Disusun Oleh : FENY INDRARINI WULANDARI M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH DI KABUPATEN KARANGANYAR

Disusun Oleh :

FENY INDRARINI WULANDARI M0206080

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user April, 2011 i


digilib.uns.ac.id

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh : Pembimbing I

Pembimbing II

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

Utari, S.Si., M.Si.

NIP. 19590725 198601 1 001

NIP. 19701206 200003 2 001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada : Hari

: Senin

Tanggal

: 18 April 2011

Anggota Tim Penguji : (.............................................)

1. Drs. Usman Santosa, M.S. NIP. 19510407 197503 1 003

(.............................................)

2. Drs. Hery Purwanto, M.Sc. NIP. 19590518 198703 1 002

Disahkan oleh Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta Ketua Jurusan Fisika,

Drs. Harjana, M.Si, Ph.D commit to NIP. user 19590725 198601 1 001

ii


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH DI KABUPATEN KARANGANYAR” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta,

April 2011

Feny Indrarini Wulandari

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH DI KABUPATEN KARANGANYAR

FENY INDRARINI WULANDARI Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret

Abstrak Batu bata merah merupakan salah satu bahan bangunan yang terbuat dari tanah liat dengan atau tanpa bahan campuran yang dibakar pada suhu tinggi hingga tidak hancur jika direndam dalam air. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai konduktivitas termal dan menentukan nilai kuat tekan pada batu bata merah dengan campuran serbuk gergaji. Di mana bahan utama abu sampah dan tanah liat dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85% dengan variasi campuran serbuk gergaji 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. Dari hasil uji konduktivitas termal didapat bahwa nilai konduktivitas termal maximum ada pada saat persentase campuran serbuk gergaji 5% yaitu (0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06±0,01).10-4 kcal/ms0C. Dari hasil uji kuat dari 59,8 N/mm2 sampai 36,3 N/mm2 menyebabkan penurunan kuat tekan. Di mana semakin besar persentase serbuk gergaji maka kuat tekannya semakin kecil. Kata kunci: Abu sampah, serbuk gergaji, konduktivitas termal, dan kuat tekan.

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

EFFECT OF ADDITION OF SAW DUST TEAK (Tectona grandits L.f) IN THE BLENDING OF CLAY AND ASH TRASH TOWARD BRICK RED QUALITY IN THE DISTRICT KARANGANYAR

FENY INDRARINI WULANDARI Departement of Physics. Mathematics and Natural Sciences Faculty. University Eleven March ABSTRACT Red brick is one of building materials made of clay mixed with or without the material being burned at high temperatures up to not be destroyed if submerged in water. This study aims of this research were to determine thermal conductivity value and determines compressive strength value at red brick with sawdust mixture. The main material of red brick, ash trash and clay, were mingled homogeneously with composition 15%:85% with various sawdust mixture 5%,10%,15%,20% and 25%. The result of thermal conductivity research shows that maximum thermal conductivity value was at the time of sawdust mixture persentage 5% (0,24±0,01) kcal/m jamoC or (0,06±0,01)10-4 kcal/msoC. The result of compressive strength research shows that of 59.8 N/mm2 to 36.3 N/mm2 because degradation of compressive strength. When ever greater of sawdust persentage hence the compressive strength was become smaller. Keywords: ash trash, sawdust, thermal conductivity, and compressive strength.

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

MOTTO

^ Dengan ilmu kehidupan menjadi mudah. Dengan seni kehidupan menjadi indah. Dan dengan agama hidup menjadi terarah dan bermakna. (H.A. Mukti Ali). ^ Orang bijaksana merasa girang dapat berbuat kebaikan kepada orang lain, sebab memberi dan berbuat baik adalah tanda keagungan budi, sedang menerima itu tanda kerendahan hati. (Aris toteles). ^ Jangan pernah menyerah selagi kita masih bisa berusaha. (Penulis).

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Tulisan ini kupersembahkan untuk orang-orang yang begitu aku sayangi: Ibu dan bapakku yang senantiasa memberikan doa, semangat dan kasih sayangnya Kakakku (Mey Prihandani Wulandari dan Mawan Akhir Riwanto) Adikku Rizki Romadhoni Arbi dan seluruh keluarga besarku My Soulmate yang senantiasa menemani, yang selalu memberi dukungan dan semangat Almamater UNS FMIPA Fisika dan Semua teman-teman di Fisika’06

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirrobil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Program S1 Jurusan Fisika FMIPA Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan dorongan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan setulusnya kepada: 1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak Drs. Harjana, M.Si., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Fisika yang telah memberikan ijin penelitian sekaligus selaku Pembimbing I atas waktu, bimbingan dan segala dukungannya serta kesabarannya bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 3. Ibu Utari, S.Si., M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan ijin dalam penyusunan skripsi sekaligus selaku Pembimbing II atas waktu, bimbingan serta dukungannya bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Tim Skripsi Jurusan Fisika atas waktu, bimbingan, nasehat dan ilmunya bagi penulis selama ini. 5. Bapak Drs. Usman Santosa, M.S., dan Bapak Drs. Hery Purwanto, M.Sc., selaku penguji tugas akhir, atas masukan dan kerelaan waktu yang diberikan untuk menguji. 6. Bapak dan Ibu dosen serta staff di Jurusan Fisika FMIPA UNS. 7. Keluarga besar UPT Laboratorium Pusat FMIPA UNS, terkhusus teknisi dan administrasi Sub Laboratorium Fisika yang banyak membantu dalam proses pengerjaan skripsi dan memberikan kemudahan commit to user dalam pemakaian alat percobaan.

viii


digilib.uns.ac.id

8. Bapak dan Ibu tersayang yang senantiasa mendoakan yang terbaik serta memberikan kasih sayang, nasehat dan dorongan serta semangat bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan dan bantuan yang telah Anda berikan. Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Amin

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...............................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................

ii

HALAMAN PERNYATAAN .................................................................

iii

HALAMAN ABSTRAK .........................................................................

iv

HALAMAN ABSTRACT .......................................................................

v

MOTTO ..................................................................................................

vi

PERSEMBAHAN ...................................................................................

vii

KATA PENGANTAR .............................................................................

viii

DAFTAR ISI ...........................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................

xii

DAFTAR TABEL ...................................................................................

xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................

xiv

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Masalah ................................................

1

1.2.

Perumusan Masalah ......................................................

3

1.3.

Batasan Masalah ............................................................

3

1.4.

Tujuan Penelitian ...........................................................

4

1.5.

Manfaat Penelitian .........................................................

4

1.6.

Sistematika Penulisan ....................................................

4

DASAR TEORI 2.1.

Batu Bata Merah............................................................

6

2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah .........

6

2.1.1.1. Tanah Liat (Lempung) .........................

6

2.1.2. Bahan Campuran................................................

9

2.1.2.1.

Abu Sampah .......................................

9

2.1.2.2

Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f).

10

2.2.

Konduktivitas Termal ....................................................

11

2.3.

Kuat Tekan .................................................................... commit to user

18

x


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN 3.1.

Tempat dan Waktu Penelitian ........................................

20

3.2.

Alat dan Bahan yang Digunakan ....................................

20

3.2.1. Alat Penelitian ...................................................

20

3.2.2. Bahan Penelitian ................................................

21

3.2.2.1. Tanah Liat (Lempung) .........................

21

3.2.2.2. Abu Sampah ........................................ .

21

3.2.2.3. Serbuk Gergaji .................................... .

21

3.2.2.4. Abu Sekam Padi ................................. .

21

3.2.2.5. Air ..................................................... .

21

3.3.

Prosedur Penelitian ........................................................

21

3.3.1. Tahap Persiapan .................................................

21

3.3.2. Pembuatan Batu Bata Merah ..............................

22

3.3.3. Proses Pembakaran ............................................

22

3.3.4. Pengujian Sampel ..............................................

23

3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal ..........

23

3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan..........................

24

3.3.5. Diagram Kerja ...................................................

25

3.3.6. Pengambilan Data ..............................................

26

3.3.7. Pengolahan dan Analisa Data .............................

26

3.3.7.1.Pengolahan Data untuk konduktivitas Termal 26 3.3.7.2.Pengolahan Data untuk Kuat Tekan ........

27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.

Pengujian Kualitas Batu Bata Merah .............................

28

4.1.1. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal ...............

28

4.1.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan ...............................

30

BAB V KESIMPULAN 5.1

Simpulan .......................................................................

33

5.2.

Saran .............................................................................

33

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. commit to user LAMPIRAN ............................................................................................

34

xi

36


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

(a). Konduksi Termal pada dinding bidang .......................

Gambar 2.1

(b). Konduksi Termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II

14

berluas penampang (A) sama dengan disusun secara seri. ..

14

Gambar 2.2

Penurunan temperatur pada permukaan kontak .................

15

Gambar 2.3

Kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis; bahan jenis I :A, B, C; bahan jenis II; D dan E ............................

16

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian ....................................................

25

Gambar 4.1

Hubungan antara Komposisi sampel dan Nilai konduktivitas Termal .........................................................................................

29

Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah.................................

31

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Perkiraan Perubahan Tanah Liat Mentah setelah Proses Pembakaran 7

Tabel 2.2

Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78 9

Tabel 2.3

Sifat-Sifat Kayu Jati ...........................................................

11

Tabel 2.4

Konduktivitas Termal, k .....................................................

17

Tabel 2.4

Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78)

19

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal dan Kuat Tekan ..........

commit to user

xiv

36


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Pembangunan pada sektor perumahan dirasakan semakin meningkat seiring dengan jumlah dan laju perkembangan penduduk. Kebutuhan akan perumahan dapat terpenuhi dengan menyediakan bahan bangunan yang memenuhi persyaratan teknis, mudah didapat, dan harganya murah sehingga dapat dijangkau oleh masyarakat luas terutama bagi mereka yang berpenghasilan menengah ke bawah. Bahan bangunan yaitu semua bahan olahan yang mempunyai bentuk beraturan dan ukuran tertentu yang digunakan sebagai bahan untuk membuat elemen bangunan. Elemen bangunan merupakan suatu bagian fungsional dari suatu bangunan yang terbuat dari bahan bangunan atau komponen bangunan yang merupakan bagian dari suatu bangunan, seperti lantai, atap, maupun dinding (SK SNI S-02-1989-F). Dinding merupakan salah satu struktur bangunan yang berfungsi untuk melindungi penghuni dari serangan binatang buas, angin, maupun hujan (cuaca). Pembuatan dinding biasanya menggunakan batu bata merah, batako, papan, atau triplek. Dinding pasangan batu bata merah adalah bahan yang paling banyak digunakan sebagai dinding luar bangunan atau dinding pembatas antara ruangan yang satu dengan lainnya. Batu bata merah adalah batu buatan yang terbuat dari tanah liat dengan atau tanpa bahan campuran, dikeringkan dengan dijemur beberapa hari kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga mengeras dan tidak hancur jika direndam dalam air. Bahan mentah untuk membuat batu bata merah bisa menggunakan bahan campuran dan tanpa bahan campuran tergantung dari keadaan tanah liat yang dipakai. Bahan campuran yang sering dipakai, seperti pasir yang berfungsi untuk mengurangi penyusutan danuser mempermudah pengeringan; sekam commit to

1


digilib.uns.ac.id

2 padi, abu sekam dan serbuk gergaji untuk mempermudah proses pembakaran dan sebagai pembentuk pori-pori batu bata merah. Tanah liat merupakan bahan dasar dalam pembuatan batu bata merah yang memiliki sifat plastis. Sifat plastis pada tanah liat sangat penting untuk mempermudah dalam proses awal pembuatan batu bata merah. Apabila tanah liat yang dipakai terlalu plastis, maka akan mengakibatkan batu bata merah yang dibentuk mempunyai sifat kekuatan kering yang tinggi sehingga akan mempengaruhi kekuatan, memperbesar penyusutan, dan mempengaruhi hasil pembakaran batu bata merah yang sudah jadi. Hasil penelitian yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya menunjukkan bahwa persentase abu sampah dan tanah liat yang paling optimal dalam batu bata adalah (15%:85%) (Romadhona Y, 2007). Abu sampah organik adalah abu yang diperoleh dari hasil pembakaran sampah organik. Sampah organik yaitu sampah yang terdiri dari bahan-bahan penyusun tumbuhan dan hewan yang diambil dari alam, atau dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan atau yang lainnya. Sampah ini dengan mudah diuraikan dalam proses alami, mudah hancur, serta mudah diolah. Sampah rumah tangga sebagian besar sampah organik, termasuk sampah organik misalnya: sampah dari dapur, sisa tepung, sayuran, kulit buah dan daun (Ari Suprihatin dan Nisandi, 1999). Dalam hal ini peneliti menggunakan sampah organik dari daun kering, sekam padi. Abu hasil pembakaran memiliki karakteristik seperti butirnya halus/lembut, ringan, dan berwarna abu-abu kehitaman dengan kandungan unsur silika (SiO2) sebanyak 4557 mg/kg (Balai Laboratorium Kesehatan, Semarang). Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori, sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono Ali, 2007). commit to user


digilib.uns.ac.id

3 Dalam penelitian ini digunakan abu yang berasal dari sampah organik dan juga serbuk gergaji sebagai bahan pengisi dalam pembuatan batu bata sehingga dari segi pengelolaan lingkungan sosial juga memberikan dampak positif yaitu pengurangan pencemaran. Selain itu dari segi ekomomi penggunaan abu sampah organik dan serbuk gergaji juga diharapkan memberikan keuntungan karena dapat mengurangi pembiayaan untuk pembelian bahan pengisi dalam pembuatan batu bata (Petavratzi, E. & Wilson, S. 2007). 1.2. Perumusan Masalah Dari uraian di atas, masalah yang akan dijawab pada penelitian ini adalah bagaimana pengaruh penambahan serbuk gergaji pada paduan tanah liat dan abu sampah terhadap kualitas batu bata merah ditinjau dari uji konduktivitas termal, dan uji kuat tekan? 1.3. Batasan Masalah Permasalahan pada penelitian ini dibatasi pada: 1. Bahan dasar pembuatan batu bata merah menggunakan tanah liat di Desa Popongan Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar. 2. Pembuatan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah liat dengan komposisi 15%:85%, kemudian bahan tersebut dicampur dengan serbuk gergaji dengan persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. 3. Ukuran cetakan pada uji konduktivitas termal berbentuk lingkaran berdiameter 40mm, tebal 4mm dan tebal 2mm. Untuk ukuran cetakan pada uji kuat tekan dengan panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm. 4. Pengujian yang dilakukan untuk menentukan kualitas batu bata merah meliputi uji konduktivitas termal, dan uji kuat tekan. 5. Temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar 28oC sampai 900oC dengan kecepatan pembakaran 135oC/jam dan suhu penahan 3 jam. commit to user


digilib.uns.ac.id

4 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menentukan nilai konduktivitas termal bata merah dengan penambahan serbuk gergaji. 2. Menentukan nilai kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk gergaji.

1.5. Manfaat Penelitian Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat: 1. Memberikan informasi bahwa abu sampah dan serbuk gergaji dapat dimanfaatkan sebagai alternatif campuran dalam pembuatan batu bata merah. 2. Dapat meningkatkan kualitas batu bata merah yang sesuai dengan NI-10 maupun SII-0021-78.

1.6. Sistematika Penulisan Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: BAB I

Merupakan bab pendahuluan, berisikan tentang latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan skripsi.

BAB II

Dasar Teori, memaparkan teori dasar dari penelitian yang dilakukan, meliputi pengertian dan pengenalan bahan serta uji yang akan di lakukan. Uji yang di lakukan antara lain uji konduktivitas termal, dan uji kuat tekan. Kemudian dijelaskan mengenai prinsip kerja benda uji.

BAB III

Metode

Penelitian,

membahas

tentang

tempat,

waktu

dan

pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang diperlukan, serta langkah-langkah dalam penelitian. BAB IV

Hasil dan Pembahasan,

berisi tentang hasil penelitian dan

analisa/pembahasan yang dibahas dengan acuan dasar teori yang commit to user berkaitan dengan penelitian.


digilib.uns.ac.id

5 BAB V

Penutup, berisi simpulan dari pembahasan di bab sebelumnya serta saran guna pengembangan lebih lanjut untuk memperoleh batu bata merah yang berkualitas sesuai dengan NI-10 maupun SII-0021-78.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI

2.1. Batu Bata Merah Batu bata merah adalah unsur bangunan yang digunakan untuk membuat suatu bangunan. Batu bata merah berasal dari tanah liat dengan atau tanpa campuran bahan-bahan lain yang kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga tidak dapat hancur lagi apabila direndam dalam air (NI-10 dan SII-0021-78).

2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah 2.1.1.1 Tanah Liat (Lempung) Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan batu bata merah. Tanah liat berasal dari peruraian batuan terutama batuan beku. Tanah liat kebanyakan diambil dari permukaan tanah yang mengendap. Endapan tanah liat sering juga terdapat dalam lapisan lain, sehingga proses pengambilannya dengan cara membuat sumur-sumur. “Tanah liat yang dipergunakan dalam pembuatan batu bata merah adalah bahan yang asalnya dari tanah porselin yang telah bercampur dengan tepung pasir-kwart dan tepung oxid-besi (Fe2O3) dan tepung kapur (CaCO3)” (Edi Widjojo Sutopo, Bhakti Probowo, 1977). Bahan dasar pembuatan batu bata merah bersifat plastis, dimana tanah liat akan mengembang bila terkena air dan terjadi penyusutan bila dalam keadaan kering atau setelah proses pembakaran. Tanah liat sebagai bahan dasar pembuatan batu bata merah mengalami proses pembakaran dengan temperatur yang tinggi hingga mengeras seperti batu. Proses perubahan yang terjadi pada pembakaran tanah liat pada temperatur diatas 800oC, terjadi perubahan-perubahan kristal dari tanah liat dan mulai terbentuk bahan gelas yang akan mengisi pori-pori sehingga batu bata merah menjadi padat dan keras (Hartono J.M.V, 1990). Tanah liat yang dibakar akan mengalami perubahan warna sesuai dengan zat-zat yang terkandung didalamnya. Warna tanah liat bermacam-macam tergantung dari oxid-oxid logam yang tergantung dalam tanah liat seperti silika, commit todan user alumina, alkali, besi, kalsium, magnesium, karbon (Hartono J.M.V, 1990). 6


digilib.uns.ac.id 7

Senyawa-senyawa silika menghasilkan warna hijau, senyawa-senyawa besi menghasilkan warna krem, kuning, merah, hitam dan coklat. Senyawa magnesium menghasilkan warna coklat, dan senyawa karbon menghasilkan warna biru, abu-abu, hijau atau coklat. Perubahan warna batu bata merah dari keadaan mentah sampai setelah dibakar biasanya sulit dipastikan. Berikut tabel perkiraan perubahan warna tanah liat mentah setelah proses pembakaran. Tabel 2.1 Perkiraan perubahan warna tanah liat mentah setelah proses pembakaran (Hartono J.M.V, 1990). Warna tanah liat mentah 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Merah Kuning Tua Coklat Putih Abu-abu atau hitam Hijau Merah, kuning, abu-abu tua

Kemungkinan perubahan warna setelah dibakar Merah atau coklat Kuning tua, coklat, atau merah Merah atau coklat Putih atau putih kekuningan Merah, kuning tua atau putih Merah Pertama merah lalu krem, kuning tua atau kuning kehijauan pada saat melebur

Proses terbentuknya mineral lempung di alam dapat dikelompokan menjadi dua golongan menurut Hartono J.M.V, 1990 yaitu: 1. Proses hipogenik Tempat terjadinya proses ini adalah di permukaan bumi karena pengaruh uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia. 2. Proses epigenik Tempat terjadinya proses ini adalah di atas permukaan bumi biasa dikenal dengan pelapukan, dimana dapat dibagi menjadi dua yaitu: a. Pelapukan fisika Pelapukan ini dipengaruhi oleh cuaca, mekanis atau benturan, akar tumbuh-tumbuhan dan jamur. b. Pelapukan kimia Pasir halus hasil pelapukan fisika diteruskan oleh pelapukan kimia commit to user karena pengaruh air dan udara.


digilib.uns.ac.id 8

Komponen-Komponen utama di dalam lempung antara lain : 1. Silika Silika dalam bentuk bebas adalah kwarsa, amorf, silika gel, flint, kalsedon. Pengaruh silika dalam lempung adalah antara lain: mengurangi keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, mengurangi kekuatan tekan dan tarik, mengurangi sifat ketahanan api. Silika dalam bentuk kombinasi alumina membentuk mineral-mineral lempung. 2. Alumina Pengaruh alumina bebas dalam lempung antara lain adalah mengurangi keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, dan meningkatkan sifat tahan api lempung. 3. Senyawa-senyawa yang mengandung alkali Senyawa-senyawa ini umumnya berkombinasi dengan alumina. Senyawa alkali terpenting adalah senyawa silika atau alumina silika (feldspar, mika atau hidromika). Pengaruh utama dari senyawa-senyawa alkali ini adalah akan mengurangi sifat tahan apinya dan memudahkan padat pada pembakaran. 4. Senyawa-senyawa besi Senyawa-senyawa besi yang mungkin terdapat di dalam lempung adalah senyawa oksida besi, senyawa besi karbonat, dan senyawa sulfida besi. Pengaruh utama mineral-mineral besi ini pada lempung adalah mempengaruhi perubahan dalam warna dan mengurangi sifat tahan api dari lempung. 5. Mineral-mineral kalsium Mineral-mineral kalsium yang terdapat di dalam lempung adalah seperti: kalsit, argonit, alumina silika, gypsum, anhidrit dan apatit. Pengaruh senyawa kalsium antara lain: bertindak sebagai pelebur, pada temperatur rendah (dibawah temperatur reaksi) akan menurunkan susut dan mempermudah pengeringan, memucatkan warna merah yang diakibatkan oleh senyawa besi, setelah lempung dibakar, senyawa kalsium sulfat dapat commitpada to user menyebabkan bengkak-bengkak badan batu bata merah.


digilib.uns.ac.id 9

6. Senyawa magnesium Senyawa magnesium yang terdapat dalam lempung adalah antara lain: magnesit, dolomite, dan epnosit. Senyawa magnesium ini mempunyai pengaruh pada lempung terutama akan mengurangi sifat tahan apinya. 7. Senyawa karbon Terdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuhan dan senyawa-senyawa organik lainnya. Pengaruh bahan-bahan karbon pada lempung adalah antara lain memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah, menghasilkan suasana reduksi dalam dapur waktu pembakaran, dan akan mempengaruhi warna serta bila pembakaran terlalu cepat membentuk inti hitam. Ukuran batu bata merah yang standar menurut NI-10, 1978: 6 yaitu batu bata merah dengan panjang 240 mm; lebar 115 mm; tebal 52 mm, dan batu bata merah dengan panjang 230 mm; lebarnya 110 mm; tebal 50 mm. Sedangkan standar ukuran batu bata merah menurut SII-0021-78 yang terlihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78 Modul

Tebal (mm)

Lebar (mm)

Panjang (mm)

M-5a

65

90

190

M-5b

65

140

190

M-6

55

110

220

2.1.2 Bahan Campuran 2.1.2.1 Abu Sampah B a h a n campuran dalam pembuatan batu bata merah digunakan untuk memperbaiki kualitas tanah liat atau bahan penolong yang akan dijadikan sebagai bahan mentah supaya menjadi bahan yang plastis. Bahan mentah batu bata merah terdiri dari bahan dasar berupa tanah liat dengan atau tanpa menggunakan bahan campuran. commit to user


digilib.uns.ac.id 10

Bahan-bahan campuran yang biasa digunakan seperti abu sekam, pasir kali, sekam padi, maupun semen merah. Sedangkan bahan campuran yang digunakan dalam penelitian ini adalah abu sampah organik yang menghasilkan limbah, yaitu abu. Limbah pada dasarnya berarti suatu bahan yang terbuang atau dibuang dari sumber hasil aktivitas manusia maupun proses alam yang belum memiliki nilai ekonomis. Limbah padat disebut dengan sampah. Sampah pada dasarnya merupakan suatu bahan yang terbuang atau dibuang dari suatu sumber hasil aktivitas manusia maupun proses- proses alam yang tidak mempunyai nilai ekonomi, bahkan dapat mempunyai nilai ekonomi yang negatif karena dalam penanganannya baik untuk membuang atau membersihkannya memerlukan biaya yang cukup besar. Sampah organik adalah merupakan barang yang dianggap sudah tidak terpakai dan dibuang oleh pemilik atau pemakai sebelumnya, tetapi bisa dipakai apabila dikelola dengan prosedur yang benar. Sampah organik adalah sampah yang bisa mengalami pelapukan (dekomposisi) dan terurai menjadi bahan yang lebih kecil dan tidak berbau. Sampah organik sendiri dibagi: 1. Sampah organik basah Istilah sampah organik basah dimaksudkan sampah mempunyai kandungan air yang cukup tinggi. Contohnya: kulit buah dan sisa sayuran. 2. Sampah organik kering Sementara bahan yang termasuk sampah organik kering adalah bahan organik lain yang kandungan airnya kecil. Contohnya: kertas, kayu atau ranting pohon, dan dedaunan kering. (Setyo Purwendro, 2010).

2.1.2.2 Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f) Serbuk Gergaji adalah serbuk kayu berasal dari kayu yang dipotong dengan gergaji. Kayu jati memiliki nama botani Tectona grandits L.f. Serbuk gergaji mempunyai manfaat yaitu mempermudah pembentukan pori-pori. commit to user



Tabel 2.3. Sifat-Sifat Kayu Jati (S Wirjomartono, 1991) No.

Sifat

Satuan

Nilai

1

Berat Jenis

Kg/cm3

0,62-0,75

2

Kadar Abu

%

1,4

3

Kadar Silika

%

0,4

4

Serabut

%

66,3

5

Nilai Kalor

Cal/gram

5081

6

Kerapatan

Cal/gram

0.44

Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori, sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono A, 2007). 2.2. Konduktivitas Termal Perpindahan panas adalah proses transport energi bila dalam suatu sistem tersebut terdapat gradien temperatur, atau bila dua sistem yang temperaturnya berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi. Energi yang dipindahkan dinamakan kalor atau panas (Heat) (Kreith Frank dan Prijono Arko, 1976).

Cara perpindahan panas antara lain, konduksi. Perpindahan panas konduksi atau hantaran adalah perpindahan energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah apabila terdapat perbedaan temperatur atau temperatur gradien. Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan oleh ilmuwan perancis, J.B.J Fourier, dalam tahun 1882. Hubungan ini menyatakan bahwa q, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan, sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran berikut: a. k, konduktivitas termal bahan b. A, luas penampang melalui mana panas mengalir dengan cara konduksi yang harus diukurtotegak commit user lurus terhadap arah aliran panas.



c. dT/dL, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan temperatur T terhadap jarak dalam arah aliran panas L. Perjanjian tanda untuk menuliskan persamaan konduksi panas dalam bentuk matematik ditetapkan bahwa arah naiknya jarak L adalah arah aliran panas positif. Mengingat menurut hukum kedua termodinamika, panas akan mengalir secara otomatik dari titik yang bertemperatur lebih tinggi ke titik yang bertemperatur lebih rendah, maka aliran panas menjadi positif bila gradien temperatur negatif. Sesuai dengan hal itu, persamaan dasar untuk konduksi satu dimensi dalam keadaan stedi ditulis (Kreith Frank dan Prijono Arko, 1976). (2.1) Keterangan: q = Laju aliran panas (kcal/jam) k = Konduktivitas termal bahan (kcal/m jamoC) A = Luas penampang (m2) dT/dL = Gradien temperatur (0C/m) dalam satuan SI, satuan panas adalah Joule dengan 1 kal=4186 J. Perpindahan panas pada dinding datar dapat dihitung dengan mengintegrasikan gradien temperatur, bila konduktivitas termal dianggap tetap maka persamaannya: (2.2) Proses perpindahan kalor dapat digambarkan dengan jaringan tahanan. Perpindahan kalor menyeluruh dihitung dengan cara membagi beda temperatur menyeluruh dengan jumlah tahanan termal:

(2.3)

Apabila konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap. Tebal dinding adalah ΔL sedang T1 dan T2 adalah temperatur muka dinding. Maka konduktivitas termal berubah menurut hubungan linier dengan temperatur, seperti commit to user k=ko(1+βT), maka persamaan aliran kalor menjadi (Holman J.P., 1997).



(2.4)

Laju perpindahan kalor dapat dipandang sebagai aliran, sedangkan gabungkan dari konduktivitas termal, tebal bahan dan luas penampang merupakan tahanan aliran ini. Temperatur merupakan fungsi potensial, atau pendorong aliran dan dapat dituliskan sebagai berikut (Holman J.P., 1997).

Adapun nilai

merupakan sebuah nilai k antara T1 dan

T2. Jika nilai rata-rata tersebut disimbolkan dengan kav dan (T2 – T1) dinyatakan sebagai ∆T, maka dari persamaan (2.4) menjadi: (2.5) Di bawah ini merupakan konduksi termal didalam sebuah zat padat yang memiliki sebuah luasan termal tetap pada dinding bidang (gambar 2.1a), Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II berluas penampang A sama disusun secara seri (gambar 2.1b) (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).

commit to user



kR

A

T1 q

T2

q

I

II

∆kR

kX ∆kX

T2

L1

L

A

L2

LR

∆TX

T2 (a)

Lx

(b)

Gambar 2.1 Dilihat secara horizontal (a) Konduksi termal pada λ

dinding bidang (b) Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II berluas penampang A sama disusun secara seri (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).

Pada gambar 2.1a A tidak bergantung dengan L, λdimana L mewakili ketebalan λX R bahan. Apabila diintegralkan dalam jangkauan L1 sampai L2, maka persamaan (2.5) akan menjadi: (2.6) Melalui masing-masing dua penampang lintang disusun secara seri seperti pada gambar 2.1b maka persamaan aliran termal dapat dinyatakan sebagai berikut: (simbol R menunjukkan bahan I) (simbol X menunjukkan bahan II) Pada sistem terisolasi qR = qx =q, sehingga dapat ditulis menjadi persamaan berikut: (2.7) commit to user



Karena A sama dengan kedua sisi, jika kR, ∆TR, ∆Tx, LR dan Lx diketahui, akan diperoleh kx yaitu: (2.8)

Terjadi Resistansi kontak akibat adanya suatu lapisan yang tidak melekat dengan rekat akan menyebabkan suatu permukaan kontak memperlihatkan penurunan temperatur seperti ilustrasi gambar 2.2. (Ogawa Seiki Co LTD, 1987). Jarak bebas T Temperatur

I

II

L (ketebalan bahan) Gambar 2.2 Penurunan suhu di permukaan kontak (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).

Berdasarkan gambar 2.2 diatas, apabila suatu bahan (jenis II) diselipkan diantara bahan lain berbeda jenis (jenis I) yang mempunyai luas penampang sama, dengan menganggap resistansi kontak adalah sama, jika digunakan dua potongan bahan jenis II dengan ketebalan berbeda yang disusun secara seri seperti pada gambar 2.1, maka resistansi kontak akan dapat dihilangkan.

commit to user



Dibawah ini merupakan gambar kurva temperatur pada susunan dua bahan berbeda jenis. A T

D

B

II

I

E

C

q Aliran termal 1 4

II

I

5

I

6 2mm

7 4 mm

10

0 La

Lb

L (ketebalan bahan) Gambar 2.3. kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis. Bahan jenis I: A, B, C adalah standar silinder dan bahan jenis II: D dan E adalah specimen sampel (Ogawa Seiki Co LTD, 1987). Apabila Rc dianggap resistansi kontak, dan Ra, Rb dianggap nilai resistansi dari potongan kedua bahan jenis II dengan ketebalan La pada bahan D dan Lb pada bahan E, maka resistansi total menjadi: dan Sehingga di dapatkan, (2.9) Dimana Rb-Ra menunjukkan resistansi dari potongan bahan jenis II (specimen sampel) yang memiliki ketebalan (Lb–La). Akan tetapi karena resistansi adalah kebalikan dari konduksi maka persamaan (2.9) akan menjadi: (2.10) Persamaan berikut dapat ditetapkan:

dan commit to user

(2.11)



Adapun ka’ dan kb’ merupakan konduktivitas termal dengan melibatkan derajat konduksi dari potongan bahan jenis II (dengan ketebalan La dan Lb) dan jarak bebas diantara bahan jenis I dan II. Dari persamaan (2.8) bisa diperoleh ka’ dan kb’ sebagai berikut:

dan

(2.12)

dan dari persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) diperoleh:

(2.13)

maka, konduktivitas termal sesungguhnya dari potongan bahan sejenis II bisa didapatkan dari persamaan berikut ini (Ogawa Seiki Co LTD, 1987):

(2.14) Dibawah ini merupakan Tabel 2.4 konduktivitas, k (Giancoli, 1999) sebagai berikut: Zat Batu bata dan beton Air Kayu Udara

commit to user

kcal/ms0 C

J/s.m. 0C

2,0 x 10-4 1,4 x 10-4 0,2-0,4 x 10-4 0,055 x 10-4

0,84 0,56 0,08-0,16 0,023



2.3. Kuat Tekan Tekanan didefinisikan sebagai gaya tekan yang bekerja pada satu satuan luas permukaan yang mengalami gaya tekan. Simbol tekanan adalah P. Jadi bila sebuah gaya sebesar F bekerja pada sebuah bidang A (area), maka besarnya tekanan adalah (Tipler, 1991): (2.15) Persamaan 2.15 tersebut dapat diubah menjadi : atau Keterangan, P = tekanan (pressure), satuannya N/m2 atau pascal (Pa) F = gaya (force), satuannya newton (N) A = luas bidang (area), satuannya meter per segi (m2)

Satuan tekanan Jika gaya tekan F= 1 newton bekerja pada luas permukaan A=1m2, maka menurut persamaan diatas tekanannya adalah

Dalam satuan satuan internasional (SI), satuan tekanan adalah newton/m2 atau N/m2. Satuan tersebut juga diberi nama pascal (disingkat Pa). Jadi 1N/m2=1Pa. Satuan pascal (1 Pa) adalah tekanan yang dilakukan oleh gaya satu newton pada luas permukaan satu meter persegi. Kualitas batu bata merah dapat dibagi atas tiga tingkatan dalam hal kuat tekan menurut NI-10, 1978:6, yaitu: 1. Batu bata merah mutu tingkat I dengan kuat tekan lebih besar dari 100 kg/cm2. 2. Batu bata merah mutu tingkat II dengan kuat tekan antara 100 kg/cm2 sampai 80 kg/cm2. 3. Batu bata merah mutu tingkat III dengan kuat tekan antara 80kg/cm2 sampai 60kg/cm2.

commit to user



Sedangkan kuat tekan menurut Standart Industri Indonesia (SII) tahun 1978 terlihat pada Tabel 2.4. sebagai berikut: Tabel 2.4. Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78) Kuat tekan rata-rata batu bata merah Kelas

25 50 100 150 200 250

N/mm2 2,5 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

Koefisien variasi Izin 25% 22% 22% 15% 15% 15%

Prinsip Kerja dari kuat tekan. Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji maksimum dan Luas bidang tekan (panjang x lebar sampel) pada persamaan 2.15.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di daerah Kabupaten Karanganyar dan di beberapa Laboratorium, yaitu Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta Laboratorium Fakultas Teknik Sipil UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan Agustus 2010 sampai dengan Desember 2010.

3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan 3.2.1 Alat Penelitian a. Thermal Conductivity Measuring Apparatus seri HVS-40-200S merek Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang ( silinder standar Cu: kR = 320 kcal/m jamoC). b. Compresing testing machine merk control tipe C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN. c. Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany. d. Neraca AX-GENEXSUS dengan ketelitian 0.1gram. e. Jangka Sorong dengan ketelitian 0.05mm. f. Mistar dengan ketelitian 1mm. g. Cetakan kayu berbentuk silinder (d = 6 cm, t = 0,5 cm). h. Cetakan kayu berbentuk balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm. i.

Kikir.

j.

Saringan.

k. Cangkul. l.

Ember.

commit to user 20



3.2.2 Bahan Penelitian Bahan mentah yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah 3.2.2.1. Tanah liat (Lempung) Tanah liat sebagai bahan dasar diambil secara homogen dari tanah lahan pertanian di Desa Popongan, Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar. 3.2.2.2. Abu sampah Abu sampah sebagai bahan campuran yang diperoleh dari sisa hasil pembakaran sampah organik dan diambil dalam keadaan halus karena sudah disaring dengan saringan. 3.2.2.3. Serbuk gergaji Serbuk gergaji (kayu jati) diperoleh dari limbah hasil industri penggergajian kayu jati di Kabupaten Karanganyar. 3.2.2.4. Abu sekam padi Abu sekam padi digunakan pada saat pencetakan batu bata merah yang masih basah (lengket) agar tidak melekat dengan lantai dasar pencetakan. 3.2.2.5. Air Air digunakan untuk bahan pelengkap pada pembuatan batu bata merah.

3.3 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang dilakukan melalui beberapa tahap dengan urutan: tahap persiapan, pembuatan batu bata merah, proses pembakaran, pengujian sampel meliputi uji konduktivitas termal dan uji kuat tekan, pengambilan data, pengolahan data dan analisa data. 3.3.1 Tahap Persiapan Mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian. Bahan-bahan penyusun dalam penelitian batu bata merah antara lain tanah liat, abu sampah, serbuk gergaji, dan abu sekam padi serta air. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: cangkul, ember, neraca/timbangan, saringan, cetakan, furnace/oven, jangka sorong, kikir, alat konduktivitas termal, commit to user dan alat kuat tekan.



3.3.2 Pembuatan Batu Bata Merah Tahap pembuatan adukan batu bata merah, yaitu mencampurkan tanah liat dan abu sampah dengan penambahan serbuk gergaji dan air secukupnya, hingga membentuk campuran yang homogen dengan persentase campuran tanah liat dan abu sampah (15%:85%) dengan serbuk gergaji antara 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. Adukan yang telah jadi dibiarkan selama 1jam. Adukan yang telah dieram selama 1jam atau lebih dicangkul diinjakinjak sambil diberi air sedikit demi sedikit hingga menjadi adonan yang siap cetak. Letakkan cetakan pada lantai dasar pencetakan yang permukaannya datar. Lantai dasar pencetakan ditaburi abu sekam padi agar dalam mencetak batu bata merah yang masih basah tidak menempel pada lantai dasar pencetakan. Masukkan bahan mentah tersebut kedalam cetakan batu bata merah yang telah dibasahi air, sambil ditekan-tekan hingga mengisi seluruh bidang cetakan, setelah benar-benar padat cetakan boleh dilepas atau diangkat pelan-pelan. Hasil cetakan tersebut diberi tanda sesuai dengan proporsi campurannya, dibagian permukaan atasnya ditaburi abu sekam padi agar tidak retak jika terkena sinar matahari langsung. Hasil cetakan batu bata merah yang masih mentah diangin-anginkan sampai kering. Batu bata merah yang telah kering, siap untuk proses pembakaran. Proses pembakaran menggunakan Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany dengan temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar 28oC sampai 900oC dengan kecepatan pembakaran 135oC/jam dan suhu penahan 3 jam. 3.3.3 Proses Pembakaran Proses pembakaran dalam penelitian ini menggunakan alat Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany di Laboratoriun Pusat MIPA UNS jurusan

Fisika. Langkah kerja alat Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany sebagai berikut: 1) Masukkan sampel yang akan dibakar. 2) Hubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC. commit to user 3) Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.



4) Tekan tombol T1 (temperatur pembakaran yang digunakan yaitu 900oC), kemudian tekan Enter. 5) Tekan tombol time 1a (waktu yang diperlukan dalam pembakaran), kemudian tekan Enter. 6) Tekan tombol time 1b (temperatur konstan=3 jam), kemudian tekan Enter. 7) Tekan tombol T2 (temperatur ruangan 28oC), kemudian tekan Enter. 8) Tekan tombol time start 9) Tekan tombol start

3.3.4 Pengujian Sampel Tahap pengujian dilakukan dengan menggunakan benda uji tiap sampelnya, yang meliputi pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat tekan. Adapun cara pengujian sebagai berikut: 3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal Alat yang digunakan yaitu Thermal Conductivity Measuring Apparatus seri HVS-40-200S merek Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang (silinder standar Cu: kR = 320 kcal/m jam0C). Cara pengujian: a. Mengatur kran masukan dan kran kecepatan alir masukan. Membuka kran sumber air ledeng ¼ putaran, tunggu hingga bak penampungan penuh. Membuka kran kecepatan alir hingga kecepatan berkisar antara skala 100150 m/s. b. Memasang sampel pada tempat sampel dengan ukuran diameter 40mm dan tebal 2mm: atas, dan diameter 40mm dan tebal 4mm: bawah. c. Menghubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC. Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power. d. Pengaturan/Pengesetan Temperatur. Mengakhiri seting temperatur dengan soft button ENTER. commit to user



e. Pembacaan Temperatur. Menunggu hingga tampilan nilai temperatur sama dengan nilai pengesetan temperatur. Setelah sama, tunggu hingga kestabilan kurang lebih 15 menit. mencatat masing-masing temperatur pada tiap posisi termokopel dengan memindahkan (memutar) saklar “Thermo Sell R”. Catatan: T1-T10 = temperatur tempat sampel T12 = temperatur air

3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan Alat yang digunakan yaitu Compresing testing machine merk control tipe C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN. Cara pengujian: a. Menyiapkan benda uji. b. Memasang alat compressor meter pada sampel sedemikian rupa sehingga sampel berada tepat ditengah-tengah commpressor meter. c. Meletakkan sampel pada alat compressor testing machine manual. Dimana ukuran harus disesuaikan dengan alat uji kuat tekan yaitu panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm. d. Mengunci panel hidrolik. e. Melepas compressor meter. f. Memompa compressor meter dalam keadaan stabil. g. Memulai menyalakan sistem uji kuat tekan. Caranya yaitu dengan menekan tombol, kemudian di kunci. h. Membaca hasil kuat tekan yang terjadi sampai sampel dalam kondisi retak, pada parameter alat uji kuat tekan (kN/mm). (Team asisten lab bahan, 2009)

commit to user



3.3.5 Diagram Kerja Gambar diagram penelitian sebagai berikut: Persiapan Bahan dan Alat yang akan digunakan Proses penghalusan bahan tanah liat, abu sampah, dan serbuk gergaji dengan cara disaring.

Proses pencampuran bahan Abu Sampah dan Tanah Liat dicampur secara merata dengan komposisi 15%:85% Abu sampah dan tanah liat yang dicampur secara homogen, dicampur lagi dengan serbuk gergaji dengan komposisi 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25% Pembuatan benda uji: 1. Silinder (d = 40 mm, t = 4 mm dan 2 mm) 2. Balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm.

Proses pengeringan

Proses Pembakaran dengan menggunakan Alat Noberthrem Furnace. Suhu pembakaran 900oC, Selesai o Hasil 135 Data kecepatan pembakaran C/jam dengan suhu penahan selama 3jam.

Pengujian sampel meliputi Uji Konduktivitas Termal dan Uji Kuat Tekan. Analisa Data

commit to user



3.3.6 Pengambilan Data Hasil data pada penelitian ini berupa nilai konduktivitas termal (kkal/ m jam 0C) dan nilai kuat tekan (N/mm2). a. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain: temperatur 0C (T1-T10), tebal sampel (La dan Lb ) dalam mm, jarak (mm). b. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain: panjang dan lebar sampel dalam mm, hasil uji maximum (N). 3.3.7 Pengolahan dan Analisa Data Pengolahan data dilakukan dengan bantuan software microsoft Excel yang diinterprestasikan dalam bentuk grafik. 3.3.7.1. Pengolahan data untuk konduktivitas termal Pertama parameter yang diperoleh dihitung

menggunakan rumus

seperti dibawah ini:

Setelah itu menghitung

dan

, karena sudah diketahui La=2mm,

Lb=4mm, LR=30mm, kR=320 kcal/m jam oC, maka dapat dihitung dengan rumus:

dan

disini merupakan gradien kemiringan dari tempat sampel yaitu

dan

dibuat grafik menggunakan bantuan software microsoft Excel

dengan hubungan temperatur dengan jarak. Dalam pengolahan data pada persamaan (2.14), sebelumnya menghitung dan

maka persamaan yang digunakan adalah: dan

Sehingga hasil pengolahan data untuk konduktivitas termal dapat dihitung dengan rumus pada persamaan (2.14) dibawah ini, commit to user



3.3.7.2. Pengolahan data untuk kuat tekan Mula-mula parameter yang diperoleh yaitu nilai tekanan atau hasil uji maximum dengan satuan Newton (N) kemudian dihitung luasnya L=pxl dalam satuan mm2. Kemudian hasil pengolahan data sudah bisa dapat dimasukkan dalam persamaan (2.15) yaitu:

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan memecahkan masalah yang diuraikan dalam bab sebelumnya, yaitu menentukan nilai konduktivitas termal dan menentukan nilai kuat tekan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah liat yang dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%, kemudian ditambahkan dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. Pembuatan batu bata merah tersebut

dilaksanakan di Desa Popongan

Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar. Penelitian ini dilakukan dengan dua pengujian, yaitu pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat tekan di Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta Laboratorium Fakultas Teknik UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan Agustus 2010 sampai dengan Desember 2010.

4.1 Pengujian Kualitas Batu Bata Merah Pengujian kualitas batu bata merah menggunakan cara NI-10 dengan berpedoman pada SII-0021-78. Hasil pengujian kualitas batu bata merah dengan penambahan 5%-25% serbuk gergaji diberi kode A(5%), B(10%), C(15%), D(20%), dan E(25%). Hasil penelitian ini meliputi pengujian konduktivitas termal, dan kuat tekan pada batu bata merah.

4.1.1 Hasil Pengujian Konduktivitas Termal Konduktivitas termal merupakan kriteria yang penting dalam bahan bangunan. Yang dimaksud konduktivitas termal dari batu bata merah adalah sifat bahan dan menunjukan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika gradien suhunya satu (Aklis Nur, 2006). Bahan yang mempunyai konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator. Nilai angka konduktivitas termal itu menunjukan berapa cepat kalor mengalir dalam bahan tersebut. Makin cepat commit to user 28



molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas termal bergantung pada temperatur. (Abdul Kadir A dkk, 2010). Bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan sampel uji yaitu tanah liat, abu sampah, dan serbuk gergaji. Semua bahan tersebut bersifat osilator panas. Dibawah ini merupakan gambar grafik hubungan antara komposisi sampel (%)

Konduktivitas Termal (kcal/m jam C)

dengan nilai konduktivitas termal (kcal/m jamoC).

0.3 0.25 0.2 0.15

0.1 0.05 0 0

5

10

15

20

25

30

Komposisi Sampel (%) Gambar 4.1 Hubungan antara komposisi sampel dan nilai konduktivitas termal

Dari Perhitungan didapatkan nilai konduktivitas

maximum yaitu

(0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06 ± 0,01) 10-4 kcal/ms0C pada saat persentase 5%, dan nilai konduktivitas termal minimum yaitu (0,07±0,01) kcal/m jamoC atau (0,02± 0,01) 10-4 kcal/ms0C pada saat persentase 15%. Pada gambar 4.1 dapat dijelaskan bahwa dari hasil penelitian konduktivitas termal pada sampel uji, nilai konduktivitas termal tiap persentase berbeda. Nilai konduktivitas suatu bahan dipengaruhi oleh laju aliran panas dan temperatur dari sampel uji. Nilai konduktivitas termal sampel uji maximum disebabkan karena user besar kemampuan sampel uji semakin besar laju aliran panascommit maka to semakin



menghantarkan panas, akan tetapi semakin kecil sampel uji menyimpan panas. Sedangkan nilai konduktivitas termal minimum disebabkan karena semakin kecil laju aliran panas maka semakin kecil sampel uji menghantarkan panas, akan tetapi semakin besar sampel uji menyimpan panas. Dari grafik di atas terdapat nilai konduktivitas termal minimum, hal tersebut terjadi karena kemungkinan dipengaruhi oleh struktur karakteristik material atau bahan dan komposisi bahan. Apabila dibandingkan dengan nilai konduktivitas termal pada batu bata merah biasa yaitu 0,84 Joule/msoC atau 2,0x10-4 kcal/ms0C (Giancoli, 1999) maka nilai konduktivitasnya sangat kecil. Sedangkan apabila dibandingkan dengan nilai konduktivitas termal udara yaitu 0,05x10-4 kcal/ms0C (Giancoli, 1999) maka nilai konduktivitas maximum lebih kecil. Jadi dalam penelitian ini terdapat nilai konduktivitas minimum pada saat persentase 15% campuran serbuk gergaji.

4.1.2

Hasil Pengujian Kuat Tekan Pengujian kuat tekan menggunakan alat yaitu Compresing testing machine

merk control tipe C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN. Nilai kuat tekan pada batu bata merah ini menandakan seberapa kuat permukaan batu bata merah menerima tekan dari atas. Pengujian kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk gergaji 5% sampai 25% dilakukan dengan 5 benda uji untuk masing-masing kode dengan hasil pengujian seperti terlihat pada Tabel 4.2. Pengujian kuat tekan menggunakan persamaan 2.15 yaitu: . Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji maksimum dan Luas bidang tekan.

commit to user



Selanjutnya hasil pengujian kuat tekan ditunjukan dalam grafik di bawah ini:

Kuat Tekan (N/mm2)

70 60 50 40 30 20 10 0 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Komposisi Sampel (%)

Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah

Dari gambar 4.2 di atas menunjukan batu bata merah dengan penambahan abu sampah dan tanah liat dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%, dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% mengalami penurunan nilai kuat tekan dari 59,8N/mm2 sampai 36,3N/mm2. Nilai kuat tekan maximum yaitu 59,8N/mm2, dan nilai kuat tekan minimum yaitu 36,3N/mm2. Jadi semakin banyak persentase campuran serbuk gergaji, maka semakin kecil nilai kuat tekan yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan batu bata merah yang dihasilkan dalam penelitian ini menggunakan campuran serbuk gergaji yang mempunyai kadar silika sebanyak 0,4%. Dimana pengaruh silika antara lain mengurangi kekuatan tekan dan mengurangi keplastisan. Sifat plastis ini penting agar tanah dicetak dengan mudah, dikeringkan tanpa susut, retak-retak maupun melengkung. commit to user



Disamping itu, serbuk gergaji juga mempermudah dalam pembentukan pori-pori. Apabila kerapatan pori-pori kecil maka kuat tekan menjadi besar, sebaliknya apabila kerapatan pori-pori besar maka kuat tekan menjadi kecil. Dalam artian, ikatan antar molekul kurang kuat. Dalam hal ini berkaitan dengan komposisi sampel dan pori-pori adalah semakin banyak komposisi sampel maka semakin besar pori-pori yang dihasilkan karena serbuk gergaji sangat mudah terbakar pada saat proses pembakaran. Hasil pengujian kuat tekan batu bata dengan penambahan serbuk gergaji tidak sesuai dengan NI-10. Dengan demikian serbuk gergaji yang diperbolehkan yaitu pada persentase 5% karena tergolong kelas 250 ke atas dalam standart SII0021-78.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V PENUTUP

5.1. Simpulan 1. Hasil pengujian konduktivitas termal yaitu Komposisi 5% 10% 15% 20% 25%

Konduktivitas Termal (kcal/m jamoC) 0,24±0,01 0,14±0,01 0,07±0,01 0,13±0,01 0,18±0,01

2. Hasil Pengujian kuat tekan yaitu Komposisi 5% 10% 15% 20% 25%

Kuat Tekan (N/mm2) 3,63±0,03.10-6 4,17±0,03.10-6 4,55±0,03.10-6 5,45±0,03.10-6 5,98±0,03.10-6

5.2. Saran Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang di peroleh, maka diperlukan pula saran-saran untuk penelitian lebih lanjut, sebagai berikut: 1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai penambahan variasi persentase abu sampah sebagai bahan tambah atau bahan campuran selain batu bata merah, seperti paving block maupun beton. 2. Perlu adanya pengujian lanjut seperti kandungan kadar garam, density, susut kering, susut bakar, nilai serap air dan lain-lain. 3. Perlu adanya penelitian lanjut untuk memperbanyak data pada komposisi 10%-15%. 4. Perlu adanya pembuatan sampel lebih atau dua kali dari pembuatan sampel awal agar data yang didapatkan cukup banyak. commit to user 33

Disusun Oleh : FENY INDRARINI WULANDARI M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

Recommend Documents