Uji Coba Dan Analisa Struktur Speed Bump Bahan Concrete Foam Diperkuat Batang Polymeric Foam Yang Digunakan Untuk Pembangkit Daya Listrik

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Speed Bump
Speed Bump disebut juga sebagai alat pembatas kecepatan adalah bagian jalan

yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan
untuk pertanda memperlambat laju kendaraan. Fungsi nya agar meningkatkan
keselamatan bagi pengguna jalan. Gambar Speed Bump diperlihatkan pada gambar
2.1.

Gambar 2.1. Speed Bump
Alat pembatas kecepatan tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat
putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas. Untuk
meningkatkan keselamatan dan keamanan bagi pengguna jalan, ketinggianya diatur
dan apabila melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan
terlebih dahulu mengenai adanya Speed Bump, khususnya pada malam hari, maka
Speed Bump dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau

kuning yang kontras sebagai pertanda [7].
Alat pembatas kecepatan ditempatkan pada:

26
Universitas Sumatera Utara

27

1. Jalan di lingkungan pemukiman.
2. Jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC.
3. Pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi.

Berikut ini gambar desain standar Speed Bump yang sesuai ketentuan
pemerintah pada gambar 2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2. Desain standar Speed Bump (Pembatas Kecepatan kendaraan)
2.2.

Pengertian Bahan Komposit
Komposit berasal dari kata kerja “to compose” berarti menyusun atau

menggabung. Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau

lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk
komponen tunggal. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan

Universitas Sumatera Utara

28

dari dua atau lebih bahan yang berlainan [1]. Komposit adalah campuran dua material
atau lebih yang dicampur secara makroskopik untuk menghasilkan suatu material
baru. Artinya penggabungan sifat-sifat unggul dari pembentuk masih terlihat nyata.
Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat, hal ini
dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan
dihasilkan. Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana
merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk
menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan
penyusunnya.
Komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik-matrik) dan suatu jenis
penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan
kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre). Material
komposit terdiri lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan

kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya.
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih
ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi dan ketahanan aus.
Material komposit terdiri dari dua bagian utama yaitu (1). Matriks, dan (2) penguat
(reinforcement). Hal ini dapat diilustrasikan pada gambar 2.3.

+

Matriks
1

Penguat/serat
2

Komposit
3

Keterangan gambar:

Universitas Sumatera Utara

29

1. Matriks berfungsi sebagai penyokong, pengikat fasa, penguat.
2. Penguat/serat merupakan unsur penguat kepada matriks.
3. Komposit merupakan gabungan, campuran dua atau lebih bahan bahan yang
terpisah.
Gambar 2.3. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit
Komposit dikenal sebagai bahan teknologi karena diperoleh dari hasil
teknologi pemrosesan bahan. Kemajuan teknologi pemprosesan bahan dewasa ini
telah menghasilkan bahan teknik yang dikenal sebagai bahan komposit.
Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu:
1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan
yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.
2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap-tiap
komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang
memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.
3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi
komponen-komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya,
maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti berbeda.

Sifat bahan komposit sangat dipengaruhi oleh sifat dan distribusi unsur
penyusun, serta interaksi antara keduanya. Parameter penting lain yang mungkin
mempengaruhi sifat bahan komposit adalah bentuk, ukuran, orientasi dan disribusi
dari penguat (filler) dan berbagai ciri-ciri dari matriks. Sifat mekanik merupakan

Universitas Sumatera Utara

30

salah satu sifat bahan komposit yang sangat penting untuk dipelajari. Untuk aplikasi
struktur, sifat mekanik ditentukan oleh pemilihan bahan. Sifat mekanik bahan
komposit bergantung pada sifat bahan penyusunnya.
Peran utama dalam komposit berpenguat serat adalah untuk memindahkan
tegangan (stress) antara serat, memberikan ketahanan terhadap lingkungan yang
merugikan dan menjaga permukaan serat dari efek mekanik dan kimia. Sementara
kontribusi serat sebagian besar berpengaruh pada kekuatan tarik (tensile strength)
bahan komposit.
Secara umum serat yang sering digunakan sebagai filler (penguat) adalah serat
buatan seperti serat gelas, karbon, dan grafit. Serat buatan ini memiliki keunggulan
tetapi biayanya tinggi jika dibandingkan dengan serat dari alam. Pemakaian serat

alam yaitu serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai pengganti serat buatan dapat
menurunkan biaya produksi. Hal ini dapat dicapai karena murahnya biaya yang
diperlukan bagi pengolahan serat alam dibandingkan dengan serat buatan. Walaupun
sifat-sifatnya kalah dari segi keunggulan dengan serat buatan, tetapi harus diingat
bahwa serat alam lebih murah dalam hal biaya produksi dan dapat terus diperbaharui.
2.2.1. Klasifikasi material komposit
Berdasarkan pada matrik penyusunnya komposit terdiri dari beberapa jenis
material komposit, yaitu:
1. Metal Matrix Composite (MMC)

Universitas Sumatera Utara

31

Terdiri dari matrik logam seperti aluminium, timbal, tungsten, molibdenum,
magnesium, besi, kobalt, tembaga dan keramik tersebar.
2. Ceramic Matrix Composite (CMC)
Terdiri dari matrik keramik dan serat dari bahan lainnya.
3. Polymers Matrix Composite
Terdiri dari matrik termoset seperti polyester tidak jenuh dan epoxiy atau

termoplastik seperti Polycarbonate, polivinilklorida , nylon, polysterene dan kaca,
karbon, baja, serbuk kayu atau serat kevlar.
4. Concrete Matrix Composite (CMC)
Terdiri dari matrik beton ditambah beberapa matrik material serbuk filler ,
pozolanic, serbuk/serat kayu, serat bambu, stereofoam, baja, sebuk kertas, dan batu
apung.
2.2.2. Teknik pembuatan material komposit
Pembuatan material komposit pada umumnya tidak melibatkan penggunaan
suhu dan tekanan yang tinggi. Hal ini disebabkan material ini mudah menjadi lembut
atau melebur. Proses pencampuran ini dilakukan pada saat matriks dalam keadaan
cair.
Ada beberapa metode pembuatan material komposit diantaranya adalah:
1. Metode penuangan secara langsung
Pada metode penuangan secara langsung dilakukan dengan melekatkan atau
menyentuhkan material-material penyusun pada cetakan terbuka dan dengan

Universitas Sumatera Utara

32

perlahan-lahan diratakan dengan menggunakan roda perata atau dengan pemberian
tekanan dari luar. Metode ini cocok untuk jenis serat kontinyu.
2. Metode pemampatan atau tekanan.
Pada

metode

pemampatan

atau

dengan

menggunakan

tekanan

ini

menggunakan prinsip ekstrusi dengan pemberian tekanan pada material bakunya yang

dialirkan kedalam cetakan tertutup. Metode ini umumnya berupa injeksi, mampatan
atau semprotan. Material yang cocok untuk jenis ini adalah penguat partikel.
3. Metode pemberian tekanan dan panas.
Metode selanjutnya adalah metode pemberian panas dan tekanan, dimana
metode ini menggunakan tekanan dengan pemberian panas awal yang bertujuan untuk
memudahkan material komposit mengisi pada bagian-bagian yang sulit terjangkau
atau ukuran yang sangat kecil.
2.3. Beton
Beton adalah suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan
membuat suatu campuran yaitu semen, pasir, kerikil dan air untuk membuat
campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi
struktur yang diinginkan. Kumpulan material tersebut terdiri dari agregat yang halus
dan kasar. Semen dan air berinteraksi secara kimiawi untuk mengikat partikel-partikel
agregat tersebut menjadi suatu massa padat. Pada umumnya beton terdiri dari ± 15%
semen, ± 8% air, ± 3% udara, selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah
mengeras mempunyai sifat yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya.
Perbandingan campuran, cara pencampuran, cara mengangkut, cara mencetak, cara

Universitas Sumatera Utara

33

memadatkan, dan sebagainya akan mempengaruhi sifat-sifat beton. Sifat beton
meliputi: mudah diaduk, disalurkan, dicor, didapatkan dan diselesaikan, tanpa
menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan mutu beton yang
disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Material beton mempunyai beberapa
keunggulan teknis jika dibanding dengan material konstruksi lainnya. Bahan baku
pembuatan beton, seperti semen, pasir dan koral atau batu pecah, sangat mudah
diperoleh.
Keunggulan lain yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya
adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya
perawatannya relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap
pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi,
sehingga banyak digunakan sebagai pelindung struktur baja terhadap pengaruh
kebakaran pada bangunan gedung.
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 rendah.
3. Konduktivitas termal beton relatif rendah.
Beton akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir
dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang

Universitas Sumatera Utara

34

mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga
nampak jelas pada permukaan betonnya). Dalam keadaan yang mengeras, beton
bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar beton dapat
diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur
atau semata-mata untuk tujuan dekoratif.
Faktor–faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki
keunggulan–keunggulannya antara lain:
1. Kemudahan pengolahannya.
2. Material yang mudah didapat.
3. Kekuatan tekan tinggi.
4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihannya.
Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan di atas, beton juga
memiliki kekurangan seperti berikut:
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
3. Berat (bobotnya besar).
4. Daya pantul suara yang besar.
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen
portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni.
Namun pembuatan beton menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik

Universitas Sumatera Utara

35

bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang
akan dibuat.
2.3.1. Adukan Beton
Beton yang berasal dari pengadukan bahan-bahan penyusun agregat kasar dan
agregat halus kemudian diikat dengan semen yang bereaksi dengan air sebagai bahan
perekat, harus dicampur dan diaduk dengan benar dan merata agar dapat dicapai mutu
beton yang baik. Pada umumnya pengadukan bahan beton dilakukan menggunakan
mesin pengaduk kecuali jika hanya untuk mendapatkan beton mutu rendah
pengadukan dapat dilakukan tanpa menggunakan mesin pengaduk.
Kekentalan adukan beton harus diawasi dan dikendalikan dengan cara
memeriksa kemerosotan (slump) pada setiap adukan beton baru. Nilai slump
digunakan sebagai petunjuk ketepatan jumlah pemakaian air dalam hubungannya
dengan faktor air semen yang ingin dicapai.
Waktu pengadukan lamanya tergantung pada kapasitas isi mesin pengaduk,
jumlah adukan, jenis serta susunan butir bahan penyusun, dan slump beton, pada
umumnya tidak kurang dari 1,50 menit dimulai semenjak pengadukan, dan hasil
umumnya menunjukkan susunan dan warna merata. Sesuai dengan tingkat mutu
beton yang dihasilkan memberikan:
1. Keenceran dan kekentalan adukan yang memungkinkan pengerjaan beton
(penuangan, perataan, pemadatan) dengan mudah kedalam adukan tanpa
menimbulkan kemungkinan terjadinya segregation atau pemisahan agregat.
2. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus (kedap air, korosif, dan lain-lain)

Universitas Sumatera Utara

36

3. Memenuhi uji kuat yang hendak dipakai.
2.4. Material Komposit Concrete Foam
Pada komposit Concrete Foam, materialnya terdiri dari semen, pasir, air,
Blowing Agent, dan serat TKKS. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini

adalah surfaktan.
2.4.1. Semen
Kata semen berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya memotong
menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan. Semen adalah zat yang digunakan untuk
merekat batu, bata, batako maupun bahan bangunan lainnya material semen adalah
material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan kohesif yang diperlukan untuk
mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang padat yang mempunyai kekuatan
yang cukup.
Semen merupakan hasil industri dari paduan bahan baku batu gamping atau
kapur sebagai bahan utama, yaitu bahan alam yang mengandung senyawa Calcium
Oksida , dan lempung atau tanah liat yaitu bahan alam yang mengandung senyawa
Silika Oksida , Alumunium Oksida, Besi Oksida dan Magnesium Oksida atau bahan

pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk (bulk), tanpa
memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran
dengan air.
Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh,
sebagian untuk membentuk clinker nya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah

Universitas Sumatera Utara

37

dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Fungsi utama dari semen adalah
untuk mengikat partikel agregat yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan.
Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran beton.
Kandungan semen hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara
lain dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih tahan air,
lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya
adalah dengan cepatnya campuran beton mengeras, maka dapat menyebabkan susut
kering yang lebih tinggi pula. Beton dengan kandungan hidraulik rendah akan
lebih lemah dan mudah dalam pergerakan.
2.4.2. Pasir
Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan untuk
mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75% bagian dari beton.
Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka semakin mengurangi jumlah
semen yang digunakan. Hal ini juga akan mengurangi panas yang timbul pada saat
pencampuran air dan hubungan antara Thermal Stress dan Shrinkage Cracks.
Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih
dari 40mm dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran
20 mm.
2.4.3. Air
Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai
bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Air
diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi

Universitas Sumatera Utara

38

agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Oleh karena itu, air
sangat dibutuhkan dalam pelaksanaan pengerjaan bahan. Tanpa air, konstruksi bahan
tidak terlaksana dengan baik dan sempurna. Nilai banding berat air dan semen untuk
suatu adukan beton dinamakan water cement ratio (w.c.r ). Air yang dapat digunakan
dalam proses pencampuran beton adalah sebagai berikut [8]:
1. Air yang digunakan pada campuran beton haruslah bersih dan bebas dari bahan–
bahan yang merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik,
atau bahan–bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.
2. Air pencampur yang digunakan pada beton prategang atau pada beton yang di
dalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air bebas yang terkandung dalam
agregat, tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan.
2.4.4. Blowing Agent
Blowing Agent adalah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur

berongga pada komposit yang dibentuk, sehingga spesimen menjadi lebih ringan.
2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Salah satu hasil industri sawit yaitu tandan kosongnya atau biasa disebut
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang setiap tahunnya menghasilkan sebanyak
± 23.3 ton perhektar. Biasanya Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dibuang dan
dibiarkan membusuk didaerah perkebunan untuk menjadi pupuk, hal ini
menimbulkan bau yang diakibatkan oleh pembusukan Tandan Kosong Kelapa Sawit
serta mengganggu aktivitas masyarakat dan juga pekerja yang ada dilokasi pabrik.
Bahan TKKS tersebut kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampurkan

Universitas Sumatera Utara

39

dalam matriks untuk dijadikan penguat komposit. Ukuran serat TKKS yang belum
dicacah adalah 13-18 cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,10,8 mm. Bahan-bahan penyusun TKKS dapat dilihat pada Tabel 2.1 [2].
Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit
No
1.
2.
3
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
TOTAL

Bahan-Bahan Kandungan
Uap air
Protein
Serat
Minyak
Kelarutan air
Kelarutan unsur alkali 1 %
Debu
K
Ca
Mg
P
Mn, Zn, Cu, Fe

Komposisi (%)
5.40
3.00
35.00
3.00
16.20
29.30
5.00
1,71
0,14
0,12
0,06
1,07
100,00

Tandan kosong kelapa sawit segar dari hasil pabrik kelapa sawit umumnya
memiliki komposisi lignoselulose 30,5%, minyak 2,5% dan air 67%, sedangkan
bagian lignoselulose sendiri terdiri dari lignin 16,19%, selulose 44,14% dan
hemiselulose 19,28%. Permasalahan yang dihadapi pada penggunaan limbah dari

Tandan Kosong Kelapa Sawit adalah terdapat kandungan zat ekstraktif dan asam
lemak yang sangat tinggi, sehingga dapat menurunkan sifat mekanik material yang
dibentuk.
Sehingga pada pembuatan material ini tandan kosong kelapa sawit terlebih
dahulu direndam kedalam larutan NaOH 1% selama sehari, kemudian dicuci dengan

Universitas Sumatera Utara

40

air bersih dan dikeringkan pada suhu kamar selama kurang lebih 3 hari. Gambar serat
TKKS yang telah dihaluskan dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Serat TKKS yang telah dihaluskan
2.4.6. Material yang digunakan
Pada penelitian ini material yang dikembangkan pada penelitian ini yaitu
Concrete Foam yang diperkuat dengan serat tandan kosong kelapa sawit dan batang
Polymeric Foam. Dalam penelitian ini pemakaian jumlah foam adalah konstan yaitu

13,6% dari total berat pasta semen. Variasi komposisi bertujuan untuk mendapatkan
berat jenis (ρ) seperti yang tertera pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Berat jenis (ρ) Concrete Foam berdasarkan komposisi

No

Semen
(gr)

Pasir
(gr)

Air
(gr)

1
2
3
4

2,267
2,267
2,267
2,267

2,267
2,267
2,267
2,267

1,133
1,133
1,133
1,133

Foaming
Agent (gr) TKKS
(gr)
Foam Air
8
492
45
8
492
91
8
492 136
8
492 181

Jenis

Berat
(kg)

A1
A2
A3
A4

2.95
3.11
3.69
3.49

Ratarata ρ
(kg/m3)
1000.00
1000.00
1057.69
980.77

Universitas Sumatera Utara

41

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267
2,267

2,267
3,400
3,400
3,400
3,400
3,400
4,533
4,533
4,533
4,533
4,533

Tabel 2.2. Lanjutan
1,133
8
492 227
1,133
8
492
57
1,133
8
492 113
1,133
8
492 170
1,133
8
492 227
1,133
8
492 283
1,133
8
492
68
1,133
8
492 136
1,133
8
492 204
1,133
8
492 272
1,133
8
492 340

A5
B1
B2
B3
B4
B5
C1
C2
C3
C4
C5

3.18
3.41
3.91
3.49
4.85
4.83
4.46
3.85
3.52
3
4.83

976.19
1545.45
1375.00
970.59
1281.25
1156.25
1160.71
1000.00
1053.57
1046.88
977.27

Pada proses pengecoran jumlah persentase antara semen, air, pasir dan serat
TKKS serta Blowing Agent digunakan tipe B4 karena sudah dilakukan oleh peneliti
sebelumnya. Hasil pengujian kuat statik tekan spesimen Concrete Foam seperti
diperlihatkan pada Tabel 2.3 [15].
Tabel 2.3 Hasil pengujian kuat statik tekan spesimen Concrete Foam

Spesimen

Umur
(hari)

Berat
(kg)

Beban
Tekan
(ton)

Kokoh
Tekan
(kg/cm2)

Kuat
Tekan Sc
(MPa)

A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2
B3
B4
B5

28
28
28
28
28
28
28
28
28
28

2.95
3.11
3.69
3.49
3.18
3.41
3.91
3.49
4.85
4.83

5
4.6
5.6
7.4
5
3
5.6
7
12.6
8.6

22.22
20.44
24.89
32.89
22.22
13.33
24.89
31.11
56
38.22

2.18
2.00
2.44
3.23
2.18
1.31
2.44
3.05
5.49
3.75

Universitas Sumatera Utara

42

C1
C2
C3
C4
C5

28
28
28
28
28

Tabel 2.3. Lanjutan
4.46
7.6
3.85
5.6
3.52
3
3
3
4.83
2.8

33.78
24.89
13.33
13.33
12.44

3.31
2.44
1.31
1.31
1.22

Hasil pengujian statik tekan terbaik diperoleh pada spesimen tipe B4, dimana
Sc mencapai 5.49 MPa (Tabel 2.3). Jika dilihat dari pembagian jenis beton ringan
maka tipe B4 ini termasuk dalam kategori beton ringan dengan kekuatan sedang
(Moderate Strength Concrete) yaitu beton ringan dengan berat (density) antara 800
kg/m3- 1440 kg/m3 dengan Sc antara 5-17 MPa. Penggunaan Concrete Foam tipe B4
dapat dipakai sebagai beton struktur ringan atau sebagai pengisi (fill concrete).
2.5 Material Komposit Polymeric Foam
Material komposit Polymeric Foam terdiri dari Polyester Resin tak jenuh dan
Blowing Agent. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyol dan
isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polymerisasi digunakan katalis

jenis MEKPO.
2.5.1. Polyester resin tak jenuh
Polyester resin tak jenuh merupakan polimer kondensat yang terbentuk

berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organic gabungan dengan alkohol
multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic yang mengandung ikatan

ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol seperti ethylene glycol.

Universitas Sumatera Utara

43

Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam
maleic.
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki

struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan
ketika proses pembentukan.
Pada desain struktur dilakukan dengan pemilihan matriks dan penguat, hal ini
dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan
dihasilkan. Dalam desain struktur ini jenis matriks yang cukup baik terhadap beban
yang diberikan .data karakteristik mekanik material polyester resin tak jenuh seperti
terlihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Karakteristik mekanik Polyester resin tak jenuh

Sifat Mekanik
Berat Jenis

Satuan
Kg.m-3

Besaran
1,2 s/d 1,5

Modulus Young

GPa

2 s/d 4,5

Kekuatan tarik

MPa

40 s/d 90

Umumnya material ini digunakan dalam proses pembentukan dengan
penuangan antara lain perbaikan bodi kendaraan bermotor, pengisi kayu dan sebagai
material perekat. Material ini memiliki sifat perekat dan aus yang baik, dan dapat
digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis material
yang berbeda. Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan terhadap
sinar Ultraviolet, dan daya tahan yang baik terhadap serapan air. Kekuatan material

Universitas Sumatera Utara

44

ini diperoleh ketika dicetak kedalam bentuk komposit, dimana material-material
penguat, seperti serat kaca, karbon dan lain-lain, meningkatkan sifat mekanik material
tersebut sementara ketika dalam keadaan tunggal material ini bersifat rapuh dan kaku.
2.5.2. Blowing Agent
Blowing Agent adalah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur

berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis Blowing Agent yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Polyurethane.
Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane

yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang
bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol (polyol), yang
mengandung hydroksil dengan pemercepat katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan
pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk ikatan urethane antara dua unit
monomer dan menghasilkan dimer urethane. Reaksi isosianat ini membentuk amina
dan gas karbon dioksida (CO2). Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada
material polimer yang terbentuk. Material yang terbentuk dari campuran Blowing
Agent dan Polimer disebut dengan material Polymeric Foam. Material Polymeric
Foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai

pelapis atau pelekat material.
Berdasarkan sifat mekaniknya material ini memiliki 4 (empat) sifat penting di
antaranya:
1. Sifat Elastik.

Universitas Sumatera Utara

45

Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan material yang terdiri dari
geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.
2. Sifat Viskoelastik
Sifat peredaman solid material, sifat ini merupakan efek dari bentuk geometri
material tersebut.
3. Sifat Akustik.
Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara
akibat bentuk struktur yang berongga memudahkan udara masuk kedalam material
dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan
demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh material Polymeric Foam
mengalami pelemahan.
4. Sifat Viskoakustik.
Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan
geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama seperti sifat elastisnya.
2.5.3. Katalis MEKPO
Katalis merupakan material kimia yang digunakan untuk mempercepat proses
reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir.
Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung
Blowing Agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat

mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung.
2.6. Densitas

Universitas Sumatera Utara

46

Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material atau sering
didefenisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volume (v) [8]. Untuk
pengukuran densitas dan penyerapan air beton digunakan metode Archimedes. Untuk
pengukuran densitas beton digunakan metode Archimedes. Rumus untuk menghitung
besarnya densitas adalah sebagai berikut:
ρ = m/V ………………............................... (2.1)
Keterangan:
ρ = Massa jenis zat (kg/m3 atau g/cm3)
m = Massa benda (kg atau g)
V = Volume benda (m3 atau cm3)
2.7. Karakteristik Mekanik Material
2.7.1. Pengujian Dinamik
Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik
material, dan pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas kecepatan
tinggi.
2.7.1.1. Pengujian Impak Jatuh Bebas
Pengujian impak jatuh bebas di perumpamakan sebagai sebuah benda jatuh
bebas dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama benda
tersebut jatuh. Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian tertentu relatif kecil
dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan ke
bawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan benda

Universitas Sumatera Utara

47

berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan ke atas.
Kecepatannya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan
keatasnya seragam.
Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik akan diperoleh harga
pendekatan sebagaimana terlihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh
Waktu
t (s)

0 1

2

3

4

5

Kecepatan
V (m/s)

0 9,8

19,6

29,4

39,2

49

Perbandingan waktu dengan kecepatan seperti terlihat pada tabel 2.5. dan
grafik v-t seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5. yang merupakan sebuah garis lurus
sehingga percepatan seragam.

Gambar 2.5. Grafik hubungan v – t
Jika tahanan udara diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung
dengan percepatan seragam melintas sebuah garis lurus, asalkan percepatan diganti
dengan percepatan gravitasi (g) yaitu:

Universitas Sumatera Utara

48

1. Untuk gerakan ke bawah a = + g
2. Untuk gerakan keatas a = - g
Percepatan gravitasi (g) dapat dipandang sebagai sebuah vektor
dengan arah tegak ke bawah menuju ke pusat bumi.
Definisi perpindahan adalah perubahan kedudukan, hal ini merupakan
besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan
kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup
jarak, arah dan waktu.
Kecepatan seragam memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan
konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan
yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli
berapa selisih selang waktu tersebut.
Sedangkan percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami
perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama secara
berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut, seperti
ditunjukkan pada persamaan (2.1).

( V0 + V ) =

S=

................................................ (2.2)

( V0 + V )t ............................................... (2.3)

Universitas Sumatera Utara

49

Dimana V0 adalah kecepatan awal, V kecepatan akhir, t waktu dan s
perpindahan kecepatan pertengahan = perpindahan/waktu. Maka persamaan
(2.4). perbandingan antara kecepatan dan waktu.

= a ...........................................................(2.4)

V = V0 +

v = v0t +

t ................................................(2.5)

a t2 ...............................................(2.6)

v2 = v0 + 2 as ..................................................(2.7)

Dari persamaan (2.4), bila V0 = 0, Maka untuk v diperoleh seperti
ditunjukkan pada persamaan (2.8).
�=

......................................................(2.8)

�=

.......................................................(2.9)

Bila a = g, dan s = H,
Maka:

Maka persamaan (2.9) adalah kecepatan benda jatuh bebas tergantung
pada jarak atau tinggi benda jatuh dari pusat bumi, ketika sebuah benda padat
jatuh dengan kecapatan sedang, dapat dianggap benda mengalami percepatan

Universitas Sumatera Utara

50

gravitasi seragam, untuk pengertian umum para ilmuan mengambil harga
percepatan gravitiasi g = 9,81 m/s2 [9].

Universitas Sumatera Utara