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
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 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 Pembanding I Dosen Pembanding II Ir.Tugiman, MT Ir.Mulfi Hazwi, Msc NIP 195704121985031004 NIP 194910012981031002 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 Pembanding I Dosen Pembanding II Ir.Tugiman, MT Ir.Mulfi Hamzi, Msc NIP 195704121985031004 NIP 194910012981031002 Judul Tugas : VARIASI KOMPOSISI BLOWING AGENT
RINGAN ( CONCRETE FOAM ) YANG
DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONGDEPARTEMEN 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
TERHADAP KEKUATAN MATERIAL BETON
KELAPA SAWIT AKIBAT BEBAN STATIK
1
14
11
23 Maret 2013 Asistensi BAB IV
12
28 Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB IV
13
4 April 2013 Asistensi BAB V
9 April 2013 Asistensi perbaikan BAB V
10
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
Diberikantanggal : 10 Desember 2012 Selesaitanggal : Dosen pembimbing : Prof.Dr.Ir.Bustami Nama MHS: Sony Arapen sembiring NIM : 080401080 NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI
14 Maret 2013 Asistensi perbaikan BAB III
04 Maret 2013 Asistensi BAB III
10 Desember 2012 Pengajuan Tugas skripsi
5
2
14 Desember 2012 Melakukan studi literature
3
17 Desember 2012 Pembuatan material concrete foam
4
18 Februari 2013 Pengujian material concrete foam
19 Februari 2013 Pengambilan data di lab IFRC
9
6
23 Februari 2013 Asistensi laporan dan data
7
24 Februari 2013 Asistensi BAB I dan II
8
BIMBINGAN TANDA TANGAN DOSEN
26 Februari 2013 Asistensi perbaikan BAB II
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.
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
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.
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 ........................................................................................... .xiiiBAB 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 ............................................................................... 20
Polyurethane
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
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ . 63 LAMPIRAN. ...................................................................................................... . 65