PENGARUH PENAMBAHAN SERAT IJUK TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIK PAPAN SEMEN-GIPSUM.

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT IJUK TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIK PAPAN SEMEN-GIPSUM

SKRIPSI

MERI DARMAWI 0810442039

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2012

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT IJUK TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIK PAPAN SEMEN-GIPSUM

SKRIPSI

Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

dari Universitas Andalas

MERI DARMAWI 0810442039

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2012

i

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT IJUK TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIK PAPAN SEMEN-GIPSUM

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian dengan judul pengaruh penambahan serat ijuk terhadap sifat fisis dan mekanik papan semen-gipsum. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat ijuk terhadap sifat fisis dan mekanik papan komposit dengan penambahan serat ijuk yang optimum. Penelitian dilakukan dengan menggunakan jenis komposit laminat yaitu komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dengan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat tersendiri. Pembuatan papan ini dengan jumlah lapisan ada tiga, yaitu lapisan face dan back untuk campuran semen dengan serat ijuk dan lapisan core untuk campuran gipsum dengan serat ijuk. Penambahan serat ijuk yang digunakan untuk masing-masing sampel dengan perbandingan matriks semen dengan gipsum yaitu 0%, 2%, 4% , 6% dan 8%. Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh bahwa sifat fisis bahan yaitu densitas mengalami kenaikan sejalan dengan penambahan serat, dimana nilai densitas maksimum 1,264 g/cm3 _{pada penambahan serat ijuk 8%. Daya serap air}

mengalami penurunan sejalan dengan penambahan serat ijuk, dimana terjadi daya serap air minimum sebesar 17,35% pada penambahan serat 8%. Dari pengujian sifat mekanik untuk kuat tekan dan kuat lentur komposisi optimum penambahan serat ijuk sebanyak 4% yang nilainya masing-masing 123,87 kg/cm2 dan 40,83 kg/cm2. Dari keseluruhan pengujian persentase penambahan ijuk terbaik terdapat pada komposisi serat ijuk 4%.

ii

INFLUENCE OF PALM FIBERS ADDITION ON THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES FOR CEMENT-GYPSUM BOARD

ABSTRACT

The research has been conducted with the title influence of palm fibers addition on the physical and mechanical properties for cement-gypsum board has been conducted. The purpose of this research is to know the influence addition palm fibers on the physical and mechanical properties of composite board. The research conducted by using a type of composite laminate is a composite of two layers or more are combined into one with each of layers has its own characteristic properties, manufacturing this board used three of layers, where cement with palm fibers contain at face-back layers and gypsum with palm fibers contain at core layers. The addition of palm fiber used for each sample by comparison with gypsum and cement matrix is 0%, 2%, 4%, 6% and 8%. Based on the result of physical properties of materials density had passed with increasing fiber, where the value of the maximum density on the composition of 1,264 g/cm3 on 8% addition of palm fibers.. Water uptake decreased with increasing fibers, where there is minimum uptake of 17,35% on 8% addition of palm fibers. The mechanical properties of the specimens as follows the maximum value of compressive strength and flexural strength on addition palm fibers 4% which is value 123,87 kg/cm2 _{and 40,83 kg/cm}2_{. Generally, for all research, best value for}

addition palm fibers on 4%.

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Shalawat serta salam semoga tercurah kepada nabi Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari zaman kebodohan ke zaman yang penuh ilmu pengetahuan seperti saat ini.

Selesainya penulisan skripsi ini tidak terlepas oleh bantuan berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Drs. Alimin Mahyudin, M.Si selaku pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan, semangat dan masukan dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Ketua Jurusan Fisika dan seluruh staf pengajar yang telah berbagi ilmu, pemahaman dan pengalamannya, serta seluruh pegawai akademis dilingkungan Jurusan Fisika atas segala kemudahan dan bantuan yang telah diberikan.

3. Bapak Dr. Elvaswer dan Bapak Drs.Sri Mulyadi Dt Basa, M,Si sebagai Pembimbing Akademik yang telah membantu dan memotivasi penulis selama kuliah.

4. Bapak DR. Dahyunir Dahlan sebagai Kepala Lab. Material yang telah memfasilitasi penulis selama penelitian.

5. Bapak Tommi Putra dari Baristand yang telah membantu melakukan pengujian dalam penelitian ini.

6. Kedua orang tua serta seluruh anggota keluarga besar penulis yang telah memberikan dorongan yang sangat besar kepada penulis.

7. Teman-teman Fisika Angkatan 2008 dan rekan-rekan Lab. Material Fisika yang telah membantu dan memberi motivasi kepada penulis selama penelitian ini.

iv 8. Dan semua pihak yang membantu penulis untuk menyelesaikan studi di

Jurusan Fisika FMIPA Universitas Andalas.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Mudah-mudahan skripsi ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi pembaca.

Padang, Juli 2012

v

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ...v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar belakang ...1

1.2Tujuan Penelitian ...3

1.3Manfaat Penelitian ...4

1.4Batasan Masalah...4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ...5

2.2 Landasan Teori ...6

2.2.1 Gipsum ...6

2.2.2 Komposisi dan Sifat Gipsum ...7

2.2.3 Kegunaan dan Kelebihan Gipsum ...8

2.2.4 Klasifikasi Gipsum ...9

vi

2.2.6 Papan Semen-Gipsum ...13

2.2.7 Standar Papan Semen-Gipsum ...14

2.2.8 Serat ...15

2.2.9 Serat Ijuk ...17

2.2.10 Komposit ...18

2.2.11 Klasifikasi Komposit ...18

2.2.12 Uji Sifat Fisis ...20

2.2.13 Uji Sifat Mekanik ...21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ...23

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ...23

3.2.1 Alat Penelitian ...23

3.2.2 Bahan ...25

3.3 Prosedur Kerja ...27

3.3.1 Persiapan dan Pembuatan Sampel ...27

3.3.2 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanik Papan Semen-Gipsum ...30

3.4 Skema Penelitian ...32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Daya Serap Air ...33

4.2 Densitas ...35

vii

4.4 Kuat Lentur ...39

4.5 Pengaruh Ketebalan Papan Semen-Gipsum terhadap Kuat Tekan ...42

4.6 Pengaruh Ketebalan Papan Semen-Gipsum terhadap Kuat Lentur ...44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ...46

5.2 Saran ...47

DAFTAR PUSTAKA ...48

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Gipsum alami yang berwarna putih ...10

Gambar 2.2 Susunan arah serat acak dan susunan arah serat searah ...16

Gambar 2.3 Bentuk sampel kuat tekan ...21

Gambar 2.4 Bentuk sampel kuat lentur ...22

Gambar 3.1 Alat uji kuat tekan dan kuat lentur ...23

Gambar 3.2 Timbangan digital ...24

Gambar 3.3 a) Cetakan Uji Kuat Tekan, dan b) Cetakan Uji Kuat Lentur ...24

Gambar 3.4 Gelas ukur ...25

Gambar 3.5 Tepung gipsum casting TE-11 ...25

Gambar 3.6 Semen putih ...26

Gambar 3.7 Serat ijuk ...26

Gambar 3.8 Aquades ...27

Gambar 3.9 Susunan lapisan bahan komposit ...29

Gambar 3.10 Diagram alir penelitian ...32

Gambar 4.1 Grafik daya serap air papan semen-gipsum...34

Gambar 4.2 Grafik densitas papan semen-gipsum ...36

Gambar 4.3 Grafik kuat tekan papan semen-gipsum ...38

Gambar 4.4 Grafik kuat lentur papan semen-gipsum ...41

ix

Gambar 4.6 Grafik hubungan ketebalan terhadap kuat lentur ...45

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Komposisi bahan gipsum ...7

Tabel 2.2 Nilai standar spesifik karakteristik papan tiruan ...14

Tabel 3.1 Komposisi semen-gipsum dan serat ijuk sampel uji ...27

Tabel 3.2 Komposisi semen-gipsum dan serat ijuk sampel uji ...28

Tabel 3.3 Komposisi semen-gipsum dan serat ijuk sampel uji untuk pengaruh ketebalan terhadap kuat tekan ...28

Tabel 3.4 Komposisi semen-gipsum dan serat ijuk sampel uji untuk pengaruh ketebalan terhadap kuat lentur ...28

Tabel 4.1 Hasil uji daya serap air pada papan semen-gipsum berserat ijuk ...33

Tabel 4.2 Hasil uji densitas pada papan semen-gipsum berserat ijuk ...35

Tabel 4.3 Hasil uji kuat tekan pada papan semen-gipsum berserat ijuk ...37

x Tabel 4.5 Hasil uji kuat tekan dipengaruhi ketebalan pada papan semen gipsum

berserat ijuk ...42 Tabel 4.6 Hasil uji kuat lentur dipengaruhi ketebalan pada papan semen gipsum

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Contoh perhitungan hasil pengujian ...50

Lampiran 2. Data hasil uji kuat tekan yang dipengaruhi ketebalan ...52

Lampiran 3. Data hasil uji kuat lentur yang dipengaruhi ketebalan ...54

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Dewasa ini teknologi komposit mengalami kemajuan yangsangat pesat. Perkembangan komposit tidak hanya komposit sintetis saja tetapi juga mengarah ke komposit natural dikarenakan keistimewaan sifatnya yang dapat didaur ulang (renewable) atau terbarukan, sehingga mengurangi konsumsi petrokimia maupun gangguan lingkungan hidup. Komposit dengan serat alam memiliki keunggulan lain bila dibandingkan dengan komposit sintetis. Komposit natural lebih ramah lingkungan karena mampu terdegradasi secara alami dan harga serat alam pun lebih murah dibandingkan serat sintetis. Selain itu serat sintetis juga menghasilkan gas CO dan debu yang berbahaya bagi kesehatan jika didaur ulang, sehingga perlu adanya bahan alternatif pengganti serat sintetis tersebut.

Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka pada penelitian ini dibuat komposit serat ijuk. Penggunaan ijuk tersebut didukung oleh sifat ijuk yang ringan, elastis, keras, tahan air, tidak mudah rusak, tahan terhadap perubahan cuaca, dan sulit dicerna oleh organisme perusak. Selain itu ijuk yang diperoleh dari pohon aren merupakan tumbuhan berbiji yang tumbuh menyebar di sejumlah wilayah di Indonesia dan harga serat ijuk jauh lebih murah dibanding serat gelas.

Salah satu jenis produk penggabungan material kayu dengan bahan-bahan lain biasanya dikenal dengan sebutan produk komposit adalah papan mineral. Hal ini disebabkan papan mineral selain tidak membutuhkan persyaratan bahan baku yang rumit juga memiliki karakteristik yang unggul seperti tahan terhadap serangan organisme perusak, cuaca dan kelembaban, serta relatif tahan terhadap api. Dalam bentuk panel, produk komposit ini

digunakan untuk aplikasi struktural dan non struktural untuk kondisi interior maupun eksterior (Moslemi, 1989).

Konsep dasar penggabungan serat atau partikel dari tumbuhan, seperti partikel kayu atau limbah pertanian dan perkebunan, dengan matriks anorganik telah lama diterapkan. Selama beberapa waktu ini, konsep dasar tersebut telah diaplikasikan untuk penggunaan serat dan partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dalam bentuk papan semen partikel dengan semen portland sebagai perekatnya, ataupun dengan material anorganik lainnya seperti gipsum dan magnesit (Moslemi, 1989).

Papan semen partikel merupakan salah satu produk panel kayu yang berpotensi untuk dikembangkan. Papan semen partikel merupakan papan tiruan yang terbuat dari campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, semen dan bahan tambahan. Papan semen partikel memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan produk biokomposit lainnya, antara lain tahan terhadap jamur, serangga dan api, tahan terhadap kelembaban serta memiliki stabilitas dimensi yang tinggi. Suatu sifat penting lainnya yaitu panel ini tidak menghasilkan bahan-bahan kimia berbahaya seperti yang terjadi dalam pembuatan papan partikel yang direkat dengan perekat anorganik atau sintetis, dan tidak mempengaruhi kualitas udara dalam ruangan selama penggunaan (Pease, 1994).

Melihat perkembangannya sampai saat ini, papan semen sendiri selain memiliki kelebihan stabilitas dimensi yang tinggi, namun juga memiliki masalah dimana waktu pengerasan semen (curing) yang relatif lama yakni minimal 28 hari (± 1 bulan) dan merupakan jenis panel yang cukup berat. Dibandingkan dengan papan semen, papan gipsum memiliki kelebihan dimana merupakan panel yang ringan dan mudah dalam pengerjaannya, namun kelemahan utama dari papan gipsum adalah mudah menyerap air dan mempunyai kekuatan yang rendah dari papan semen. Oleh karena itu, salah satu cara untuk mengatasi permasalahan

dari papan semen dan papan gipsum tersebut adalah dengan membuat papan semen-gipsum dengan variasi penambahan serat ijuk yang menjadi perhatian dalam penelitian ini.

1.2Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh penambahan serat ijuk dalam pembuatan papan semen-gipsum untuk meningkatkan sifat mekanik dan sifat fisis papan semen-gipsum.

2. Menentukan persentase serat ijuk terbaik dalam pembuatan papan semen-gipsum berserat ijuk.

3. Mengoptimalkan penggunaan serat ijuk untuk membentuk komposit papan semen-gipsum.

1.3Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas papan semen-gipsum dengan penambahan serat ijuk.

2. Memberikan alternatif pemanfaatan serat ijuk menjadi produk yang lebih bernilai ekonomis, ramah lingkungan dan mempunyai nilai tambah serta dapat menjadi sumber informasi bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Penelitian ini dibatasi hanya menggunakan serat ijuk berukuran panjang 3 cm dengan diameter 0,1 – 0,5 mm, semen putih, dan tepung gipsum casting TE-11. Pengujian yang dilakukan meliputi sifat fisis yaitu uji daya serap air dan densitas. Sedangkan pengujian sifat mekanik yaitu uji kuat tekan dan uji kuat lentur.

x Tabel 4.5 Hasil uji kuat tekan dipengaruhi ketebalan pada papan semen gipsum

berserat ijuk ...42 Tabel 4.6 Hasil uji kuat lentur dipengaruhi ketebalan pada papan semen gipsum

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Contoh perhitungan hasil pengujian ...50

Lampiran 2. Data hasil uji kuat tekan yang dipengaruhi ketebalan ...52

Lampiran 3. Data hasil uji kuat lentur yang dipengaruhi ketebalan ...54

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Dewasa ini teknologi komposit mengalami kemajuan yangsangat pesat. Perkembangan komposit tidak hanya komposit sintetis saja tetapi juga mengarah ke komposit natural dikarenakan keistimewaan sifatnya yang dapat didaur ulang (renewable) atau terbarukan, sehingga mengurangi konsumsi petrokimia maupun gangguan lingkungan hidup. Komposit dengan serat alam memiliki keunggulan lain bila dibandingkan dengan komposit sintetis. Komposit natural lebih ramah lingkungan karena mampu terdegradasi secara alami dan harga serat alam pun lebih murah dibandingkan serat sintetis. Selain itu serat sintetis juga menghasilkan gas CO dan debu yang berbahaya bagi kesehatan jika didaur ulang, sehingga perlu adanya bahan alternatif pengganti serat sintetis tersebut.

Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka pada penelitian ini dibuat komposit serat ijuk. Penggunaan ijuk tersebut didukung oleh sifat ijuk yang ringan, elastis, keras, tahan air, tidak mudah rusak, tahan terhadap perubahan cuaca, dan sulit dicerna oleh organisme perusak. Selain itu ijuk yang diperoleh dari pohon aren merupakan tumbuhan berbiji yang tumbuh menyebar di sejumlah wilayah di Indonesia dan harga serat ijuk jauh lebih murah dibanding serat gelas.

Salah satu jenis produk penggabungan material kayu dengan bahan-bahan lain biasanya dikenal dengan sebutan produk komposit adalah papan mineral. Hal ini disebabkan papan mineral selain tidak membutuhkan persyaratan bahan baku yang rumit juga memiliki karakteristik yang unggul seperti tahan terhadap serangan organisme perusak, cuaca dan kelembaban, serta relatif tahan terhadap api. Dalam bentuk panel, produk komposit ini

digunakan untuk aplikasi struktural dan non struktural untuk kondisi interior maupun eksterior (Moslemi, 1989).

Konsep dasar penggabungan serat atau partikel dari tumbuhan, seperti partikel kayu atau limbah pertanian dan perkebunan, dengan matriks anorganik telah lama diterapkan. Selama beberapa waktu ini, konsep dasar tersebut telah diaplikasikan untuk penggunaan serat dan partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dalam bentuk papan semen partikel dengan semen portland sebagai perekatnya, ataupun dengan material anorganik lainnya seperti gipsum dan magnesit (Moslemi, 1989).

Papan semen partikel merupakan salah satu produk panel kayu yang berpotensi untuk dikembangkan. Papan semen partikel merupakan papan tiruan yang terbuat dari campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, semen dan bahan tambahan. Papan semen partikel memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan produk biokomposit lainnya, antara lain tahan terhadap jamur, serangga dan api, tahan terhadap kelembaban serta memiliki stabilitas dimensi yang tinggi. Suatu sifat penting lainnya yaitu panel ini tidak menghasilkan bahan-bahan kimia berbahaya seperti yang terjadi dalam pembuatan papan partikel yang direkat dengan perekat anorganik atau sintetis, dan tidak mempengaruhi kualitas udara dalam ruangan selama penggunaan (Pease, 1994).

Melihat perkembangannya sampai saat ini, papan semen sendiri selain memiliki kelebihan stabilitas dimensi yang tinggi, namun juga memiliki masalah dimana waktu pengerasan semen (curing) yang relatif lama yakni minimal 28 hari (± 1 bulan) dan merupakan jenis panel yang cukup berat. Dibandingkan dengan papan semen, papan gipsum memiliki kelebihan dimana merupakan panel yang ringan dan mudah dalam pengerjaannya, namun kelemahan utama dari papan gipsum adalah mudah menyerap air dan mempunyai kekuatan yang rendah dari papan semen. Oleh karena itu, salah satu cara untuk mengatasi permasalahan

dari papan semen dan papan gipsum tersebut adalah dengan membuat papan semen-gipsum dengan variasi penambahan serat ijuk yang menjadi perhatian dalam penelitian ini.

1.2Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh penambahan serat ijuk dalam pembuatan papan semen-gipsum untuk meningkatkan sifat mekanik dan sifat fisis papan semen-gipsum.

2. Menentukan persentase serat ijuk terbaik dalam pembuatan papan semen-gipsum berserat ijuk.

3. Mengoptimalkan penggunaan serat ijuk untuk membentuk komposit papan semen-gipsum.

1.3Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas papan semen-gipsum dengan penambahan serat ijuk.

2. Memberikan alternatif pemanfaatan serat ijuk menjadi produk yang lebih bernilai ekonomis, ramah lingkungan dan mempunyai nilai tambah serta dapat menjadi sumber informasi bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Penelitian ini dibatasi hanya menggunakan serat ijuk berukuran panjang 3 cm dengan diameter 0,1 – 0,5 mm, semen putih, dan tepung gipsum casting TE-11. Pengujian yang dilakukan meliputi sifat fisis yaitu uji daya serap air dan densitas. Sedangkan pengujian sifat mekanik yaitu uji kuat tekan dan uji kuat lentur.