Uji tekan materil...........................................................................32 Gambar 2.5. Uji tekan statik brazilian. .............................................................33 Gambar 2.6. Pengujian beban tekan pada batang spesimen .............................34 Gambar 2.7. Pengujian brazilian pada specimen ..............................................36 Gambar 2.8. Kurva tegangan-regangan ...........................................................36 Gambar 2.9. Grafik tegangan terhadap regangan beton ...................................40 Gambar 3.1. Alat pengaduk ..............................................................................42 Gambar 3.2. Mesin penghalus serat..................................................................42 Gambar 3.3. Gelas plastik.................................................................................43 Gambar 3.4 Timbangan digital ........................................................................44 Gambar 3.5. Oli pelumas ..................................................................................44 Gambar 3.6 . Kuas .............................................................................................45 Gambar 3.7. Gunting.........................................................................................45 Gambar 3.8. Ayakan ........................................................................................45 Gambar 3.9. Cetakan.........................................................................................46 Gambar 3.10 Ember ..........................................................................................46 Gambar 3.11 Servopulser..................................................................................47 Gambar 3.12 Persiapan serat TKKS .................................................................47 Gambar 3.13 Isocyanate dan Polyol .................................................................48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14 Semen .........................................................................................48 Gambar 3.15 Pasir.............................................................................................49 Gambar 3.16. NaOh ...........................................................................................49 Gambar 3.17. Air ...............................................................................................49 Gambar 3.18. Proses pembuatan concrete matrix compositte ...........................50 Gambar 3.19. Spesimen Uji ...............................................................................48 Gambar 4.1. Cetakan I.. ...................................................................................54 Gambar 4.2 . Grafik Tegangan Terhadap Regangan K1 ..................................57 Gambar 4.3. Grafik Tegangan Terhadap Regangan K2 ..................................58 Gambar 4.4. Grafik Tegangan Terhadap Regangan K3 ..................................58 Gambar 4.5. Grafik Tegangan Terhadap Regangan Tiap Komposisi..............59
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ....................................29 Tabel 3.1. Lokasi dan aktifitas penelitian . ..........................................................41 Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat.......................................................43 Tabel 3.3. Material-material penelitian................................................................51 Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS ............52 Tabel 4.1 Komposisi Material ............................................................................ 55 Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi ............................................................ 56 Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik........................................................................... 60 Tabel 2.1. Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ....................................29 Tabel 3.1. Lokasi dan aktifitas penelitian . ..........................................................41 Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat.......................................................43 Tabel 3.3. Material-material penelitian................................................................51 Tabel 3.4 Komposisi material beton ringan yang diperkuat serat TKKS ............52 Tabel 4.1 Komposisi Material ............................................................................ 55 Tabel 4.2 Berat jenis (ρ) tiap komposisi ............................................................ 56 Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik........................................................................... 60
Universitas Sumatera Utara
Simbol
Nama
Amρ rho Eσ sigma FLε ebsilon tΔ delta
DAFTAR NOTASI
Keterangan
luas penampang massa massa jenis modulus elastisitas tegangan gaya panjang penguluran waktu perubahan
Satuan
mm2 kg kg/mm3 N/mm2 N/mm2 N mm % s -
Universitas Sumatera Utara
Abstrak Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini menjadi lebih ringan lagi. Material yang dibentuk dikenal dengan istilah material komposit polymeric foam (PF). Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang didapat dari pengolahan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Hasilnya, untuk parking bumper diperoleh gaya tekan maksimum sebesar 2754,35 N. Untuk uji tekan statik diperoleh massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 2,1004 MPa, modulus elastisitas sebesar 9,658 MPa. Sedangkan untuk brazilian test adalah massa jenis adalah 0,6.10-6 kg/mm3, kekuatan tekan sebesar 0,542 MPa, modulus elastisitas sebesar 0,75 MPa. Dan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen uji tekan statik adalah kegagalan geser dengan arah sudut patah atau retak 450 pada arah beban, yang ditandai dengan adanya daerah lipatan pada permukaan spesimen. Sedangkan jenis kegagalan yang terjadi pada spesimen brazilian test adalah gagal dengan cara patah rapuh, yang ditandai dengan laju retak yang cepat tanpa adanya tanda tanda deformasi awal dan tidak adanya deformasi pada daerah kepatahan.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Beton menyerupai batu yang diperoleh dengan membuat suatu campuran yang mempunyai proporsi tertentu dari semen, pasir dan koral atau agregat lainnya, dan air untuk membuat campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang diinginkan [1].
Beton merupakan bahan bangunan yang sangat populer digunakan dalam dunia jasa konstruksi karena beton mudah di bentuk dan tidak akan berubah bentuk apabila telah mencapai waktu tertentu. Penelitian tentang beton sudah banyak dilakukan dan akan terus berlanjut sebagai upaya menjawab tuntutan perkembangan zaman dan kondisi lingkungan. Diketahui bahwa kekuatan beton banyak dipengaruhi oleh bahan pembentuknya (air, semen dan agregat) sehingga kontrol kualitas dari bahan-bahan tersebut harus diperhatikan dengan seksama agar diperoleh beton sesuai dengan yang diinginkan.
Sejalan dengan berkembangnya ilmu konstruksi beton, telah ditemukan banyak cara/metode dalam pembuatan beton. Saat ini, pembuatan konstruksi beton ringan semakin meningkat karena penggunaan beton ringan merupakan material yang aman dan ekonomis. Metode-metode yang sering digunakan dalam pembuatan beton ringan adalah dengan memasukkan blowing agent kedalam campuran air, pasir dan semen [2]. Pembentukan poripori pada beton membuat beton tersebut menjadi ringan karena berkurangnya jumlah material yang digunakan tanpa mengurangi kekuatannya. Selain menambahkan agen busa ke dalam campuran beton, penambahan agregat ringan seperti fly ash [3], serbuk gergaji [4], abu sekam padi [5], Styrofoam [6], dan batu apung [7] juga dapat mengurangi berat jenis beton tersebut.
Indonesia merupakan produsen kelapa sawit (crude palm oil/CPO) terbesar di dunia, hal ini ditandai dengan semakin meningkatnya jumlah luas perkebunan-perkebunan baru. Menurut data Ditjen Perkebunan Kementerian Pertanian (Kementan) menyebutkan, luas areal lahan kelapa sawit di Indonesia pada 2011 mencapai 8.908.000 hektare, sementara di 2012 angka sementara mencapai 9.271.000 hektare, padahal target Kementan hanya 8.557.000 hektare. Itu berarti, luas lahan sawit Indonesia saat ini telah meningkat dibanding 2011 dan melebihi target Renstra Kementan [8].
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang jumlahnya sangat banyak, yaitu 1,9 juta ton berat kering atau setara dengan 4 juta ton
Universitas Sumatera Utara
berat basah pertahun. PT Perkebunan Nusantara II (PTPN II) menghasilkan limbah TKKS sebanyak 1350 ton pertahun [4]. Pada umumnya material ini dimanfaatkan sebagai pupuk organik dilahan perkebunan dengan cara dibakar atau dibuang kembali kelahan tersebut dan dibiarkan mengalami proses fermentasi secara alami [8].
Pengolahan limbah TKKS dewasa ini mulai diteliti kegunaannya, sehingga nilai ekonomis dari material limbah tersebut dapat dinaikkan dan sekaligus dapat memberi solusi atas penanganan produk limbah yang sebelumnya terbuang sia-sia. Sebagai contoh pemanfaatan TKKS ini dibidang teknologi diantaranya ialah pembuatan papan partikel , parking bumper [11], kerucut lalu lintas [12], helmet sepeda [13], dan bahan baku kertas
sehingga masih terbuka kemungkinan serat TKKS ini diolah ke bentuk material/struktur lainnya yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Salah satu bentuk strukturnya adalah struktur beton. Serat TKKS dimasukkan kedalam campuran agregat beton dan blowing agent, menghasilkan material bahan komposit beton ringan yang selanjutnya dibentuk menjadi struktur bata ringan. Selama ini struktur tersebut banyak terbuat dari material semen beton (concrete) yang ditambah dengan blowing agent.
Ukuran TKKS yang dipakai berkisar antara 0,1 s.d. 0,8 mm yang dicampurkan ke dalam campuran semen, pasir, air dan material pembentuk rongga (blowing agent, BA). Hasil yang diharapkan ialah material komposit beton ringan berongga dengan berat produk relatif lebih ringan dan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk komposit polimer padat.
Sesuai hasil penelitian, belum ada penelitian yang berkenaan dengan perilaku mekanik statik dan dinamik pada struktur concrete foam yang dibuat dari campuran beton dan blowing agent yang dicampur dengan serat TKKS. Sehingga dalam penelitian ini, penulis sudah melakukan penelitian awal terhadap material ini. 1.2. Rumusan Masalah.
Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) yang lebih ringan dari pada beton pada umumnya. Pembuatan beton ringan dapat dengan berbagai cara, antara lain dengan menggunakan agregat ringan (fly ash, batu apung, expanded polystyrene, Styrofoam, dll), campuran antara semen; silika; pozollan; dll (aerated concrete) atau semen dengan cairan kimia sebagai blowing agent (foamed concrete atau cellular concrete).
Universitas Sumatera Utara
Berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada umumnya berat beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m3. Karena itu keunggulan utama beton ringan adalah pada beratnya, sehingga apabila digunakan pada bangunan tinggi (high rise building) akan dapat mengurangi berat bangunan tersebut secara signifikan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi. Keuntungan lain dari beton ringan antara lain:
1 Memiliki nilai tahanan panas (thermal insulation) yang baik 2 Memiliki tahanan suara (peredaman) yang baik 3 Tahan api (fire resistant) 4 Transportasi mudah 5 Dapat mengurangi kebutuhan bekisting (formwok) dan perancah (scaffolding).
Berdasarkan berbagai kelebihannya tersebut, saat ini beton ringan banyak diaplikasi dalam berbagai bentuk struktur seperti diperlihatkan pada gambar 1.1
(a) (b)
(c)
Gambar 1.1 Berbagai bentuk produk beton ringan. (a) bata/blok,(b) panel dan (c) bentuk khusus
Kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya (compressive strength) terbatas, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan (struktural).
Pengembangan bahan campuran untuk membuat beton ringan sudah banyak dilakukan seperti yang disebutkan sebelumnya. Pada tulisan ini, peneliti ingin membuat struktur beton ringan bentuk bata/blok yang dicampur dengan bahan polyurethane dan limbah TKKS. TKKS merupakan limbah akhir dari pengolahan biji kelapa sawit yang masih kurang dimanfaatkan dan cenderung dibuang begitu saja sebagai limbah atau dimanfaatkan sebagai
Universitas Sumatera Utara
pupuk alam dan atau dibakar untuk menghasilkan abu gosok. Sehingga perlu dikaji kembali pemanfaatan limbah TKKS ini menjadi salah satu bahan campuran beton ringan untuk meningkatkan daya guna yang lebih baik.
Komposisi material bahan beton ringan diambil berdasarkan fraksi berat material penyusun dari masing-masing material pendukungnya dengan variasi terhadap semen, pasir, air, blowing agent dan serat TKKS. Variasi tersebut untuk membentuk material beton ringan yang mempunyai kekuatan yang lebih baik, ekonomis, serta dapat mengurangi berat akhir produk yang dihasilkan.
Untuk mengetahui kekuatan dan respon dari beton ringan tersebut, tentunya perlu diadakan pengujian lebih lanjut. Adapun metode pengujian yang akan dilakukan adalah uji tekan statik yang kemudian disimulasikan dengan program software Komputer. Simulasi numerik yang dimaksud adalah untuk mendapatkan distribusi tegangan dan regangan sebagai respon dari struktur beton ringan yang diperkuat serat TKKS akibat beban tekan statik.
1.3. Tujuan Penelitian 1.3.1. Tujuan Umum
Sesuai uraian latar belakang dan rumusan masalah pada pendahuluan maka tujuan umum dari penelitian ini adalah Variasi Komposisi Blowing Agent terhadap Kekuatan Material ( concrete matrix composite) yang di perkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Statik.
1.3.2. Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah: 1. Untuk mendapatkan komposisi blowing agent terbaik sehingga menghasilkan Concrete Composite foam yang ringan dan kuat. 2. Untuk mendapatkan tegangan dan regangan struktur Concrete Composite foam yang dicampur serat TKKS akibat beban tekan statik
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah untuk mengetahui respon beton ringan yang dicampur dengan serat TKKS untuk perancangan produk beton yang ringan, kuat dan ekonomis.
Universitas Sumatera Utara
Dengan mengetahui respon secara simulasi tentunya kita dapat mengetahui distribusi dan konsentrasi tegangan pada bagian produk beton ringan guna mendesain produk yang lebih baik sebelum produk diproduksi secara massal.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Laporan ini adalah buku skripsi yang terdiri atas beberapa bab, yaitu: 1. BAB I : Pendahuluan yang meliputi latar belakang penulisan, maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, keluaran skripsi serta sistematika penulisan. 2. BAB II Tinjauan pustaka yang berisi teori dasar turbin air, turbin pelton dan generator 3. BAB III Metodologi dan alat penelitian berisi sistematika atau alur proses pengujian dilakukan 4. BAB IV : Hasil pengujian dan analisa. 5. BAB V : Kesimpulan dan saran. 6. DAFTAR PUSTAKA 7. LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan Beton adalah batuan buatan yang terjadi sebagai hasil pengerasan suatu campuran
tertentu dari semen, air dan agregat (batu pecah, kerikil, dan pasir). Beton adalah material utama yang digunakan dalam pembuatan bangunan. Beton terdiri dari pasta, agregat dan admixture. Dalam membuat suatu beton dengan mutu tertentu perlu ditentukan jumlah pasta dan agregat yang sesuai. Pasta adalah campuran semen dan air yang digunakan untuk merekatkan agregat-agregat dalam beton. Jumlah pasta pada pembuatan beton sekitar 30-40% dari volume dan berat total beton. Sedangkan jumlah agregat sebesar 60-70%.
Dalam suatu proses pembuatan beton, yang perlu diperhatikan ada kekuatan, keekonomisan, dan durabilitas bahan dari beton tersebut. Durabilitas adalah daya tahan suatu bahan terhadap beban yang akan diterimanya. Pembuatan beton melalui proses perhitungan kadar air,jumlah semen dan jumlah agregat yang diperlukan. Setelah proses perhitungan, akan dilakukan proses pembuatan beton dengan bahan-bahan yang telah dihitung. Setelah beton terbentuk, dilakukanlah proses perawatan selama 28 hari. Pada hari ke 28, kualitas beton hanya memenuhi 70% dari kondisi normalnya. Proses perawatan beton diusahakan agar temperatur ruang perawatan jangan terlalu dingin, juga beton diusahakan jangan terlalu kering karena akan menyebabkan getas.
Bahan Pembuat Beton Semen dan Air Semen merupakan bubuk kering yang berupa partikel-pertikel halus. Dalam pembuatan beton, semen akan dicampur air untuk membentuk pasta. Semen memiliki beberapa tipe yaitu tipe I, II, III, IV dan V. Tipe-tipe semen tersebut diurutkan berdasarkan kekuatan awalnya dalam merekatkan suatu bangunan yang dibentuk. Semen yang digunakan dalam pembutan beton adalah semen hidrolik. Semen hidrolik adalah jenis semen yang bereaksi dengan air dan membentuk suatu batuan massa. Semen hidrolik juga terdiri dari beberapa jenis, seperti semen semen portland, semen portland abu terbang, semen portland putih, dll. Semen portland terbuat dari campuran kalsium, silika, alumunium dan oksida besi. Pada penggunaannya di lapangan, bahan-bahan semen Portland dibuat atau ditambahkan dari zat kimia lain.
Universitas Sumatera Utara
Semen portland abu terbang yang merupakan hasil pemanfaatan kembali dari produksi pembakaran gas. Air juga sangat dibutuhkan dalam pembuatan beton, karena air dapat mempercepat proses kimiawi pada beton.Sehingga dapat memudahkan pengerjaan. Pada reaksi kimia beton, hanya 1/3 bagian air yang diperlukan untuk reaksi. Air bermanfaat dalam mencegah penyusutan plastis, tapi dapat merendahkan permeabilitas dan kekuatan beton. Dalam pembuatan beton, semen akan dicampur air untuk membentuk pasta. Fungsi dari pasta ini adalah untuk merekatkan agregat sehingga tidak mudah goyah. Selain itu, semen juga berfungsi dalam mengeraskan dan membentuk beton agar padat. Proporsi dari kedua campuran semen dan air menentukan sifat-sifat dari beton yang dibentuk.
Agregat merupakan pengisi beton yang digunakan untuk membuat volume stabil. Selain itu, sifat mekanik dan fisik dari agregat sangat berpengaruh tehadap sifat-sifat beton yang dihasilkan, seperti kuat tekan, kekuatan, durabilitas, berat, dll. Kegunaan agregat pada beton adalah: menghasilkan beton yang murah,menimbulkan volume beton yang stabil,mencegah abrasi jika beton digunakan pada bangunan laut.
Agregat alami dapat diperoleh dari proses pelapukan dan abrasi serta pemecahan pada batuan induk yang lebih besar. Agregat yang baik untuk digunakan adalah agregat yang menyerupai bentuk kubus atau bundar, bersih, keras, kuat, bergradasi baik dan stabil secara kimiawi. Admixture dan Additif Admixture atau zat tambahan lainnya adalah bahan yang tidak harus dipakai dalam pembuatan beton karena dipakai hanya jika ingin mendapatkan suatu jenis beton yang membutuhkan bahan,selain semen dan agregat. Contoh-contoh zat admixture super-plasticizer digunakan untuk mengurangi jumlah campuran air, pembentuk gelembung udara : meninggikan sifat kedap air, retarder: memperlambat pengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan.[15]
Sifat dan karakter mekanik beton secara umum 1 Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength), tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength), bahkan kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya tekannya. 2 Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang lebih rendah dari beton. 3 Konduktivitas termal beton relatif rendah
Universitas Sumatera Utara
Dalam keadaan yang mengeras, beton bagaikan batu dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat dibentuk sesuai kebutuhan, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur atau untuk tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang mempunyai bentuk berstruktur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya). Faktor-faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggulankeunggulannya antara lain: 1. Kemudahan pengolahannya: yaitu dalam keadaan plastis, beton dapat diendapkan dan diisi dalam cetakan. 2. Material yang mudah didapat: Sebagian besar dari material- material pembentuknya, biasanya tersedia dilokasi dengan harga murah atau padatempat yang tidak terlalu jauh dari lokasi konstruksi. 3. Kekuatan tekan tinggi: Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan konstruksi busur. 4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihan beton.
2.1.1 Beton Ringan
Beton Ringan (Lightweight Concrete) adalah beton yang memiliki berat jenis (density)
lebih ringan dari pada beton pada umumnya. Beton ringan bisa disebut sebagai beton ringan
aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga (Autoclaved Aerated
Concrete/ AAC) yang mempunyai bahan baku utama terdiri dari pasir silika, kapur, semen,
air, ditambah dengan suatu bahan pengembang yang kemudian dirawat dengan tekanan uap
air. Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada
umumnya berat beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m3, karena itu keunggulan beton
ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi
akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya
berdampak
kepada
perhitungan
pondasi.
Sejarah Beton Ringan Teknologi material bahan bangunan berkembang terus, salah
satunya beton ringan aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga
(Autoclaved Aerated Concrete/ AAC). Sebutan lainnya Autoclaved Concrete, Cellular
Universitas Sumatera Utara
Concrete (semen dengan cairan kimia penghasil gelembung udara ), Porous Concrete, dan di
Inggris disebut Aircrete and Thermalite. Beton ringan AAC ini pertama kali dikembangkan di
Swedia pada tahun 1923 sebagai alternatif material bangunan untuk mengurangi
penggundulan hutan. Beton ringan AAC ini kemudian dikembangkan lagi oleh seorang ahli
bangunan yang bernama Joseph Hebel di Jerman Barat pada tahun 1943.
Dia memutuskan untuk mengembangkan sistem bangunan yang lebih baik dengan biaya yang
lebih ekonomis. Inovasi-inovasi brilian yang dilakukannya, seperti proses pemotongan
dengan menggunakan kawat, membuka kemungkinan-kemungkinan hal baru bagi
perkembangan
produk
beton
ringan..
Hasilnya, beton ringan aerasi ini dianggap sempurna, termasuk material bangunan yang
ramah lingkungan, karena dibuat dari sumber daya alam yang berlimpah. Sifatnya kuat, tahan
lama, mudah dibentuk, efisien, dan berdaya guna tinggi.
Kesuksesan Hebel di Jerman segera dilihat negara-negara lain. Pada tahun 1967 bekerja
sama dengan Asahi Chemicals dibangun pabrik Hebel pertama di Jepang. Sampai saat ini
Hebel telah berada di 29 negara dan merupakan produsen beton aerasi terbesar di dunia. Di
Indonesia sendiri beton ringan mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT Hebel
Indonesia di Karawang Timur, Jawa Barat.
Kelebihan dan Kekurangan Beton Ringan, Ada beberapa Kelebihan dari Beton ringan
atau Autoclaved Aerated Concrete (AAC), yaitu :
1. Balok AAC mudah dibentuk, sehingga dapat dengan cepat dan akurat
dipotong atau dibentuk untuk memenuhi tuntutan dekorasi gedung. Alat yang digunakan
pun sederhana, cukup menggunakan alat pertukangan kayu. Karena ukurannya yang
akurat tetapi mudah dibentuk, sehingga dapat
meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai.
2. AAC dapat mempermudah proses konstruksi. Untuk membangun sebuah
gedung dapat diminimalisir produk yang akan digunakan. Misalnya tidak
perlu batu atau kerikil untuk mengisi lantai beton.Bobotnya yang ringan
mengurangi biaya transportasi, apalagi pabrik AAC dibangun sedekat
mungkin dengan konsumennya.Karena ringan, tukang bangunan tidak cepat
lelah,sehingga cepat dalam pengerjaannya.
3. Mengurangi biaya struktur besi sloff atau penguat.
4. Mengurangi biaya penguat atau pondasi
5. Waktu pembangunan lebih pendek
6. Tukang yang mengerjakan lebih sedikit,sehingga secara keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
bisa lebih murah dan efisien.Tahan panas dan api, karena berat jenisnya rendah kedap suara tahan lama, kurang lebih sama tahan lamanya dengan beton. 7. Anti jamur 8. Tahan gempa 9. Biaya perawatan yang sedikit, bangunan tidak terlalu banyak mengalami perubahan atau renovasi hingga 20 tahun lamanya. 10. Aman, karena tidak mengalami rapuh, bengkok, berkarat, korosi.
Selain kelebihan, beton AAC juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu :
1. Karena ukurannya yang besar, untuk ukuran yang tanggung, akan memakan waste yang cukup besar. Diperlukan keahlian tambahan untuk tukang yang akan memasangnya, karena dampaknya berakibat pada waste dan mutu pemasangan.
2. Perekat yang digunakan harus disesuaikan dengan ketentuan 3. Nilai kuat tekannya (compressive strength) terbatas, sehingga sangat 4. Tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan (struktural).
Harganya cenderung lebih mahal dari bata konvesional. [16] Dalam beton. ada tiga macam cara membuat Concrete Composite Foam, yaitu : 1. Paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat/campuran isian beton ringan.
Agregat itu bisa berupa batu apung, sterofoam, batu alwa, atau abu terbang yang dijadikan batu. 2. Menghilangkan agregat halus (agregat halusnya disaring, contohnya debu/abu terbangnya dibersihkan). 3. Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. cara ketiga ini terbagi lagi menjadi secara mekanis dan secara kimiawi.
Proses pembuatan beton ringan atau Autoclaved Aerated Concrete secara kimiawi kini lebih sering digunakan. Sebelum beton diproses secara aerasi dan dikeringkan secara autoclave, dibuat dulu adonan beton ringan ini. Adonannya terdiri dari pasir kuarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta sebagai bahan pengembang (pengisi udara secara kimiawi). Setelah adonan tercampur sempurna, nantinya akan mengembang selama 7-8 jam. Alumunium pasta yang digunakan dalam adonan tadi, selain
Universitas Sumatera Utara
berfungsi sebagai pengembang ia berperan dalam mempengaruhi kekerasan beton. Volume aluminium pasta ini berkisar 5-8% dari adonan yang dibuat, tergantung kepadatan yang diinginkan. Adonan beton aerasi ini lantas dipotong sesuai ukuran.
Adonan beton aerasi yang masih mentah ini, kemudian dimasukkan ke autoclave chamber atau diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi. Suhu di dalam autoclave chamber sekitar 183ºC. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau pematangan. Kalau adonan ini dijemur di bawah terik matahari hasilnya kurang maksimal karena tidak bisa stabil dan merata hasil kekeringannya.
Beton tanpa butiran halus yang dibuat dengan kerikil agregat bukan langsung merupakan beton ringan, meskipun beratnya hanya dua pertiga dari berat beton padat, tetapi sebaiknya dipertimbangkan juga beton yang dibuat dengan agregat yang lebih ringan. Agregat yang dipergunakan meliputi lelehan tepung abu bakar yang mengeras, batu tulis, tanah liat yang direnggangkan, sisa bara yang berbusa, batu apung atau scoria (sejenis batu).
Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada umumnya berat beton ringan berkisar antara 800 kg/m³ s/d 2000 kg/m³. Karena itu keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi high rise building akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi.
Keuntungan lain dari beton ringan antara lain : memiliki nilai tahanan panas thermal insulation yang baik, memiliki tahanan suara peredaman yang baik, tahan api fire resistant, transportasi mudah dan dapat mengurangi kebutuhan bekisting formwok dan perancah scaffolding. Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya compressive strength, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan struktural.
Aplikasi/penggunaan beton ringan bisa berupa batu beton, panel dinding, lintel (balok beton), panel lantai, atap, serta kusen atau ambang pintu dan jendela. Beberapa produk ada yang diperkuat lagi dengan ditanamkan besi beton di dalamnya. Salah satu contoh untuk panel dinding atau panel lantai. Beton AAC tak sekuat beton konvensional. Perbandingannya hanya 1/6 dari kekuatan beton konvensional,meskipun berupa rongga udara, beton ringan aerasi dapat menahan beban hingga 1200 psi.
Berat jenis beton dengan agregat ringan yang kering udara sangat bervariasi, tergantung pada pemilihan agregatnya , apakah pasir alam atau agregat pecah yang ringan halus yang dipergunakan. Berat jenis sebesar 1850 kg/m3 dapat dianggap sebagai batasan atas dari beton ringan yang sebenarnya, meskipun nilai ini kadang – kadang melebihi.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Polimer Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang
penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Hal lain yang banyak menjadi pertimbangan adalah daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan untuk meredam kebisingan, warna dan tingkat transparansi yang bervariasi, kesesuaian desain dan manufaktur. Istilah polimer digunakan untuk menggambarkan bentuk molekul raksasa atau rantai yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulang ulang atau mer atau meros sebagai blok-blok penyusunnya. Molekul-molekul (tunggal) penyusun polimer dikenal dengan istilah monomer. Polimer Polyethylene, misalnya, adalah salah satu jenis bahan polimer dengan rantai linear sangat panjang yang tersusun atas unit-unit terkecil (mer) yang berulang-ulang yang berasal dari monomer molekul ethylene. Perhatikan bahwa monomer memiliki ikatan kovalen tak jenuh (ikatan ganda) sedangkan pada mer ikatan tersebut menjadi aktif atau ikatan kovalen terbuka dengan elektron tak berpasangan [17]. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 struktur polymer Bahan organik alam mulai dikenal dan digunakan sejak tahun 1866, yaitu dengan digunakannya polimer cellulose,sedangkan bahan organik buatan mulai dikenal tahun 1906 dengan ditemukannya polimer Phenol Formaldehide atau Bakelite, mengabadikan nama penemunya L.H. Baekeland. Bakelite, hingga saat ini masih digunakan untuk berbagai keperluan. Para mahasiswa metalurgi atau metallographist profesional misalnya menggunakan bakelit untuk memegang (mounting) spesimen metalografi dari sampel logam yang akan dilihat struktur mikronya di bawah mikroskop optik reflektif. Istilah plastik, yang sering digunakan oleh masyarakat awam untuk menyebut sebagian besar bahan polimer.
Universitas Sumatera Utara
Istilah tersebut berasal dari kata Plastikos yang berarti mudah dibentuk dan dicetak. Teknologi modern plastik baru dimulai tahun 1920-an, yaitu dengan mulai digunakannya polimer yang berasal dari produk derivatif minyak bumi, seperti misalnya Polyethylene. Salah satu jenis plastik yang sering kita jumpai adalah LDPE (Low Density Poly Ethylene) yang banyak digunakan sebagai plastik pembungkus yang lunak dan sangat mudah dibentuk.
Di samping pembagian di atas, yaitu natural polymer yang berasal dari alam (misalnya cellulose) dan synthetic polymer yang merupakan hasil rekayasa manusia (misalnya bakelite dan plyethylene), polimer umumnya dikelompokkan berdasarkan perilaku mekanik dan struktur rantai atau molekulnya. Polimer thermoplastik, misalnya polyethylene, adalah jenis polimer yang memiliki sifat-sifat thermoplastik yang disebabkan oleh struktur rantainya yang linear,bercabang branched atau sedikit bersambung cross linked. Polimer dari jenis ini akan bersifat lunak dan viskos viscous pada saat dipanasikan dan menjadi keras dan kaku rigid pada saat didinginkan secara berulang-ulang. Sementara itu, polimer thermoset termosetting, misalnya bakelite, hanya melebur pada saat pertama kali dipanaskan dan selanjutnya mengeras secara permanen pada saat didinginkan. Polimer jenis ini bersifat lebih keras dan kaku rigid karena strukturnya molekulnya yang membentuk jejaring tiga dimensi yang saling berhubungan network. Polimer jenis elastomer, misalnya karet alam, memiliki daerah elastis non linear yang sangat besar yang disebabkan oleh adanya sambungan-sambungan antar rantai cross links yang berfungsi sebagai ’pengingat bentuk’ shape memory sehingga karet dapat kembali ke bentuknya semula, pada saat beban eksternal dihilangkan.\
2.2.1 Klasifikasi Polimer Polimer dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Berdasarkan Sumber Berdasarkan sumbernya polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu: A. Polimer Alam, yaitu polimer yang terjadi secara alami. Contoh: karet alam, karbohidrat, protein, selulosa dan wol. B. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia Contoh: selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa) yang dipasarkan dibawah nama - nama Celluloid dan guncotton. C. Polimer sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer monomer polimer. Polimer sintesis sesungguhnya yang pertama kali digunakan dalam
Universitas Sumatera Utara
skala komersial adalah dammar Fenol formaldehida. Dikembangkan pada permulaan tahun 1900-an oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland (yang telah memperoleh banyak sukses dengan penemuanya mengenai kertas foto sensitif cahaya), dan dikenal secara komersial sebagai bakelit. Sampai dekade 1920-an bakelit merupakan salah satu jenis dari produk - produk konsumsi yang dipakai luas. 2. Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya Dibagi atas 2 kelompok yaitu: 1. Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama. 2. Polimer Berikatan Silang (cross – linking), yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan. Ada kalanya pembentukan sambungan silang dilakukan dengan sengaja melaluli proses industri untuk mengubah sifat polimer, sebagaimana terjadi pada proses vulkanisasi karet. Banyak sistim polimer sifatnya sangat ditentukan oleh pembentukan jaringan tiga dimensi, seperti misalnya bakelit yang merupakan damar mengeras – bahang fenol – metanal. Dalam sistim polimer seperti itu pembentukan sambungan silang tiga dimensi terjadi pada tahap akhir produksi. Proses ini memberikan sifat kaku dan keras kepada polimer. Jika tahap akhir produksi melibatkan penggunaan panas, polimer tergolong mengeras – bahang dan Polimer: Ilmu Material polimer dimatangkan. Akan tetapi, beberapa sistim polimer dapat dimatangkan pada keadaan dingin dan karena itu tergolong polimer mengeras – dingin. Polimer lurus (hanya mengandung sedikit sekali sambungan silang, atau bahkan tidak ada sama sekali) dapat dilunakkan dan dibentuk melalui pemanasan. Polimer seperti itu disebut polimer lentur – bahang.
3. Berdasarkan Reaksi Polimerisasi. Berdasarkan reaksi Polimerisasi dapat dibagi dua yaitu: 1. Poliadisi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi adisi. Reaksi adisi atau reaksi rantai adalah reaksi penambahan (satu sama lain) molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion.
Universitas Sumatera Utara
2. Polikondensasi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi/reaksi bertahap. Mekanisme reaksi polimer kondensasi identik dengan reaksi kondensasi senyawa bobot molekul rendah yaitu: reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda berinteraksi dengan melepaskan molekul kecil. Contohnya H2O. Bila hasil polimer dan pereaksi (monomer) berbeda fase, reaksi akan terus berlangsung sampai salah satu pereaksi habis. Contoh terkenal dari polimerisasi kondensasi ini adalah pem