DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI (Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN CAMPURAN SEMEN PPC TESIS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM
DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI
(Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN
CAMPURAN SEMEN PPC
TESIS
Oleh:
JUNAIDI MARUTO
117026009 / FIS
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU FISIKA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
P EMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI (Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN CAMPURAN SEMEN PPC TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Oleh JUNAIDI MARUTO 117026009 / FIS FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU FISIKA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI (Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN CAMPURAN SEMEN PPC Nama Mahasiswa : Junaidi Maruto Nomor Induk Mahasiswa : 117026009 Program Studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc) Ketua (Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S) Anggota Ketua Program Studi, (Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc) NIP. 195507061981021002 Dekan, (Dr. Sutarman, M.Sc) NIP. 196310261991031001
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM DENGAN
MENGGUNAKAN SERAT RAMI (Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN
CAMPURAN SEMEN PPC
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi plafon gipsum dengan menggunakan serat rami (Boehmeria nivea (L) Gaud) dan campuran semen PPC. Plafon gipsum dibuat dengan memvariasikan antara serat rami dan campuran semen PPC. Dalam penelitian ini, gipsum komersial digunakan sebagai pembanding. Variasi paling optimum gipsum, semen PPC dan serat rami yaitu (65:29:6). Untuk
3
karakterisasi sifat fisik diperoleh densitas 1176 kg/m dan daya serap air 23,83%,
3
namun hasil ini tidak jauh berbeda dibandingkan dengan densitas 1030 kg/m dan daya serap air 37,40% dari papan gipsum komersial. Untuk karakterisasi sifat mekanik
6
2
6
2
dihasilkan nilai MOR (16,92 x 10 N/m ), MOE (76,04 x 10 N/m ), impak (4600
2
6
6
2
6
2
2
nilai MOR (1,28 x 10 N/m ), MOE (6,13 x 10 N/m ), impak (2500 J/m ) dan kuat
6
2
tarik (0,91 x 10 N/m ) dari papan gipsum yang komersial. Untuk karakterisasi sifat panas diperoleh suhu transisi gelas 140 C dan titik dekomposisi 420 C, dan menunjukkan bahwa campuran hanya terjadi ikatan secara fisis. Hasil pengujian XRD berdasarkan tiga puncak tertinggi menunjukkan adanya mineral calcite yang memenuhi sistem hexagonal.
Kata Kunci: Gipsum, Serat Rami, Semen PPC, Plafon i
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF GYPSUM CEILING WITH
USING FIBER RAMI (Boehmeria nivea (L) Gaud) AND MIXED
PPC CEMENT
ABSTRACT
The research about the preparation and characterization of gypsum ceiling with using fiber rami (Boehmeria nivea (L) Gaud) and mixed PPC cement has been done. The gypsum ceiling is produced by varying fiber rami and mixed PPC cement. In this research, gypsum commercial is used as the standard of comparison. The optimum variation of gypsum, PPC cement and fiber rami is (65:29:6). The characterization for
3
physical properties obtained by the density of 1176 kg/m and water absorbtion of 23,83%, but this result not too different than the commercial gypsum board is density
3
of 1030 kg/m and water absorbtion of 37,40%. The characterization for mechanical
6
2
6
properties of the resulting value of MOR (16,92 x 10 N/m ), MOE (76,04 x 10
2
2
6
2 N/m ), impact (4600 J/m ) and tensile strength (6,65 x 10 N/m ), which showed better
6
2
6
2
results than the value of MOR (1,28 x 10 N/m ), MOE (6,13 x 10 N/m ), impact
2
6
2
(2500 J/m ) and tensile strength (0,91 x 10 N/m ) of commercial gypsum board. The characterization for termal properties obtained temperature of glass transition 140 C and a melting point of 420 C and showed that a mixture occurred only in a physical bond only. XRD test results based on the three highest peaks indicate the presence of the mineral calcite meet hexagonal system.
Keywords: Gypsum, Fiber Rami, PPC Cement, Ceiling ii
Segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam yang memelihara makhluk-Nya tanpa ada sedikitpun merasa berat. Limpahan rahmat dan hidayah-Nya senantiasa selalu tercurah kepada orang-orang yang beriman dan tidak menyekutukan-Nya dengan sesuatu apapun. Atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang berjudul “Pembuatan Dan Karakterisasi Plafon Gipsum Dengan Menggunakan Serat Rami (Boehmeria nivea (L) Gaud) Dan
Campuran Semen PPC”. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Dengan diselesaikannya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M.&H.,
M.Sc. (C.T.M.), Sp.A.(K.) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister.
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara atas kesempatan menjadi Mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc, dan Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S iii beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada :
1. Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc selaku Pembimbing Utama dan Bapak Prof.
Drs. Mohammad Syukur, M.S selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.
2. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, dan Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini.
3. Ibu Dr. Yugia Muis, M.Sc selaku Kepala Laboratorium Polimer FMIPA USU beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.
4. Kepala Laboratorium Penelitian FMIPA USU, Kepala Laboratorium PTKI Medan, dan Kepala Laboratorium Penelitian FMIPA UNIMED dalam bantuannya menganalisa sampel.
5. Ayahanda Alm. Muhammad Wadin dan Ibunda Wahinah, Bapak mertua Khamisin dan ibu mertua Khaheni yang telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan dengan baik.
6. Teristimewa terima kasih untuk istri tersayang dan tercinta Saripah Aini Selian, S.Pd, anak-anakku terkasih Auzai Bahrul Ilmi dan Musyaffa Abrar yang rela dikurangi waktu kebersamaannya dan memberikan dorongan moril yang sangat besar sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. iv
7. Abangda : Ismarudin Subhan dan istri, Ludi Sudianto dan Istri, Kakanda Sri Agustina dan suami, adik-adikku : Abdul Basir, Siti Saenah, SH.I yang sangat aku cintai dan selalu mendo’akan serta memberikan semangat kepada penulis.
8. Seluruh rekan seperjuangan di Program Magister Ilmu Fisika angkatan 2011, yang tidak mungkin penulis sebutkan namanya satu persatu atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian.
9. Rekan-rekan sekalian mulai dari Pimpinan, Wakasek, dewan Guru dan staf Administrasi/Pegawai di SMK-PP Negeri Kutacane
- – Aceh yang telah memberikan support dan waktu yang luang sehingga terselesaikannya perkuliahan penulis ini.
10. Teman-teman Kos Kuliah Di G-29 Komplek Pamen Padang Bulan yang terus memberikan semangat pada penulis untuk menyelesaikan tesis ini.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, 6 Juli 2013 Penulis, Junaidi Maruto v
Telah diuji pada Tanggal : 6 Juli 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Anggota : 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S
2. Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S
3. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
4. Dr. Kerista Sebayang, M.S
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM
DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI
(Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN
CAMPURAN SEMEN PPC
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 6 Juli 2013
JUNAIDI MARUTO NIM. 117026009
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Junaidi Maruto NIM : 117026009 Program Stidi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non
- – Ekslusif ( Non – Ekslusive
Royalty Free Right ) atas Tesis saya yang berjudul :
“PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLAFON GIPSUM
DENGAN MENGGUNAKAN SERAT RAMI
(Boehmeria nivea (L) Gaud) DAN
CAMPURAN SEMEN PPC”
- – Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan ). Dengan Hak Bebas Royalti Non Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalihkan media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya ini tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 6 Juli 2013
JUNAIDI MARUTO NIM. 117026009
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADINama Lengkap berikut gelar : Junaidi Maruto, S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Pemalang, 5 Maret 1982 Alamat Rumah : Perumnas Badar Indah Kec. Badar, Kab.Aceh Tenggara, Kutacane.
Telepon/HP : 085260058646 Email Instansi Tempat Bekerja : SMK-PP Negeri Kutacane Prov. Aceh Alamat Kantor : Jl. Kutacane-Blangkejeren Km.4 Tanah Merah Kec. Badar Kab. Aceh Tenggara.
SD : SDN Cot Bayu, Aceh Selatan Tamat : 1994 SMP : SLTPN 1 Trumon, Aceh Selatan Tamat : 1997 SMU : SMUN 1 Trumon, Aceh Selatan Tamat : 2000 Strata-1 : FKIP Fisika Unsyiah, Banda Aceh Tamat : 2005 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika USU Tamat : 2013
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ...................................................................................................... i
ABSTRACT ...................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii RIWAYAT HIDUP ......................................................................................... v DAFTAR ISI ................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah ..................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah .......................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ......................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 5
2.1 Serat Rami .................................................................................... 5
2.1.1 Struktur Molekul Rami ...................................................... 7
2.1.2 Susunan Kimia Rami ......................................................... 8
2.1.3 Bentuk Serat Rami ............................................................. 8
2.2 Pengertian Gipsum ....................................................................... 9
2.3 Papan Gipsum .............................................................................. 11
2.3.1 Standar Papan Gipsum ....................................................... 12
2.3.2 Jenis Papan Gipsum ........................................................... 13
2.3.3 Plafon Gipsum .................................................................... 15
2.4 Semen PPC (Portland Pozzolan Cement) .................................... 15
2.5 Pengujian Fisik ............................................................................. 17
2.5.1 Densitas (kerapatan) ........................................................... 17
2.5.2 Daya serap air ..................................................................... 18 vi
2.6 Pengujian Mekanik ...................................................................... 18
2.6.1 Pengujian Kuat lentur (MOR) ............................................ 18
2.6.2 Pengujian MOE .................................................................. 19
2.6.3 Pengujian Impak ................................................................ 20
2.6.4 Pengujian Kuat tarik ........................................................... 22
2.7 Pengujian Termal (DTA) ............................................................. 24
2.8 Pengujian XRD ............................................................................ 25
2.9 Polymorphism Mineral ................................................................ 26
2.9.1 Calcite dan Aragonite .......................................................... 26
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 28
3.1 Tempat Penelitian ......................................................................... 28
3.2 Alat dan Bahan .............................................................................. 28
3.2.1 Alat ........................................................................................ 28
3.2.2 Bahan ................................................................................... 28
3.3 Prosedur Penelitian ....................................................................... 29
3.3.1 Penyediaan Serat Rami ........................................................ 29
3.3.2 Pembuatan plafon gipsum dengan semen dan serat rami..... 29
3.3.3 Proses pembuatan dan pengujian spesimen ......................... 31
3.4 Pengujian Sampel .......................................................................... 31
3.4.1 Proses Pengujian Densitas .................................................. 31
3.4.2 Proses Pengujian Daya Serap Air ........................................ 32
3.4.3 Proses Pengujian Kuat lentur (MOR) .................................. 32
3.4.4 Proses Pengujian Modulus Elastisitas (MOE) ...................... 33
3.4.5 Proses Pengujian Impak ........................................................ 33
3.4.6 Proses Pengujian Kuat tarik .................................................. 34
3.4.7 Proses Pengujian Termal dengan DTA ................................. 35
3.4.8 Proses Pengujian dengan XRD ............................................ 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 37
4.1 Hasil Pembuatan Plafon Gipsum .................................................. 37
4.2 Hasil karakterisasi Plafon Gipsum ................................................ 37 vii
4.2.1 Pengujian Densitas ............................................................... 37
4.2.2 Pengujian Daya Serap Air .................................................... 38
4.2.3 Pengujian Kuat Lentur (MOR) ............................................. 39
4.2.4 Pengujian Modulus Elastisitas (MOE) .................................. 40
4.2.5 Pengujian Impak ................................................................... 42
4.2.6 Pengujian Kuat tarik .............................................................. 43
4.2.7 Pengujian Termal dengan DTA ............................................ 44
4.2.8 Pengujian XRD .................................................................... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 51
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 51
5.2 Saran .............................................................................................. 52
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 53 LAMPIRAN-LAMPIRAN ........................................................................... 57
viii
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman2.1 Bagian Tanaman Rami dan Kandungannya
6
2.2 Sifat fisik dan kimia serat rami
8
2.3 Komposisi Gipsum
10
2.4 Spesifikasi Ukuran Papan Gipsum
13
2.5 Standar Papan Gipsum
14
3.1 Variasi Gipsum, Semen PPC dan Serat Rami dalam penelitian
32 ix
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar Judul Halaman4.5 Grafik Hubungan Antara Harga Impak Terhadap Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
39
4.1 Grafik Hubungan Antara Densitas Terhadap Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
40
4.2 Grafik Hubungan Antara Persentase Daya Serap Air Dengan Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
41
4.3 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Lentur Terhadap Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
43
4.4 Grafik Hubungan Antara Nilai Modulus Elastisitas Terhadap Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
44
45
38
4.6 Grafik Hubungan Antara Kuat Tarik Terhadap Variasi Sampel (Gipsum:Semen PPC:Serat Rami)
46
4.7 Grafik Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Plafon Gipsum Untuk Sampel Gipsum:Semen PPC:Serat Rami (65:35:0)
49
4.8 Grafik Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Plafon Gipsum Untuk Sampel Gipsum:Semen PPC:Serat Rami (65:31:4)
49
4.9 Grafik Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Plafon Gipsum Untuk Sampel Gipsum:Semen PPC:Serat Rami (65:29:6)
50
4.10 Pola X-Ray Diffraction Plafon gypsum pada komposisi (65:29:6)%
3.4 X-Ray Diffractometer
3.3 Alat Uji DTA
2.1 Pohon Rami
2.6 Pengujian Impak dengan metode Charpy
5
2.2 Struktur Molekul Serat Selulosa
8
2.3 Bentuk Serat Rami Membujur
9
2.4 Bentuk Serat Rami Melintang
9
2.5 Uji MOR dan MOE
20
21
37
2.7 Skema pengujian tarik dengan UTM
25
2.8 Difraksi Sinar-X oleh bidang atom
27
2.9 Hexagonal Sistem
29
3.1 Diagram Alir Penelitian
33
3.2 Sampel Uji Kuat Tarik
52