KUAT TEKAN SEMEN KOMPOSIT LIMBAH SERUTAN KAYU SENGON SEBAGAI BAHAN CAMPURAN PAPAN SEMEN

  

Tema: 7 Ilmu-ilmu murni (Matematika, Fisika, Kimia dan Biologi)

KUAT TEKAN SEMEN KOMPOSIT LIMBAH SERUTAN KAYU

SENGON SEBAGAI BAHAN CAMPURAN PAPAN SEMEN

  

Oleh

• *

  Nor Intang Setyo Hermanto , Agus Maryoto, dan Gathot Heri Sudibyo

  

Jurusan Teknik Sipil, UNSOED, Jl.Mayjen Sungkono Km. 5, Purbalingga

• *

  Penulis koresponden

  

ABSTRAK

  Kebutuhan bahan bangunan yang renewable dan ringan beberapa tahun belakangan ini meningkat sangat tinggi. Rekayasa bahan yang menunjang kebutuhan tersebut banyak mengarah pada bahan komposit. Panel pracetak komposit terbuat dari semen, pasir, dan limbah serutan kayu sengon merupakan salah satu alternatif. Hal ini dikarenakan bahan komposit semen limbah seritan kayu lebih tahan air, lebih awet, kembang susut lebih kecil, lebih tahan pelapukan/keropos dibandingkan dengan kayu, disamping itu lebih ringan, lebih mudah dikerjakan dibandingkan dengan beton. Tujuan penelitian ini adalah mencari kekuatan tekan produk pracetak komposit semen limbah partikel gergajian kayu sengon. Panel dibuat bentuk kubus ukuran 15 cm x15 cm x15 cm dengan komposisi campuran volume semen : bahan (pasir dan partikel) adalah 1 : 6, yaitu dengan perbandingan pasir : serat : partikel dibuat berturut-turut masing-masing 0% : 25% : 50%; 75% : dan 100%. Hasil pengujian sifat fisika secara berurutan sesuai variasi panel yaitu : untuk kadar air berkisar 2,36 % sampai 4,54%, berat jenis 1,31 sampai 1,17, penyusutan 83,06% sampai 41,99%, dan penyerapan sekitar 47,95% sampai 16,61%. Untuk hasil kuat tekan, secara berurutan variasi panel yaitu 4,83 MPa sampai 1,5 MPa. Apabila ditinjau campurannya yang ada diperoleh nilai optimum sebesar 3,94 MPa pada panel dengan variasai 50% partikel kayu sengon dan 50% pasir (50:50).

  Kata kunci: kuat tekan, komposit, dan serutan kayu

  ABSTRACT The need for renewable and lightweight building materials in recent years has increased

significantly. Materials engineering that support these needs leads a lot to composite materials.

Pre-cast composite panels made by cement, sand and sengon wood scrap waste are one of the

alternatives. This is because wood-based composite cement waste materials are more durable,

more durable, smaller shrubs, more resistant to weathering / porosity compared to wood, besides

lightweight, more durable than concrete. The purpose of this research is to find compressive

strength of compressed cement composite of sengon wood sawn particles. The panel was made of

cubic size 15 cm x15 cm x15 cm with composition of cement volume mix: material (sand and

particle) was 1: 6, that is by comparison sand: fiber: particles were made respectively 0%: 25%:

50 %; 75%: and 100%. The results of physics test were sequentially according to panel variation

ie: for water content ranged from 2.36% to 4.54%, weight 1.17 to 1.31, shrinkage 83.06% to

41.99%, and absorption around 47.95% to 16.61%. For the result of compressive strength,

sequence panel variation is 4.83 MPa to 1.5 MPa. If it is evaluated, the optimum value is 3.94 MPa

in panel with 50% of sengon wood particle and 50% sand (50:50).

  Keywords: compressive strength, composite, and wood shavings

  PENDAHULUAN Panel pracetakbelakangan ini banyak dikembangkan untuk rumah sederhana tahan gempa.

  Panel pracetak berupa balok atau kolom sebagai fungsi struktur merupakan rekayasa untuk membuat rumah sistem knock down, dibuat untuk memudahkan pemasangan menjadi struktur bangunan. Suluch dan Maulanie2014 telah melakukan uji panel balok yang dikembangan untuk membuat rumah sistem panel. Panel balok ini dapat berfungsi sebagai balok maupun kolom. Panel balok ini dibuat pracetak untuk memudahkan pemasangan menjadi suatu bangunan. Untuk menghubungkan panel balok ini agar mampu berfungsi sebagai balok maupun kolom yang diinginkan dihubungkan dengan 4 (empat) buah baut dengan diameter 10 mm. Adapun sistem struktur yang digunakan adalah struktur rangka dengan dinding pengisi. Dinding pengisi atau penel dindingnya dapat dibuat dari batu bata, bata ringan atau bata dari bahan lainnya yang tingkat kekuatannya setara.

  Kebutuhan bahan bangunan yang renewable dan ringan meningkat pesat. Rekayasa bahan yang menunjang kebutuhan tersebut banyak mengarah pada bahan komposit. Upaya pengembangan rekayasa penanggulangan masalah tersebut dewasa ini adalah mengganti dengan bahan nonrenewable dan beton alami yang mulai marak dikembangkan dimasyarakat. Seiring kayu semakin sulit diperoleh dan harga semakin mahal akibat luas kawasan hutan Indonesia cenderung semakin berkurang, maka berbagai upaya telah dilakukan, diantaranya efisiensi pemanfaatan bahan baku, peningkatan rendemen, peningkatan diversifikasi produk, peningkatan masa pakai kayu, pemanfaatan lesser known species, pemanfaatan limbah (kayu) baik limbah yang berasal dari permanen hasil hutan/pertanian maupun dari industri pengolahan kayu, pemanfaatan jenis-jenis k ayu bermutu rendah maupun kayu berdiameter kecil (Syafi’i, 1999). Dewasa ini bahan bangunan dari kayu dan besi (logam) relatif lebih mahal dibandingkan bahan beton. Beton mempunyai keunggulan dari sisi keawetan dan kekuatan, namun mempunyai kelemahan dari berat dan kelenturan (daktilitas) bahan. Bahan bangunan lain dengan bahan dasar semen juga sudah cukup banyak diaplikasikan pada komponen bangunan seperti : panel dinding, eternit, listplank, dan sebagainya. Namun demikian sifat getas beton yang mudah retak/patah merupakan kelemahan tersendiri. Eternit, panel papan, list plank, dan sebagainya merupakan bahan dengan dasar semen yang umumnya disebut papan semen. Sebagai upaya menciptakan produk papan semen komposit olahan telah banyak dilakukan dengan memanfaatkan limbah seperti : serbuk gergaji, kertas, kardus, sampah daun, potongan kain, sabut kelapa, serat ijuk, dan sebagainya.

  Pemanfaatan limbah serutan bambu petung sebagai bahan papan semen telah banyak dilakukan, diantaranya oleh Kelanawati (2006), Kumoro (2008), Krisnamutra (2012), dan Ardianisa (2013). Bambu mempunyai keunggulan masa panen yang cepat sekitar 3

• – 5 tahun (Morisco, 2006). Jumlah produksi bambu juga tinggi yaitu sekitar 109,2 ton/ha/tahun (Dransfield dan Wijaya, 1995). Penggunaan bambu pada komponen bangunan diantarannya bambu laminasi

dan sebagainya menimbulkan sejumlah limbah serbuk, partikel, dan serutan sekitar 14,6

• – 33,5% (rata-rata 19,1%) (Kasmudjo, 2005).

  Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikit.

  

a. Mendayagunakan rekayasa papan semen komposit limbah serutan kayu yang murah dan dapat

  berkembang di masyarakat, serta dapat memberikan nilai tambah (value added) bahan limbah tersebut sekaligus membantu mengatasi masalah lingkungan.

  

b. Mengetahui perilaku mekanika pemakaian papan semen komposit limbah serutan kayu pada

  panel struktur pracetak terhadap kualitas semen komposit, sehingga didapatkan komposisi campuran partikel kayu yang paling baik dan optimal (optimum) sebagai bahan penyusun balok semen komposit.

TINJAUAN PUSTAKA

  semen

  Kelanawati (2006) meneliti pengaruh lama perendaman partikel kulit bambu petung dan kadar semen terhadap sifat papan semen. Lama perendaman adalah 12 jam sampai 1 hari dengan variasi kadar semen dan partikel bambu adalah 4 : 1 dan 5 : 1. Papan semen dibuat dengan semen dan bahan katalisator menggunakan Ca(OH)2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa interaksi lama perendaman dan kadar semen memberikan pengaruh nyata terhadap penyerapan air. Lama perendaman tidak memberikan pengaruh nyata, sedangkan kadar semen memberikan pengaruh nyata terhadap kadar air, kerapatan, penyerapan air, modulus elastisitas (MOE) dan kuat lentur (MOR). Nilai MOR yang dihasilkan memenuhi standar DIN 1101. Kumoro (2008) meneliti pengaruh susu perendaman dan jumlah semen terhadap karakteristik papan semen bambu petung. Variasi suhu adalah tanpa direndam, 300C, 600C, dan 900C serta jumlah perekat semen 2,5 dan 3,5 kali berat partikel bambu. Lama perendaman partikel bambu adalah 2 jam. Katalisator digunakan CaCl2 sebanyak 3% dari berat semen. Hasil penelitian menunjukkan nilai penyerapan air semakin kecil nilainya seiring dengan meningkatknya suhu perendaman. Kualitas papan semen yang terbaik adalah dengan suhu perendaman 900C. Berdasarkan standar kualitas papan semen yang diteliti, nilai kerapatan dan penyusutan sesuai DIN 1101, untuk nilai kadar air dan kerapatan papan semen sudah sesuai dengan standar FAO. Krisnamutra (2012) meneliti pengaruh ukuran partikel pada lapisan core dan kadar semen pada papan semen limbah serutan bambu petung. Papan semen dibuat denganmenggunakan katalis CaCl2, kadar semen terhadap partikel dipakai 2 : 1; 3 : 1; dan 4 : 1, dan ukuran partikel adalah lolos saringan 1 cm, tertahan 0,5 cm dan tertahan 1 cm. Hasil penelitian kadar semen berpengaruh sangat nyata pada kadar air, penyerapan air, MOR, dan MOE. Semakin tinggi kadar semen semakin rendah nilai kadar air dan penyerapan, namun nilai MOR dan MOE semakin tinggi. Ukuran partikel berpengaruh nyata terhadap kadar air, semakin kecil ukuran partikel maka semakin kecil nilai kadar air papan semen. Ardianisa (2013) meneliti pengaruh jenis katalis dan ukuran partikel yang dipakai pada papan semen. Katalis digunakan dua macam yaitu MgCl dan CaCl . Ukuran partikel dipakai 3 variasi, yaitu : lolos saringan 1cm x 1cm dan tertahan _{2 2}

  0,5cm x 0,5cm; lolos 0,5cm x 0,5cm tertahan 0,2cm x 0,2cm; dan lolos 0,2cm x0,2cm tertahan 0,1cm x 0,1cm. Hasil penelitian menunjukkan interaksi antara macam katalis dan ukuran partikel berpengaruh terhadap pengurangan tebal. Pengurangan tebal terendah adalah pada papan semen dengan katalis CaCl2 dan partikel 0,2cm x 0,2cm. Penggunaan katalis CaCl2 memberikan nilai MOE lebih tinggi dibandingkan katalis MgCl2. Untuk faktor ukuran partikel, semakin kecil ukuran pertikel akan meningkatkan nilai kerapatan, MOR, MOE dan menurunkan nilai kadar air, penyerapan, pengembangan tebal. Papan semen yang dihasilkan memenuhi DIN 1101 dan FAO (1996).

  Panel pracetak

  Konstruksi beton pracetak telah mengalami perkembangan yang sangat pesat di dunia, termasuk di Indonesia dalam dekade terakhir ini, karena sistem ini mempunyai banyak keunggulan dibanding sistem konvensional. Khusus di bidang gedung bertingkat medium seperti Rumah Susun Sederhana, sistem pracetak telah terbukti dapat mendukung pembangunan rumah susun dan rumah sederhana yang berkualitas, cepat dan ekonomis. Sinergi antara pemerintah, perguruan tinggi, peneliti, penemu, lembaga penelitian, dan industri pada bidang ini telah menghasilkan puluhan sistem bangunan baru hasil karya putra-putra bangsa yang telah dipatenkan dan diterapkan secara aktif (Nurjaman, dkk., 2010). Secara umum sistem struktur komponen beton pracetak dapat digolongkan sebagai berikut (Nurjaman, dkk., 2010):

  1. Sistem struktur komponen pracetak sebagian, dimana kekakuan sistemtidak terlalu dipengaruhi oleh pemutusan komponenisasi, misalnyapracetak pelat, dinding di mana pemutusan dilakukan tidak pada balok dankolom/bukan pada titik kumpul.

2. Sistem pracetak penuh, dalam sistem ini kolom dan balok serta pelatdipracetak dan disambung, sehingga membentuk suatu bangunan yangmonolit.

  Pada dasarnyapenerapan sistem pracetak penuh akan lebih mengoptimalkan manfaat dari aspek fabrikasi pracetak dengan catatan bahwa segala aspek kekuatan (strength), kekakuan, layanan (serviceability) dan ekonomi dimasukkan dalam proses perencanaan.

  Klasifikasi dan Standarisasi Papan Semen Komposit

  Standar papan semen komposit dapat dimasukkan dalam katagori industri dan layak sebagai komponen bangunan berdasarkan sifatr fisika dan mekanika, menurut beberapa acuan yaitu : DIN 1101, SNI-2104-1991-a, FAO, dan Bison disajikan dalam Tabel 1dan 2.

  Tabel 1. Standar papan semen menurut DIN 1101, SNI-2104-1991-a

  Tebal Berat Kerapatan Kekuatan Lentur Penyusutan tebal akibat

  2

  3

  2

  2 (mm) (kg/m ) (kg/m ) (kg/cm ) tekanan 3 kg/cm (%) 15 8,5 570 17 7,5 25 11,5 460

  10

  15 35 14,5 415

  7

  17 50 19,5 390

  5

  18 Sumber : Kasmudjo (2001) dan Prayitno (1995)

  Tabel 2. Standar papan semen menurut FAO (1996)

  

Sifat Fisika dan Mekanika Nilai Satuan

Kadar air 16 %

• – 50

  3 Kerapatan 0,40 g/cm

• – 0,80 Absorsi air

  20 %

• – 75 Pengembangan tebal

  5 %

• – 15

  2 Modulus Elastisitas (MOE) 7000 kg/cm

• – 14000

  2 Tegangan Lentur (MOR) 100 kg/cm

• – 500

  Sumber : Kumoro (2008)

METODE PENELITIAN

  Penelitian terhadap karakteristik fisik dan mekanik komposit semen limbah gergaji kayu sengon dan pasir dengan membuat benda uji berupa bentuk kubus. Benda uji berbentuk kubus dengan komposisi campuran volume semen : bahan (pasir dan partikel) adalah 1 : 6 dan vasiasi bahan adalah 0%:100%; 25%:75%, 50%:50%; 75%:25%; dan 100%:0%. Berat katalis (CaCl2) adalah 3% dari berat semen. Ukuran benda uji dibuat kubus ukuran 150 m x 150 mm x 15 mm(dilihat Gambar 1).

  Gambar 1. Benda uji tekan panel komposit Tahapan pembuatan panel pracetak papan semen komposit limbah serutan kayu sengon adalah sebagai berikut : a. Persiapan limbah serutan kayu sengon. b. Perendaman serutan kayu sengon selama 3 jam.

  ₃ d. Penimbangan limbah serutan sesuai dengan kerapatan yang ditentukan (0,9 g/cm ).

c. Pengeringan bahan limbah partikel pada sinar matahari, hingga kadar air 10 – 14%.

  f. Pencampuran dengan katalisator

  g. Pencampuran dengan semen portlan (PC) h. Pembuatan panel bentuk kubus dalam cetakan besi. i. Cetakan campuran ditekan-tekan dengan alat pemukul, lalu dibuka setelah 24 jam. j. Pengkondisian kubus semen komposit minimal 28 hari, untuk selanjutnya diuji.

  Perhitungan kuat tekan ( ) dan nilai modulus elastisitas (E) menggunakan persamaan 1, 2 σ c dan 3 dibawah ini:

  P _c   (1) _c

  A  _{c '}

  E 

  (2)

    L

   (3) 

  L _{o 2}

  dengan σ c = kuat tekan (MPa), P c = gaya tekan maksimum (N), A = luas tampang (mm ), σ c ’ = kuat tekan pada saat beban 40% dari P c (MPa), ɛ = regangan, ΔL = selisih perpendekan benda uji saat beban 40% dari P c dengan panjang awal (mm) dan Lo = panjang awal benda uji (mm).

HASIL DAN PEMBAHASAN

  Uji sifat fisika dilakukan untuk mengetahui kadar air, berat jenais, penyusutan, dan penyerapan, dengan hasil pengujian disajikan pada Tabel 3. Untuk hasil uji kuat tekan disajikan di dalam Tabel 4. Hasil pengujian sifat fisika secara berurutan sesuai variasi panel yaitu : untuk kadar air berkisar 2,36 % sampai 4,54%, berat jenis 1,31 sampai 1,17, penyusutan 83,06% sampai 41,99%, dan penyerapan sekitar 47,95% sampai 16,61%. Untuk hasil kuat tekan, secara berurutan variasi panel yaitu 4,83 MPa sampai 1,5 MPa. Apabila ditinjau campurannya yang ada diperoleh nilai optimum sebesar 3,94 MPa pada panel dengan variasai 50% serat kayu sengon dan 50% pasir (50:50).

  Tabel 3. Nilai rata-rata sifat fisika panel kubus komposit

  Variasi Jumlah Partikel Kayu : Pasir (% : %) Sifat Fisika 0 : 100 25 : 75 50 : 50 75 : 25 100 : 0 Kadar Air 2,36 5,81 6,29 5,89 4,54

  Kerapatan 1,31 1,25 1,30 1,18 1,17

Pengembangan Tebal 83,06 % 41,79 % 49,80 % 46,32 % 41,99 %

Penyerapan 47,95 % 20,79 % 23,48 % 19,58 % 16,61 % Tabel 3. Nilai kuat tekan rata-rata panel komposit Perilaku mekanika uji tekan melalui hubungan beban-lendutan masing-masing variasi benda uji dapat dilihat pada Gambar 2. Model grafik perilaku mekanika tekan tidak jauh berbeda antara bahan menggunakan limbah serutan kayu sengon dan tanpa serutan, namun untuk yang tanpa pasir agak sedikit berbeda (Gambar 2). Untuk model kerusakan benda uji mempunyai pola yang sama. Perbedaan kerusakan hanya terjadi di tahap awal rusak dan penjalaran rusak bersifat lebih daktail dengan semakin banyaknya kadar limbah serutan kayu (lihat pada Gambar 3).

  b) 25% : 75% a) 0% : 100% d)

  c) 75% : 25% 50% : 50% e) 100% : 0%

  Gambar 2. Grafik hasil uji penel kubus komposit

  (a) (b)

  Gambar 3. Pola kerusakan benda uji dengan komposisi (a) 25%, dan (b) 75%

  KESIMPULAN 1.

  Berat jenis rata-rata panel kumbus komposit semen, pasir, dan limbah serutan kayu sengon diperoleh antara 1,17 - 1,31; dimana telah masuk standar FAO dan SNI-2104-1991.

  2. Kuat tekan rata-rata terbesar pada komposisi tanpa serutan kayu (0%) sebesar 4,83 MPa dan kuat tekan terkecil pada komposisi serutan kayu 100% yaitu sebesar 1,51 MPa.

  3. Prosentase optimal penggunaan serutan kayu pada komposisi 50% : 50%, yaitu 1 semen : 3 serutan kayu : 3 pasir, diperoleh kuat tekan sebesar 3,94 MPa.

UCAPAN TERIMA KASIH

  Terima kasih kepada LPPM Unsoed atas dana penelitian DIPA Unsoed 2017 melalui hibah Riset Peningkatan Kompetensi.

DAFTAR PUSTAKA

  Ardianisa, 2013. Pengaruh Macam Katalis dan Ukuran Partikel Terhadap Sifat Papan Semen Limbah Bambu Petung. Skripsi, Fakultas Kehutanan, UGM Yogyakarta. Dransfield dan Widjaja, E.A., 1995. Plant Resources of South-East Asia. Volume ke-7, Bamboos, Prosea, Bogor. Kasmudjo, 2001. Pengantar Teknologi Hasil Hutan Bagian V Papan Tiruan Lain, Yayasan Pembina, Fakultas Kehutanan UGM. Yogyakarta.

  Kelanawati, 2006. Pengaruh Lama Perendaman Partikel Kulit Bambu dan Kadar Semen

  Terhadapa Sifat Papan Semen Kulit Bambu Petung. Skripsi, Fakultas Kehutanan, UGM Yogyakarta.

  Kumoro, 2008. Pengaruh Suhu Perendaman dan Jumlah Perekat Semen Terhadap Sifat Papan

Semen Partikel Serutan Bambu Petung. Skripsi, Fakultas Kehutanan, UGM Yogyakarta.

Krisnamutra, 2012. Pengaruh Ukuran Partikel Pada Lapisan Core dan Kadar Semen Terhadap

  Sifat Papan Semen Limbah Serutan Bambu Petung. Skripsi, Fakultas Kehutanan, UGM Yogyakarta.

  Nurjaman, dkk. 2010. Perilaku Aktual Bangunan Gedung dengan Sistem Pracetak Terhadap

  Gempa Kuat . Seminar dan Pameran HAKI - Perkembangan dan Kemajuan Konstruksi Indonesia.

  Prayitno, T.A., 1995. Teknologi Papan Majemuk. Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Suluch, M. dan Maulanie, E., 2014, Uji Lentur Pada Panel Balok Pracetak, Prosiding ATPW

  2014, Program Studi Diploma Teknik Sipil FTSP ITS, Surabaya Syafi’i, W., 1998. Pentingnya Penelitian Sifat-sifat Dasar Kayu Dalam Rangka Peningkatan

  Efisiensi Pemanfaatan Sumber Daya Hutan .Seminar Nasional I, Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI). Fakultas Kehutanan, IPB, Bogor.