FIS

PEMANFAATAN KULIT KERANG DAN RESIN EPOKSI TERHADAP KARAKTERISTIK BETON POLIMER

TESIS

Oleh

SHINTA MARITO SIREGAR 077026026/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

PEMANFAATAN KULIT KERANG DAN RESIN EPOKSI TERHADAP KARAKTERISTIK BETON POLIMER

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

SHINTA MARITO SIREGAR 077026026/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009


Judul Tesis

Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi

: PEMANFAATAN KULIT KERANG DAN RESIN EPOKSI TERHADAP KARAKTERISTIK BETON POLIMER : Shinta Marito Siregar : 077026026 : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Drs. Anwar Dharma S, MS) Ketua

Ketua Program Studi,

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc)

(Drs. H. Perdamean S, M.Si. APU) Anggota

Direktur,

(Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)

Tanggal lulus : 3 Juni 2009


Telah diuji pada Tanggal : 3 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua

: Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS

Anggota

: 1. Drs. Perdamean Sebayang, M. Si. APU 2. Dra. Justinon, MS 3. Prof. Dr. M. Zarlis, M. Sc 4. Drs Tenang Ginting, M.S


ABSTRAK

Telah dibuat beton alternatif tanpa semen dengan menggunakan komposisi bahan baku, yaitu kulit kerang 66,67 – 83,33 % (volume), pasir silika 16,67 – 33,33 % (volume) dan 5 – 20 % (volume) resin epoksi, beton dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC tekanan 1 atm. Proses pre-treatment cangkang kerang yaitu terlebih dahulu dibersihkan, dibakar pada suhu 700 0C selama 2 jam dan dihaluskan dengan menggunakan alat mortar sehingga dihasilkan serbuk sebagai subtitusi semen konvensional. Serbuk kulit kerang mengandung senyawa kimia yang bersifat pozzolan, yaitu mengandung zat kapur (CaO), alumina dan senyawa silika sehingga berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku beton alternatif. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kualitas beton optimum diperoleh pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan 20 % (volume) resin epoksi dengan waktu pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC. Karakteristik dari beton yang dihasilkan pada kondisi tersebut, antara lain: densitas = 2,716 g/cm3, penyerapan air = 0,4 %, penyusutan = 1,29 %, konduktivitas termal = 0,339 w/moK, kuat tekan = 56,9 MPa, kuat patah = 34 MPa dan kuat tarik = 7,46 MPa. Analisis ketahanan api beton yaitu mengalami degradasi sebesar 22,67 % dengan asumsi kondisi nilai kekuatan tekan sebelum pembakaran sebesar 56,9 MPa dan setelah pembakaran menjadi 44 MPa. Berdasarkan analisa uji ketahanan asam dari beton setelah perendaman dengan 5 % Na2SO4 selama 7 - 56 hari terjadi perubahan massa sebesar 0,15 -1,35 % dan kuat tekan meningkat sekitar 7 – 8 %. Sedangkan perendaman dengan 5 % H2SO4 selama 7 - 56 hari terjadi perubahan massa sebesar 0,25 -1,60 % dan kuat tekan terdegradasi sekitar 10 – 11 %. Analisa struktur mikro dengan SEM menunjukkan bahwa rongga di dalam beton terdistribusi tidak merata dengan ukuran rongga sekitar 5 - 40 µm dan gumpalan resin epoksi sekitar 20 µm. Sedangkan bentuk partikel pasir dan serbuk kulit kerang tidak terlihat batas butirnya. Kata kunci: Kulit kerang, epoxy, beton alternatif, perendaman asam, SEM


ABSTRACT

Have been made an alternative concrete without cement by using the composition of raw material there are clamshell 66.67 – 83.33 % (volume), silica sand 16.67 – 33.33 % (volume) and 5 - 20 % (volume) epoxy resin, concrete dried by during 8 hours at temperature 60 oC and pressure 1 atm condition. The pre-treatment process of clamshell that is cleaned, calcinations at 700 0 C during 2 hours and grinding by using mortar so that yielded powder as conventional cement substituting. Powder of clamshell contains the chemical compositions having the character such as pozzolan that is calcareous (CaO), alumina and silica so that have potency to be used as concrete alternative. Result of examination indicate that the quality of optimum concrete obtained at composition 80 % (volume) powder of clamshell and 20 % (volume) epoxy resin with the ageing time during 8 hours at temperature 60oC. The characteristics from concrete yielded at that condition, namely: density = 2.716 g/cm3, water absorption = 0.4 %, shrinkage = 1.29 %, thermal conductivity = 0.339 w / mK, compressive strength= 56.9 MPa, flexural strength = 34 MPa, and tensile strength = 7.46 MPa. The analyses for fire resistance that is degrades to 22.67 % with the assumption condition of compressive strength value before combustion equal to 56.9 MPa and after combustion become 44 MPa. Based on acid resistance test after soaking by 5 % Na2So4 during 7 - 56 days have the mass change equal to 0,15 1,35 % and compressive strength increase to 7 - 8%. While for soaking by 5 % H2So4 during 7 - 56 days have the mass change equal to 0,25 - 1,60 % and compressive strength degraded to 10 - 11 %. The microstructure analysis by SEM indicates that the cavity in concrete is not homogen with the size of cavity about 5 40 µm and lump of epoxy resin about 20 µm. Keywords: Clamshell, epoxy, alternative concrete, acid soaking, SEM


KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karuniaNya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, DTH & H, Sp.A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Si, Sekretaris Program Studi Fisika, Dr. Nasir Saleh, M.Eng, beserta seluruh staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tidak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya saya ucapkan kepada Drs. Anwar Dharma S, MS selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan kepercayaan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Prof. Perdamean Sebayang, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing saya hingga selesainya penelitian ini. Terima kasih yang tulus juga saya ucapkan atas doa dan dukungan yang selalu menjadi penyemangat bagi saya untuk menyelesaikan tesis ini, kepada Asma, Dina, Yunita, imay, ety, bang halim, teman-teman FORSIKAMUS-5 Medan, teman-teman angkatan 2007, adik-adik di UKMI Al-Falak FMIPA USU, kakak dan teman-teman di Universitas Ruhiyah yang selalu membuat penulis ingin lebih baik lagi. Dan akhirnya untuk yang teristimewa Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu menjadi pelabuhan hati saya, Drs. H. Gong Matua Siregar dan Hj. Sitiorno Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Harahap, kakak-kakak Yanti-Dafi, Mitha-Harun, Ida-Helmi, Dina-Faisal, si bungsu Hasnan serta ponakan-ponakan yang selalu mampu membuat suasana ceria Difa, Naswa, Raisan, Afra, Faris dan Hasyemi. Akhir kata saya berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, walaupun saya menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangannya.

Medan, Juni 2009 Penulis

Shinta Marito Siregar, S.Si


RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama

: Shinta Marito Siregar

Tempat/tanggal lahir : Medan/23 September 1982 Agama

: Islam

Orangtua Ayah : Drs. H. Gong Matua Siregar Ibu

: Hj. Sitiorno Harahap

Alamat rumah

: Jl. Selamat No. 165 Medan

Telepon/hp

: (061)7864479/08126518978

e-mail

: [email protected]

DATA PENDIDIKAN

SD

: SD Inpres No. 064029

Tamat: 1995

SMP

: SMP Negeri-3 Medan

Tamat: 1998

SMA

: SMA Negeri-5 Medan

Tamat: 2001

S-1 Fisika

: FMIPA Universitas Sumatera

Tamat: 2007

Utara S-2 Fisika

: Program Studi Magister Fisika

Tamat: 2009

Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara


DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ..................................................................................................

i

ABSTRACT .................................................................................................

ii

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

iii

RIWAYAT HIDUP .....................................................................................

v

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

vi

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

x

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

xi

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

xiv

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

Hipotesis ........................................................................

4

1.6

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

4

TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................

6

2.1

Beton .............................................................................

6

2.1.1

Kelebihan dan Kekurangan Beton .....................

6

2.1.1.1

6

BAB II

Kelebihan ..........................................


2.1.1.2

Kekurangan .......................................

7

2.2

Beton Polimer ................................................................

10

2.3

Polimer ..........................................................................

11

2.3.1

Pembagian Polimer Berdasarkan Kegunaannya .

11

2.3.2

Pembagian Polimer Berdasarkan Sumbernya .....

12

2.3.3

Pembagian Polimer Berdasarkan Strukturnya ....

13

2.3.4

Tipe Polimer .....................................................

14

2.4

Resin Epoksi ..................................................................

16

2.5

Kulit Kerang ..................................................................

18

2.6

Karakterisasi Beton ........................................................

19

2.6.1

Densitas .............................................................

20

2.6.2

Penyerapan Air ..................................................

20

2.6.3

Penyusutan ........................................................

21

2.6.4

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

21

2.6.5

Kuat Tekan ........................................................

22

2.6.6

Kuat Tarik .........................................................

22

2.6.7

Kuat Patah .........................................................

23

2.6.8

Ketahanan Api ...................................................

23

2.6.9

Ketahanan Kimia ...............................................

24

2.6.10 Scanning Electron Microscope (SEM) ...............

24


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ...............................................

26

3.1

Lokasi Penelitian ............................................................

26

3.2

Bahan Baku dan Peralatan ..............................................

26

3.2.1

Bahan Baku .......................................................

26

3.2.2

Peralatan ............................................................

26

3.3

Variabel dan Parameter ..................................................

27

3.4

Diagram Alir Pembuatan Beton Polimer .........................

28

3.5

Preparasi Sampel Beton ..................................................

28

3.6

Pengujian Beton .............................................................

32

3.6.1

Densitas .............................................................

32

3.6.2

Penyerapan Air ..................................................

34

3.6.3

Penyusutan ........................................................

34

3.6.4

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

35

3.6.5

Kuat Tekan ........................................................

37

3.6.6

Kuat Tarik .........................................................

39

3.6.7

Kuat Patah .........................................................

40

3.6.8

Ketahanan Api ...................................................

41

3.6.9

Ketahanan Kimia ...............................................

42

3.6.10

Scanning Electron Microscope (SEM) ...............

43


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................

45

4.1

Densitas ..........................................................................

45

4.2

Penyerapan Air ...............................................................

48

4.3

Penyusutan ......................................................................

50

4.4

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

52

4.5

Kuat Tekan .....................................................................

54

4.6

Kuat Tarik .......................................................................

57

4.7

Kuat Patah ......................................................................

60

4.8

Ketahanan Api ................................................................

62

4.9

Ketahanan Kimia ............................................................

64

4.10 Scanning Electron Microscope (SEM) ............................

71

KESIMPULAN DAN SARAN ................................................

73

5.1

Kesimpulan .....................................................................

73

5.2

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

74

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

75

BAB V


DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

2.1

Komposisi kimia serbuk kulit kerang .....................................

19

2.2

Komposisi bahan baku pembuatan beton dengan 5 % (volume) resin epoksi ............................................................

30


30


31


31

Data hasil pengukuran besaran-besaran untuk menentukan daya hantar panas dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60°C .....................................................................

53

3.2

3.3

3.4

4.1


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman

2.1

Kulit kerang ..........................................................................

19

2.2

Skema pengujian konduktivitas termal dengan less method ...

22

2.3

Skema prinsip dasar SEM .....................................................

25

3.1

Diagram alir pembuatan beton polimer .................................

28

3.2

Prinsip penimbangan massa benda di dalam air .....................

33

3.3

Skema pengujian konduktivitas termal dengan less method ...

35

3.4

Pengujian kuat tekan dengan alat Universal Testing Mechine (UTM) ..................................................................................

37

Pengujian kuat tarik dengan alat Universal Testing Mechine (UTM) ..................................................................................

39

Pengujian kuat patah dengan alat Universal Testing Mechine (UTM) ..................................................................................

40

3.7

Foto alat ukur Scanning Electron Microscope (SEM) ............

43

4.1

Hubungan antara densitas terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................

46

Hubungan antara penyerapan air terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................

48

3.5

3.6

4.2

4.3

4.4

Hubungan antara penyusutan terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ Hubungan antara temperatur terhadap waktu untuk menentukan

50


4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

T1, T2 dan dT/dt dari beton dengan komposisi serbuk 80 % kulit kerang dan 20 % resin epoksi (dalam % volume) yang dikeringkan selama 8 jam 60°C .............................................

52

Hubungan antara kuat tekan terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................

55

Hubungan antara kuat tarik terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................

58

Hubungan antara kuat patah terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................

60

Hubungan antara kuat tekan beton setelah dikenai nyala api sebagai fungsi waktu (dalam orde menit) dengan penambahan resin epoksi sebesar 5-20 % (volume) ...................................

63

Hubungan antara perubahan massa terhadap waktu perendaman (menggunakan konsentrasi larutan 5 %Na2SO4) yang dilakukan pada beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60°C .............................................................................

65

4.10

Hubungan antara perubahan massa terhadap waktu perendaman (menggunakan konsentrasi larutan 5 % H2SO4) yang dilakukan pada beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60°C ... 66

4.11

Hubungan antara kuat tekan terhadap waktu perendaman (hari) dari beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60°C menggunakan konsentrasi larutan 5 % Na2SO4 ...............................................................

67


4.12

4.13

Hubungan antara kuat tekan terhadap waktu perendaman (hari) dari beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60°C menggunakan konsentrasi larutan 10 % H2SO4 ....

69

Foto SEM dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60°C dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan 20 % (volume) resin epoksi ...................................................

71


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

A

Data pengukuran densitas ........................................................

78

B

Data pengukuran penyerapan air .............................................

80

C

Data pengukuran penyusutan ...................................................

82

D

Data pengukuran konduktivitas termal ....................................

84

E

Data pengukuran kuat tekan ...................................................

87

F

Data pengukuran kuat tarik .....................................................

89

G

Data pengukuran kuat patah ....................................................

91

H

Data pengukuran kuat tekan setelah pembakaran .....................

93

I

Data pengukuran perubahan massa akibat bahan kimia ............

95

J

Data pengukuran kuat tekan akibat bahan kimia ......................

98


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Secara umum bahwa pertumbuhan dan perkembangan industri kontruksi di Indonesia cukup pesat. Hampir 60 % material yang digunakan dalam pekerjaan kontruksi adalah beton (concrete) yang dipadukan dengan baja (composite) atau jenis lainnya. Konstruksi beton dapat dijumpai dalam pembuatan gedung-gedung, jalan, bendungan, saluran air dan lain-lain. Konstruksi beton dapat dibagi menjadi dua bagian berdasarkan fungsinya, yaitu kontruksi bawah dan atas (Mulyono, 2003).

Material bangunan dalam satu kesatuan struktur, selain dirancang untuk memikul beban juga dirancang untuk menghadapi pengaruh alami lingkungan serta pengaruh sifat penggunaannya. Beton sebagai material bangunan harus memenuhi kriteria kekuatan dan daya tahan atau keawetan. Beton merupakan campuran antara semen portland atau semen hidrolik lainnya, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan campuran tambahan membentuk massa padat (Departemen Pekerjaan Umum, 1989). Bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung, berfungsi untuk mengubah sifatsifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu dan menghemat biaya. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Bahan-bahan limbah disekitar lingkungan dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan dalam campuran beton. Hal tersebut dapat memberikan alternatif untuk memanfaatkan limbah-limbah yang tidak termanfaatkan, seperti kulit kerang. Dengan optimalisasi pemanfaatan limbah kulit kerang ini diharapkan akan mengurangi limbah yang mencemari lingkungan dan memberikan nilai tambah tersendiri.

Dalam penelitian ini digunakan kulit kerang, sebagai bahan baku utama dalam pembuatan beton, sehingga bermanfaat dan dapat menurunkan biaya operasional pembuatannya. Kerang sebagai sumber protein dan merupakan jenis makanan bersumber dari laut cukup berlimpah, tentunya jumlah kulitnya juga akan sebanding. Selama ini kulit kerang hanya dibuang dan sebagian dari beberapa jenis kerang tertentu kulitnya dikomersilkan untuk bahan dekorasi atau hiasan rumah.

Kulit kerang terlebih dahulu dibersihkan, dibakar dan dihaluskan untuk dijadikan serbuk. Serbuk kulit kerang mengandung senyawa kimia yang bersifat pozzolan yaitu mengandung zat kapur (CaO), alumina dan senyawa silika sehingga sesuai digunakan sebagai bahan baku beton.

Agar beton lebih efisien dalam pembuatannya dan dapat ditingkatkan kekuatannya maupun ketahanannya maka perlu ditambahkan resin polimer sebagai matriks kedalam campuran bahan baku beton. Disamping itu penggunaan bahan polimer dapat mempercepat waktu pengerasannya, beton jenis ini disebut beton polimer (polymer concrete). Resin polimer yang dipakai dalam penelitian ini adalah Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

resin epoksi yang merupakan resin termoset. Bentuk resin epoksi sebelum pengerasan berupa cairan seperti madu dan setelah pengerasan akan berbentuk padatan yang sangat getas.

1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah peneliti ingin mengetahui bagaimana efek pemanfaatan kulit kerang dan resin epoksi dengan perbandingan komposisi antara pasir dan serbuk kulit kerang (1:2; 1:3; 1:4; 1:5) dan komposisi resin epoksi (5%, 10%, 15%, 20%) dari total berat pasir dan serbuk kulit kerang, terhadap karakteristik beton polimer, yang meliputi densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia, dan analisis mikrostruktur dengan menggunakan SEM.

1.3 Batasan Masalah 1

Pembuatan beton polimer dengan perbandingan komposisi antara pasir dan serbuk kulit kerang (1:2; 1:3; 1:4; 1:5) dan komposisi resin epoksi (5%, 10%, 15%, 20%) dari total berat pasir dan serbuk kulit kerang

2

Pengujian karakteristik beton polimer, yaitu densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia, dan analisis mikrostruktur dengan menggunakan SEM.


1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh penambahan kulit kerang dan resin epoksi dalam pembuatan beton polimer terhadap karakterisasinya, seperti densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia, dan analisis mikrostruktur dengan menggunakan SEM. 2. Mengetahui komposisi terbaik dalam pembuatan beton polimer dengan memanfaatkan kulit kerang dan resin epoksi

1.5 Hipotesis Dalam pembuatan beton polimer, selain bahan baku pasir dapat digunakan kulit kerang sebagai agragat dan resin epoksi sebagai pengikat, sehingga dapat dihasilkan beton polimer yang memiliki kuat tekan lebih tinggi, lebih tahan asam dan lebih tahan api. Variasi komposisi pasir, kulit kerang dan resin epoksi akan memberikan pengaruh terhadap karakteristik beton yang signifikan.

1.6 Manfaat Penelitian Diharapkan dengan penelitian ini dapat diketahui efek dari pemanfaatan serbuk kulit kerang sebagai agregat dan resin epoksi sebagai pengikat pada pembuatan beton polimer terhadap karakteristiknya, seperti densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

ketahanan kimia, dan analisis mikrostruktur dengan menggunakan SEM, dalam rangka pemanfaatan limbah dan menurunkan biaya produksi. Disamping itu diharapkan penelitian ini juga dapat menjadi literatur bagi civitas akademik yang ingin mengetahui dan meneliti tentang beton polimer.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Beton adalah bahan konstruksi yang berbasis perekat semen, sedangkan agregatnya berupa pasir dan batu atau kerikil. Beton pada umumnya banyak dipergunakan dalam bidang konstruksi pembangunan rumah, gedung, jembatan, konstruksi jalan dan lain-lain (Amirudin et al, 1982). Dalam keadaan yang mengeras, beton bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur atau semata-mata untuk tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil dekoratif yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus, misalnya dengan menampilkan agregatnya, yaitu agregat yang mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan dibagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya.

2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan Beton 2.1.1.1 Kelebihan Secara umum kelebihan beton adalah: 1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan kontruksi 2. Mampu memikul beban yang berat


3. Tahan terhadap temperatur yang tinggi 4. Biaya pemeliharaan yang kecil

2.1.1.2 Kekurangan Secara umum kekurangan beton adalah: 1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah 2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi 3. Berat 4. Daya pantul suara yang besar 5. Proses pengerasannya cukup lama 6. Tidak tahan terhadap lumut atau kelembaban tinggi yang menyebabkan beton cepat rapuh (Calvelri L. et al, 2003)

Karakteristik beton yang umum ada di pasaran adalah memiliki densitas ratarata 2000 - 2500 kg/m3, kuat tekan bervariasi dari 3 – 50 MPa (Ergul Yassar et al, 2003). Bila dilihat dari nilai densitas maka beton sekarang ini tergolong cukup berat, sehingga untuk satu panel beton berukuran 240 x 60 x 6 cm memiliki bobot sekitar 100 - 125 kg, sehingga untuk mengangkatnya baik pada waktu pengangkutan ataupun instalasinya memerlukan tenaga lebih dari 3 orang atau memerlukan alat bantu berat (Ergul Yassar et al, 2003). Terdapat beberapa parameter yang paling mempengaruhi kekuatan beton, yaitu kualitas semen, proporsi semen terhadap campuran, kekuatan dan kebersihan Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

agregat. Disamping itu interaksi atau adhesi antara pasta semen dengan agregat, proses pencampuran dan pemadatan juga turut mempengaruhi kekuatan beton. Pada beton diharapakan tidak mengandung klorida > 0,15 % dalam beton yang diekspos dan 1 % bagi beton yang tidak diekspos (Nawy et al, 1985). Beton dapat juga dicampur dengan bahan lain seperti komposit atau bahan lain sesuai dengan perilaku yang akan diberikan terhadap beton tersebut, sehingga berdasarkan berat, material pembentuknya dan kegunaan strukturnya beton dapat dibedakan menjadi: 1. Beton Ringan Beton ringan adalah beton yang mengandung agregat ringan dan mempunyai masa kering udara mengacu pada standard ASTM C-567 dan densitas tidak lebih dari 1.900 kg/m3 (Mulyono, 2003) atau berdasarkan kepentingan penggunaannya strukturnya berkisar antara 1440 – 1850 kg/m3, dengan kekuatan tekan umur 28 hari lebih besar dari 17,2 Mpa. Argregat yang digunakan umumnya merupakan hasil pembakaran shale, lempung, slates, residu slag, residu batu-bara dan banyak lagi hasil pembakaran vulkanik (Holm, 1994). 2. Beton Berat Beton berat adalah beton yang dihasilkan dari agregat yang mempunyai berat isi lebih besar dari beton normal atau lebih dari 2.400 kg/m3. Beton yang mempunyai berat yang tinggi ini biasanya digunakan untuk kepentingan tertentu seperti menahan radiasi, menahan benturan dan lainnya. Beton berat Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

ini digunakan jika masalah ruang tidak menjadi hambatan. Untuk menghasilkan beton berat digunakan agregat yang mempunyai berat jenis yang besar, biasanya lebih dari 4 dibandingkan dengan agregat biasa dengan berat jenis 2,6. Agregat yang mempunyai berat jenis yang besar, seperti barium sulfat yaitu 4,1 atau agregat alam dengan bahan lainnya seperti biji besi, magnetit, limonite, hermatite, ilmenite (FeTiO3), sebagai agregat halus dan goethite beton yang dihasilkan menggunakan biji besi dapat mencapai 3000 – 3.900 kg/m3 (Neville, 1981). 3. Beton Massa Dinamakan beton massa karena digunakan untuk pekerjaan beton yang besar dan masif misalnya untuk bendungan, kanal, pondasi jembatan dan lain-lain. 4. Ferro Cement Adalah bahan gabungan yang diperoleh dari campuran beton dengan tulangan kawat ayam atau kawat yang dianyam. Beton jenis ini akan mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dan daktail, serta lebih waterproofing. 5. Beton Serat Merupakan campuran beton ditambah serat, bahan serat dapat berupa serat asbestos, serat plastik atau poly propylene dan potongan kawat baja. Kelemahannya sulit

dikerjakan

sedangkan

kelebihannya

antara

lain

kemungkinan terjadi segregasi kecil, daktail dan tahan benturan (Moncrief, 1983).


6. Beton Siklop Beton jenis ini menggunakan agregat yang besar-besar, sampai dengan 20 cm, digunakan untuk pekerjaan beton massa. 7. Beton Hampa Beton hampa adalah beton yang air sisa dari proses hidrasinya sekitar 50 % disedot keluar setelah beton mengeras. 8. Beton Polimer Polimer merupakan bahan tambah yang baru dalam pembuatan beton sehingga menghasilkan kekuatan beton yang tinggi dan waktu pengerasan yang cepat. Beton dengan kekuatan tinggi ini biasanya diproduksi dengan menggunakan polimer yang berupa resin dan pengeras sebagai bahan tambahan.

2.2 Beton Polimer Beton polimer (polymer concreate) adalah material komposit, dimana bindernya terdiri dari polimer sintesis organik atau dikenal sebagai beton resin. Beton resin dengan binder polimer seperti thermoplastik atau disebut thermosetting polimer dan mineral fillernya dapat berupa aggregate, gravel dan crushed stone. Keunggulan beton polimer antara lain, kekuatannya tinggi, tahan terhadap kimia dan korosi, penyerapan air rendah dan stabilitas pemadatan tinggi dibanding beton portland konvensional. Proses pengerasan pada beton semen portland untuk menghasilkan kondisi terbaik biasanya 28 hari, sedangkan dengan beton polimer Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

dapat dipersingkat hanya beberapa jam saja. Penambahan polimer pada beton tanpa semen adalah untuk meningkatkan sifat-sifat beton, memperpendek waktu proses pabrikasinya, tentunya biaya operasional dan aplikasi khususnya. Produk beton polimer antara lain dapat digunakan sebagai pondasi galangan kapal, tangga, sanitari, lantai, panel, bangunan komersial, pemipaan, skid resistant overlays in highways dan lain-lain.

2.3 Polimer Polimer (poly = banyak, meros = bagian) adalah molekul raksasa yang biasanya memiliki bobot molekul tinggi dan dibangun dari pengulangan unit-unit. Molekul sederhana yang membentuk unit-unit ulangan ini dinamakan monomer. Sedangkan reaksi pembentukan polimer dikenal dengan istilah polimerisasi. Polimer digolongkan menjadi dua macam, yaitu polimer alam seperti pati, selulosa, sutra dan polimer sintetik seperti polimer vinil. Polimer sangat penting karena dapat menunjang tersedianya pangan, sandang, transportasi dan komunikasi (serat optik).

2.3.1 Pembagian Polimer Berdasarkan Kegunaannya Berdasarkan kegunaannya polimer digolongkan atas: 1. Polimer komersial (commodity polymers) Polimer ini dihasilkan di negara berkembang, harganya murah dan banyak dipakai dalam kehidupan sehari hari. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Contoh: polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PVC), melamin formaldehid 2. Polimer teknik (engineering polymers) Polimer ini sebagian dihasilkan di negara berkembang dan sebagian lagi di negara maju. Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik. Polimer ini banyak dipakai dalam bidang transportasi seperti mobil, truk, pesawat udara, bahan bangunan pipa ledeng, barang-barang listrik dan elektronik seperti mesin bisnis, komputer, mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi. Contoh: nylon, polikarbonat, polisulfon dan polyester 3. Polimer fungsional (functional polymers) Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat untuk tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil. Contoh : kevlar, nomex, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, biopolymer

2.3.2 Pembagian Polimer Berdasarkan Sumbernya Berdasarkan asal atau sumbernya polimer dapat diklasifikasikan atas: 1. Polimer Alam, yaitu: a. Tumbuhan

: karet alam, selulosa

b. Hewan

: wool, sutera

c. Mineral Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

2. Polimer Sintetik a. Hasil polimerisasi kondensasi Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang disertai dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3). Contoh : Alkohol + asam

ester + air

HOCH2CH2OH + HO C (CH2)2CO H + H2O O

O

b. Hasil polimerisasi adisi Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer. Contoh : H n H2C = CH

CH2

n

Cl vinilklorida

C Cl

polivinilklorida (PVC)

2.3.3 Pembagian Polimer Berdasarkan Strukturnya Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas: 1. Polimer linear Polimer linear terdiri dari rantai panjang yang dapat mengikat gugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut dan dalam Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahan yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas. Contoh : Polietilena, polivinil klorida PVC, polimetil metakrilat PMMA, Lucite, Plexiglas atau perspex, poliakrilonitril orlon atau creslan dan nylon 66 2. Polimer bercabang Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabangan pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. 3. Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network) Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapat antara rantai, seperti digambarkan pada gambar berikut. Bahan ini biasanya digembungkan oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketidaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari struktur jaringan. Makin besar persen sambung-silang (cross-links) makin kecil jumlah penggembungannya. Jika derajat sambung-silang cukup tinggi, polimer dapat menjadi kaku, titik leleh tinggi, padat yang tak dapat digembungkan, misalnya intan.

2.3.4 Tipe Polimer Ada tiga tipe polimer yang ketiganya secara umum disebut sebagai resin. 1. Thermoplastik Thermoplastik adalah yang bisa dipanaskan secara reversibel artinya polimer jenis ini bisa diolah kembali dengan kata lain bahan akan meleleh jika Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

dipanaskan dan dapat ditekan atau ditransfer dari tempat pemanasan ke cetakan, jika didinginkan bahan akan mengeras kembali hingga mempunyai bentuk sesuai dengan cetakan. Bahan ini dapat dipanaskan lagi dan dapat didaur ulang. Bahan thermoplastik diperoleh dengan polimerisasi adisi. Sifat dari thermoplastik adalah dapat berbentuk semikristalin dengan ikatan atomnya terjadi secara Van der Wals. Dibandingkan dengan bahan thermoseting, thermoplastik lebih tangguh, umur pemakaian lebih panjang, proses pembentukan atau fabrikasi yang pendek, dapat dipanaskan dan dibentuk. Jenis-jenis bahan thermoplastik yang populer digunakan dalam pembuatan benda-benda teknik dipasaran, yaitu: polypropylene (PP), polyethyelene (PE), polyvinyl chlorida (PVC), polyvinyl acetate (PVAC), polystyrene (PS), polyamide (PA), polyester (PET), polycarbonate (PC) dan polyacetate. 2. Thermoset Thermoset adalah polimer yang dibentuk melalui proses polimerisasi kondensasi, bahan plastik yang tidak dapat dilunakan kembali atau dibentuk kembali ke keadaan sebelum mengalami pengeringan, bahan ini mempunyai sifat-sifat: mempunyai struktur amorf, tidak bisa meleleh, tidak bisa didaur ulang, atom-atomnya berikatan kuat sekali, tidak bisa mengalami pergeseran rantai, dapat dibentuk dengan proses injeksi pada cetakan panas. Jenis-jenis thermoset: phenol-formaldehyde (PF), aminoplasts, epoxy resin (ER), usaturated polyester, polyurethane (PU), phenol-aralkyl (xyloks), Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

bismalleimides (BMI), polymides (PI), polystyryl pyridine (PSP) , polyphennylene-quinoxxialine (PPQ) dan sebagainya. 3. Elastomer Elastomer adalah jenis polimer yang tidak dimasukan dalam kelompok thermoplastik atau thermoset. Elastomer biasa juga dikenal sebagai karet yang merupakan bahan polimer yang mempunyai sifat khusus, yaitu memiliki rantai linier tidak mengkristal dan mempunyai sifat deformasi yang sangat besar (sampai 1000 %). Bahan ini dapat kembali dengan cepat kebentuk dan ukuran yang hampir sama dengan kondisi semula, setelah mengalami deformasi. Bahan ini dibuat secara sintetik, sedangkan elastomer sendiri sebenarnya adalah karet sintetik. Elastomer banyak digunakan sebagai bahan pembuatan komponen-komponen kendaraan bermotor dan alat industri, sebagai contoh ban, packing, bateray boxes, seal kaca, juga untuk isolasi listrik.

2.4 Resin Epoksi Resin epoksi atau secara umum dipasaran dikenal dengan bahan epoksi adalah salah satu dari jenis polimer yang berasal dari kelompok thermoset. Resin termoset adalah polimer cair yang diubah menjadi bahan padat secara polimerisasi jaringan silang dan juga secara kimia, membentuk formasi rantai polimer tiga dimensi. Sifat mekanisnya tergantung pada unit molekuler yang membentuk jaringan rapat dan panjang jaringan silang. Proses pembuatannya dapat dilakukan pada suhu kamar Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

dengan memperhatikan zat-zat kimia yang digunakan sebagai pengontrol polimerisasi jaringan silang agar didapatkan sifat optimum bahan. Thermoset memiliki sifat isotropis dan peka terhadap suhu, mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa diolah kembali, atomnya berikatan dengan kuat sekali, tidak bisa mengalami pergeseran rantai. Bentuk resin epoksi sebelum pengerasan berupa cairan seperti madu dan setelah pengerasan akan berbentuk padatan yang sangat getas. Epoksi secara umum mempunyai karakteristik yang baik, yaitu: 1. Kemampuan mengikat paduan metalik yang baik Kemampuan ini disebabkan oleh adanya gugus hidrolik yang memiliki kemampuan membentuk ikatan via ikatan hidrogen. Gugus hidrosil ini juga dimiliki oleh oksida metal, dimana pada kondisi normal menyebar pada permukaan metal. Keadaan ini menunjang terjadinya ikatan antara atom pada epoksi dengan atom yang berada pada material metal. 2. Ketangguhan Keguanaan epoksi sebagai bahan matrik dibatasi oleh ketangguhan yang rendah dan cenderung rapuh. Oleh sebab itu saat ini terus dilakukan penelitian untuk meningkatkan ketangguhan bahan matrik atau epoksi.

Resin epoksi banyak digunakan untuk bahan komposit di beberapa bagian struktural, resin ini juga dipakai sebagai bahan campuran pembuatan kemasan, bahan cetakan (moulding compound) dan perekat. Resin epoksi sangat baik digunakan Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

sebagai matriks pada komposit dengan penguat serat gelas. Pada beton penggunaan resin epoksi dapat mempercepat proses pengerasan, karena resin epoksi menimbulkan panas sehingga membantu percepatan pengerasan (Gemert V. D. et al, 2004).

2.5 Kulit Kerang Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicangkerang daripada famili cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal yang besar dan dapat dipanen setelah berumur 6 – 7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat mencapai 200 – 300 ton kerang utuh atau sekitar 60 – 100 ton daging kerang (Porsepwandi, 1998). Kulit kerang berbentuk seperti hati, bersimetri dan mempunyai tetulang di luar. Kulit kerang mempunyai tiga bukaan inhalen, ekshalen dan pedal untuk mengalirkan air serta untuk mengeluarkan kakinya. Kerang biasanya mengorek lubang dengan menggunakan kakinya dan makan plankton yang didapat dari aliran air yang masuk dan keluar. Kerang-kerang juga berupaya untuk melompat dengan membengkokkan

lalu

meluruskan

kakinya.

Berbeda

dengan

kebanyakan

dwicangkerang, kerang ialah hermafrodit. Serbuk kulit kerang merupakan serbuk yang dihasilkan dari pembakaran kulit kerang yang dihaluskan, serbuk ini dapat digunakan sebagai bahan campuran atau tambahan pada pembuatan beton. Penambahan serbuk kulit kerang yang homogen Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

akan menjadikan campuran beton yang lebih reaktif. Gambar kulit kerang dan komposisi kimia serbuk kulit kerang (Siti Maryam, 2006), ditampilkan pada Gambar 2.1 dan Tabel 2.1

Gambar 2.1 Kulit kerang

Tabel. 2.1 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang Komponen

Kadar (% berat)

CaO

66,70

SiO2

7,88

Fe2O3

0,03

MgO

22,28

Al2O3

1,25

2.6 Karakterisasi Beton Beton telah dibuat dari pasir, serbuk kulit kerang dan resin epoksi. Bahan baku tersebut kemudian dicampur, dicetak, dan dikeringkan selama 8 jam pada suhu Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

60°C. Adapun karakteristik beton yang telah diuji meliputi densitas, penyerapan air, penuyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api (fire resistance), ketahana kimia (chemical resistance) dan analisa mikrostruktur dengan menggunakan metode Scanning Electron Microscope (SEM).

2.6.1 Densitas Untuk pengukuran densitas dan penyerapan air digunakan metoda Archimedes dan dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Siti Maryam, 2006).

Densitas =

dengan: ρ air = ms = mb = = mg mk =

ms -------------------- x mb – ( mg – mk)

ρ air

………………… (2.6.1)

Densitas air = 1 gr/cm3 Massa sampel kering (gr) Massa sampel setelah direndam air (gr) Massa sampel dan kawat penggantung di dalam air (gr) Massa kawat penggantung (gr)

2.6.2 Penyerapan Air Untuk mengetahui besarnya penyerapan air diukur dan dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut (Siti Maryam, 2006).

mj – mk Penyerapan air = --------------- x 100 % …...............................(2.6.2) mk


dengan: mk = Massa sampel kering (gr) mj = Massa sampel setelah direndam di dalam air (gr)

2.6.3 Penyusutan Untuk menentukan besarnya penyusutan dilakukan pengukuran dimensi atau panjang awal (Lo) dan panjang setelah mengalami pengeringan 8 jam pada suhu 60°C tekanan 1 atm disebut

sebagai Lt. Besarnya penyusutan dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut (Siti Maryam, 2006). Lo - Lt Penyusutan = ------------ x 100 % ........................................... (2.6.3) Lo

2.6.4 Konduktivitas Termal Pengujian konduktivitas termal dari beton diukur dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Tata Surdia et al, 1984).

K = {(m . c . dT/dt . X)/(A . (T1-T2)} ……………… (2.6.4) dengan: K M C X A T1 T2

= = = = = = =

Konduktivitas termal, kal/cm oC detik Massa pelat alas (kuningan), gr Panas jenis pelat alas kuningan, kal/gr oC Tebal sampel, cm Luas permukaan kontak, cm2 Temperatur pelat alat ketel air panas pada stedy state, oC Temperatur pelat alas kuningan pada stedy state, oC


Tali penggantung Ketel uap Uap air Pelat alas beton Alas kuningan

Gambar 2.2 Skema pengujian konduktivitas termal dengan less method

2.6.5 Kuat Tekan Pengukuran kuat tekan (compressive strength) yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Tata Surdia et al, 1984). P Kuat Tekan

= --------- ………………………...............(2.6.5) A

dengan: P

= Gaya penekan (kgf)

A

= Luas penampang yang terkena gaya penekanan (cm2)

2.6.6 Kuat Tarik Pengukuran kuat tarik dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Tata Surdia et al, 1984).

Kuat Tarik

P = ---------- ……………………………........ (2.6.6) A


dengan: P : Gaya tarik (kgf) A : Luas penampang (cm2)

2.6.7 Kuat Patah Pengukuran kuat patah (flexural strength), jika batang uji ditumpu pada R1 dan R2 dan beban tekuk P diberikan di tengah, maka tegangan maksimum pada titik nol ditengah atau kuat patah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Tata Surdia et al, 1984).

Kuat Patah

3xPxl = ------------ ………………………….............. (2.6.7) 2 x b x h2

dengan: P = Gaya penekan (kgf) l = Panjang span (cm) b = Lebar penampang (cm) h = Tinggi penampang (cm)

2.6.8 Ketahanan Api Uji ketahanan api beton dilakukan berdasarkan standar (SNI 03-1741-1989), dari komposisi sampel yang dibuat dengan kualitas yang terbaik saja. Pengujian dilakukan dengan cara mengamati lamanya waktu sampel beton tersebut setelah dikenai nyala api, suhunya sekitar 700 – 800 0C secara langsung dan kemudian diukur kekuatan mekanik atau kuat tekannya. Dari hasil pengujian dapat ditunjukkan apakah sampel beton tersebut setelah dibakar masih dalam kondisi baik atau terjadi degradasi. Suatu material beton akan dikatakan tahan terhadap nyala api (firing test) Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

bila nilai kuat tekan beton setelah terkena api selama 4 jam tidak mengalami degradasi yang terlalu besar (Ongah R. et al, 2008)

2.6.9 Ketahanan Kimia Pengujian terhadap ketahanan kimia dari beton perlu dilakukan untuk mengetahui sejauh mana aplikasi beton tersebut dapat diterapkan pada kondisi lingkungan ekstrim. Adapun larutan yang digunakan sebagai media uji adalah 5 % sodium sulfat (Na2SO4) dan 10 % asam sulfat (H2SO4). Analisis dilakukan dengan mengamati secara visual, perubahan massa dan kuat tekan setelah mengalami proses perendaman selama 7, 14, 21, 28 dan 56 hari (Eglinton S. M, 1987). Dari hasil pengujian ini akan diperlihatkan pengaruh perubahan nilai massa dan kuat tekan dari beton tersebut setelah proses perendaman.

2.6.10 Scanning Electron Microscope (SEM) Pengujian mikrostruktur dari beton berbasis serbuk kulit kerang dilakukan dengan teknik Scanning Electron Microscope (SEM) untuk melihat bentuk dan ukuran partikel penyusunnya. Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop elekteron yang banyak digunakan untuk analisa permukaan dari suatu material. SEM juga dapat digunakan untuk menganalisa data kristalografi, sehingga dapat dikembangkan untuk menentukan elemen atau senyawa. Prinsip kerja SEM dapat dilihat pada Gambar 2.3, dimana dua sinar elektron digunakan secara simultan.


Satu strike specimen digunakan untuk menguji dan strike yang lain adalah CRT (Cathode Ray Tube) untuk memberi tampilan gambar. SEM menggunakan prinsip scanning yaitu berkas elektron di arahkan dari titik ke titik pada objek. Gerakan berkas elektron dari satu titik ke titik yang lain pada suatu daerah objek menyerupai gerakan membaca. Gerakan membaca ini disebut dengan scanning. Komponen utama SEM terdiri dari dua unit, electron column (B) dan display console (A). Electron column merupakan model electron beam scanning. Sedangkan display console merupakan elektron skunder yang di dalamnya terdapat CRT. Pancaran elektron energi tinggi dihasilkan oleh electron gun yang kedua tipenya berdasar pada pemanfaatan arus (chan, 1993).

Incident Beam Scan Generator Detector

Scan Detector

B

Scan Deflector A

Signal Amp A

B Gambar 2.4 Skema prinsip dasar SEM


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Tanjung Morawa dan LIPI Serpong Jakarta

3.2. Bahan Baku dan Peralatan 3.2.1 Bahan Baku Bahan baku yang dipergunakan untuk pembuatan sampel beton, antara lain: 1. Serbuk kulit kerang, lolos ayakan 100 mesh 2. Pasir silika 3. Polimer jenis epoksi resin dan hardener. 4. Thinner

3.2.2 Peralatan Peralatan yang digunakan untuk pembuatan sampel beton, antara lain: 1. Timbangan digital (weight balance digital) 2. Alat-alat gelas 3. Cetakan beton (mould steel) 4. Universal Testing Mechine (UTM ) Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

5. Scanning Electron Microscope (SEM) 6. Ayakan screen 100 mesh 7. Thermal conductivity meter 8. Jangka sorong (vernier caliper) 9. Wadah pencampur (ember) 10. Alat pengaduk (mixer) 11. Oven pemanas (drying oven)

3.3 Variabel dan Parameter Varibel dalam penelitian beton polimer, yaitu: 1. Perbandingan antara pasir dan serbuk kulit kerang 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4 dan 1 : 5 dalam % volume. 2. Variasi penambahan aditif resin epoksi 5; 10; 15 dan 20 % dari total volume agregat. Parameter pengujian yang dilakukan, meliputi densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, fire resistance, ketahanan kimia dan analisa mikrostruktur dengan Scanning Electron Microscope (SEM).


3.4 Diagram Alir Pembuatan Beton Polimer

PASIR 100 mesh

SERBUK KULIT KERANG 100 mesh

RESIN EPOKSI dan HARDENER (2:1)

PENIMBANGAN Thinner x 0,5 volume resin epoksi PENCAMPURAN

PENCETAKAN

PENGERASAN

PENGUJIAN

Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan beton polimer

3.5 Preparasi Sampel Beton Bahan baku yang digunakan pada pembuatan beton terdiri dari pasir silika, serbuk kulit kerang dan resin epoksi. Untuk menentukan komposisi bahan baku mengacu pada proporsi beton konvensional, seperti untuk campuran agregat di dalam


beton, yaitu sekitar 70 – 80 % volume total atau perbandingan matriks terhadap agregat (M/A) = 1 : 4 (Tri Mulyono, 2005). Jadi untuk memudahkan dalam proses pencampuran maka semua komposisi bahan baku ditentukan dalam persentase volume. Proses pengeringan dilakukan tidak pada kondisi room temperature atau pengeringan konvensional tetapi pada kondisi suhu dan waktu tertentu yang telah dikondisikan. Hal tersebut dilakukan dengan pertimbangan agar untuk mempercepat proses pengeringan dan menghemat biaya. Selain itu, agar selama proses pengeringan beton tidak mengalami shock hydratation yang mengakibatkan muncul retak-retak di permukaan atau di dalam beton, maka ditetapkan waktu pengeringan selama 8 jam pada temperatur 60 oC. Penentuan waktu pengeringan mengacu pada referensi (Reis J. M. L., 2006), yaitu penggunaan epoxy polimer sebagai binder membutuhkan waktu curing selama 7 jam pada suhu 60oC. Pada penelitian ini matriks yang digunakan adalah resin epoksi, sedangkan agregat terdiri dari pasir dan serbuk kulit kerang. Apabila sampel beton yang dibuat untuk satu kali adukan menggunakan agregat sebanyak 90 cm3 yang terdiri dari pasir dan serbuk kulit kerang maka volume masing-masing dapat dihitung berdasarkan perbandingan komposisi yang diinginkan. Contoh perhitungan untuk pasir : serbuk kulit kerang adalah 1 : 2, maka jumlah agregat untuk satu adukan yaitu 90 cm3, terdiri dari jumlah pasir 30 cm3 atau ekuivalen 33,33 % volume dan kulit kerang 60 cm3 atau 66,67 % volume. Jumlah resin epoksi 5 % atau 4,5 cm3, lihat Tabel 3.1. Dengan cara yang sama maka volume agergat dan resin epoksi dapat dihitung berdasarkan variasi penambahannya. Data Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

lengkap dari masing-masing komposisi bahan baku dapat dilihat pada Tabel 3.1 sampai dengan Tabel 3.4.

Tabel 3.1 Komposisi bahan baku pembuatan beton dengan 5 % (volume) resin epoksi Kode Sampel

Volume Pasir Silika (cm3)

(%)

Volume Serbuk kulit kerang (cm3)

Volume Resin epoksi (cm3)

(%)

(%)

1.1

30

33,33

60

66,67

4,5

5

1.2

22,5

25

67,5

75

4,5

5

1.3

18

20

72

80

4,5

5

1.4

15

16,67

75

83,33

4,5

5



(%)



(%)

(%)

2.1

30

33,33

60

66,67

9

10

2.2

22,5

25

67,5

75

2.3

18

20

72

80

9 9

10 10

2.4

15

16,67

75

83,33

9

10




(%)



(%)

3.1

30

33,33

60

66,67

3.2

22,5

25

67,5

3.3

18

20

3.4

15

16,67

(%)

75

13,5 13,5

15 15

72

80

13,5

15

75

83,33

13,5

15



(%)



(%)

4.1

30

33,33

60

66,67

4.2

22,5

25

67,5

4.3

18

20

4.4

15

16,67

(%)

75

18 18

20 20

72

80

18

20

75

83,33

18

20

Preparasi pembuatan sampel beton secara rinci diperlihatkan diagram alir pada Gambar 3.1. Untuk pembuatan beton, masing-masing bahan baku ditakar sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan seperti pada Tabel 3.1 sampai dengan Tabel 3.4. Setelah ditakar bahan baku tersebut dicampur dalam suatu wadah dan diaduk hingga merata dengan menggunakan sendok semen atau mixer. Selanjutnya proses penambahan thinner sebagai bahan pengencer resin epoksi sebanyak 0,5 sebagai pengganti air pada semen (fas = 0,5). Jadi jumlah thinner yang ditambahkan seperti Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

pada Tabel 3.1 adalah 0,5 x 4,5 cm3 = 2,25 cm3, dengan demikian resin epoksi tercampur lebih merata atau homogen keseluruh bahan baku yang digunakan. Selanjutnya adonan atau pasta yang dihasilkan dituangkan dalam cetakan yang terbuat dari besi baja dengan ukuran 16 x 4 x 4 cm. Bentuk sampel uji lainnya adalah berupa selinder dengan ukuran diameter 5,25 cm dan tinggi 3,2 cm. Kemudian adonan dicetak dan dikeringkan untuk proses pengerasan dengan waktu yang telah ditetapkan selama 8 jam pada suhu 60 oC. Setelah benda uji mengalami proses pengerasan, kemudian dilakukan pengujian yang meliputi densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia dan analisis mikrostruktur dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).

3. 6 Pengujian Beton Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia dan analisa mikrostruktur dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).

3.6.1 Densitas Pengukuran densitas (bulk density) dari masing-masing komposisi beton yang telah dibuat, diamati dengan menggunakan prinsip Archimedes dan mengacu pada standar (ASTM C 134 – 1995). Pada proses awal dilakukan penimbangan massa Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

benda di udara atau massa sampel kering, seperti halnya pada penimbangan biasa, sedangkan penimbangan massa benda di dalam air diperlihatkan pada Gambar 3.2.

Timbangan

Beaker Glass Aquades Sampel digantung di dalam air

0.2567

Gambar 3.2 Prinsip penimbangan massa benda di dalam air

Metoda pengukuran densitas: 1. Sampel yang telah mengalami pengerasan selama 8 jam pada suhu 60oC, dikeringkan dan kemudian ditimbang massa sampel keringnya, ms dengan menggunakan neraca digital. 2. Sampel yang telah ditimbang, kemudian direndam di dalam air selama 1 jam, bertujuan untuk mengoptimalkan penetrasi air terhadap sampel uji. Setelah waktu penetrasi terpenuhi, seluruh permukaan sampel dilap dengan kain flanel dan dicatat massa sampel setelah direndam di dalam air, mb. 3. Gantung sampel, pastikan tepat pada posisi tengah dan tidak menyentuh alas beker gelas yang berisi air, dimana massa sampel berikut penggantung di dalam air adalah mg. 4. Selanjutnya sampel dilepas dari tali penggantung dan catat massa tali penggantung yaitu mk. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Dengan mengetahui besaran-besaran tersebut diatas, maka nilai densitas beton dapat ditentukan sesuai dengan persamaan 2.6.1.

3.6.2 Penyerapan Air Untuk mengetahui besarnya penyerapan air dari beton yang telah dibuat, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar (ASTM C 20 – 2000). Prosedur pengukuran penyerapan air adalah sebagai berikut: 1. Sampel yang telah dikeringkan, ditimbang massanya dengan menggunakan neraca digital, disebut massa sampel kering. 2. Kemudian sampel direndam di dalam air selama 1 jam sampai massa sampel jenuh dan catat massanya. Dengan menggunakan persamaan 2.6.2 maka nilai penyerapan air dari beton dapat ditentukan.

3.6.3 Penyusutan Pengukuran penyusutan (shrinkage) dari beton dilakukan berdasarkan perubahan dimensi, sesuai dengan persamaan 2.6.3 (Ramamurthyand K. et al, 2000; ASTMC-1386-1998). Mula-mula ukur panjang sampel yang baru dikeluarkan dari cetakan, disebut panjang awal (Lo). Setelah sampel mengalami proses pengeringan atau pengerasan selama 8 jam pada suhu 60 oC, kemudian diukur panjangnya, disebut sebagai panjang akhir, Lt.


3.6.4 Konduktivitas Termal Untuk menentukan besarnya konduktivitas termal dari beton, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar ASTM C 177 – 1997. Metoda yang digunakan untuk menguji konduktivitas termal dari beton dihitung menggunakan less method, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Skema pengujian konduktivitas termal dengan less method Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui peristiwa perpindahan panas secara konduksi, sehingga dengan mengetahui besarnya konduktivitas termal dari suatu bahan atau material maka dapat diperkirakan aplikasi material tersebut untuk selanjutnya. Prosedur pengujian konduktivitas termal dari beton adalah sebagai berikut:


1. Sampel beton dibuat berbentuk selinder atau koin dengan diameter 10 cm, dan tebal 3 - 5 mm, untuk kepastian pengukuran dimensi digunakan mikrometer dan jangka sorong dengan minimal tiga kali pengulangan. 2. Timbang pelat alas kuningan, C dan catat massanya (m), kemudian gantungkan dengan tali penggantung, X pada statip penggantung. 3. Letakkan benda uji, B (beton) di atas pelat alas tersebut dan olesin permukaan benda uji tersebut dengan bahan pelumas agar kontak panasnya menjadi lebih baik 4. Ketel uap, S diletakkan diatas benda uji dan hubungkan dengan ketel air panas dengan menggunakan selang. 5. Masukkan termometer T1 pada lubang ketel uap dan termometer T2 pada pelat alas kuningan. 6. Catat kenaikan temperatur T1 dan T2 setiap dua menit sampai kondisi kesetimbangan (stady state) tercapai. Keadaan setimbang dinyatakan apabila kenaikan temperatur ± 0,1 oC selama 10 menit. 7. Apabila T1 dan T2 sudah mencapai setimbang angkat ketel uap dan panaskan pelat alas beserta benda uji dengan alat pemanas, hingga temperatur T2 naik sekitar 10 oC. 8. Setelah temperaturnya tercapai, matikan alat pemanas dan catat penurunan temperatur T2 untuk setiap dua menit, sehingga selisih suhunya mencapai sekitar 20 oC.


9. Kemudian plot kurva kenaikan temperatur selama pemanasan dan penurunan temperatur sewaktu pendinginan terhadap waktu. Dengan menggunakan persamaan 2.6.4 maka nilai konduktivitas termal dari beton dapat ditentukan.

3.6.5 Kuat Tekan Untuk mengetahui besarnya nilai kuat tekan dari beton, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar (ASTM C 1386-1998; ASTM C 39/C 39M2001). Alat yang digunakan untuk menguji kuat tekan adalah Universal Testing Mechine (UTM). Model uji kuat tekan dengan benda uji berupa selinder, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.4.

benda uji

Gambar 3.4 Pengujian kuat tekan dengan alat Universal Testing Mechine (UTM)


Prosedur pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut: 1. Sampel berbentuk silinder diukur diameternya, minimal dilakukan tiga kali pengulangan. Dengan mengetahui diameternya maka luas penampang dapat dihitung, A = π (d2/4). 2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur atau gaya terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol. 3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi pemberian gaya, lihat gambar dan arahkan switch ON/OFF ke arah ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit. 4. Apabila sampel telah pecah, arahkan switch kearah OF maka motor penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang ditampilkan pada panel display, saat beton polimer tersebut rusak. Dengan menggunakan persamaan 2.6.5 maka nilai kuat tekan dari beton dapat ditentukan.


3.6.6 Kuat Tarik Untuk mengetahui besarnya kuat tarik dari beton, maka perlu dilakukan pengujian. Alat yang digunakan untuk menguji kuat tarik adalah Universal Testing Mechine (UTM). Sedangkan model penjepit sampel dan teknik pengujiannya, diperlihatkan pada Gambar 3.5.

Sample uji

Gambar 3.5 Pengujian kuat tarik dengan alat Universal Testing Mechine (UTM) Prosedur pengujian kuat tarik adalah sebagai berikut: 1. Sampel berbentuk silinder diukur diameternya (d), minimal dilakukan tiga kali pengulangan, kemudian pasang tali penggantung yang telah tersedia gambar 3.5 sebagai dudukan sampel. 2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur atau gaya terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol.


3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi pemberian gaya dan arahkan switch ON/OFF ke arah ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit. 4. Apabila sampel telah putus, arahkan switch kearah OFF maka motor penggerak akan berhenti. Catat besarnya gaya yang ditampilkan pada panel display, saat beton polimer tersebut putus. Dengan menggunakan persamaan 2.6.6 maka nilai kuat tarik dari beton dapat ditentukan.

3.6.7 Kuat Patah Untuk mengetahui besarnya kuat patah dari beton, maka perlu dilakukan pengujian yang mengacu pada standar (ASTM C 133 – 1997 dan ASTM C 348 – 1997). Alat yang digunakan untuk menguji kuat patah adalah Universal Testing Mechine (UTM). Pengujian kuat patah dengan Universal Testing Mechine (UTM) dan benda uji untuk kuat patah benda berbentuk balok, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.6.

Sample uji

Gambar 3.6 Pengujian kuat patah dengan alat Universal Testing Mechine (UTM) Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Prosedur pengujian kuat patah adalah sebagai berikut: 1. Sampel berbentuk balok diukur lebar dan tingginya, minimal dilakukan tiga kali pengulangan, kemudian atur jarak titik tumpu (span) sebesar 10 cm sebagai dudukan sampel, lihat Gambar 3.6. 2. Atur tegangan supply sebesar 40 volt, untuk menggerakkan motor penggerak kearah atas maupun bawah. Sebelum pengujian berlangsung, alat ukur atau gaya terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol. 3. Kemudian tempatkan sampel tepat berada di tengah pada posisi pemberian gaya lihat gambar dan arahkan switch ON/OFF ke arah ON, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 4 mm/menit. 4. Apabila sampel telah patah, arahkan switch ke arah OF maka motor penggerak akan berhenti. Kemudian catat besarnya gaya yang ditampilkan pada panel display, saat beton tersebut patah. Dengan menggunakan persamaan 2.6.7 maka nilai kuat patah dari beton dapat diperoleh.

3.6.8 Ketahanan Api Uji ketahan api atau Firing test dari material beton adalah untuk mengetahui sejauh mana kamampuan material beton atau kekuatan mekanik setelah mengalami kebakaran oleh nyala api. Pengujiannya dilakukan dengan cara kontak langsung Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

material beton dengan api atau suhu nyala api selama waktu tertentu 30, 60, 120, 180, 240 dan 300 menit. Pada pengujian ini dipilih salah satu sampel beton yang mempunyai sifat fisis dan mekanik yang terbaik, yaitu pada komposisi 80 % serbuk kulit kerang dan 20 % resin epoksi yang telah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC. Dari hasil ini akan ditunjukkan apakah sampel beton tersebut setelah dibakar, masih kondisi baik atau tidak mengalami degradasi.

3.6.9 Ketahanan Kimia Pengujian terhadap ketahanan kimia dilakukan dengan cara perendaman kedalam larutan 5 % sodium sulfat (Na2SO4) dan 10 % larutan asam sulfat (H2SO4). Analisa dilakukan dengan mengamati secara visual (visual appearance), perubahan massa dan kuat tekan setelah mengalami proses perendaman selama 7, 14, 21, 28 dan 56 hari. Mekanisme pengujian terhadap bahan kimia dapat dijelaskan sebagai berikut. 1. Rendam sampel uji beton dalam masing–masing larutan asam sulfat (Na2SO4) dan sodium sulfat (H2SO4) untuk rentang waktu yang ditentukan, yaitu 7, 14, 21, 28 dan 56 hari. 2. Setelah 7 hari beton tersebut diamati secara visual apakah terjadi kerusakan terhadap beton karena pengaruh bahan kimia asam sulfat (H2SO4) maupun sodium sulfat (Na2SO4).


3. Lakukan

penimbangan

terhadap

sampel

beton

setelah

mengalami

perendaman, apakah terjadi perubahan massa dan gunakan neraca digital untuk penimbangan massa sampel. 4. Lakukan pegujian kuat tekan beton setelah mengalami proses perendaman dan gunakan universal testing mechine (UTM) untuk pengukurannya. 5. Lakukan juga pengamatan secara visual, pengujian perubahan massa dan kuat tekan untuk sampel lainnya setelah perendaman selama 14, 21, 28, dan 56 hari.

3.6.10 Scanning Electron Microscope (SEM) Bentuk dan ukuran partikel penyusun secara mikroskopik dari beton dapat diidentifikasikan berdasarkan micrograph data yang diperoleh dari pengujian Scanning Electron Microscope (SEM), seperti diperlihatkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Foto alat ukur Scanning Electron Microscope (SEM)


Mekanisme alat ukur SEM dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Sampel diletakkan di dalam cawan, kemudian sampel tersebut dilapisi emas. 2. Sampel disinari dengan pancaran elektron bertenaga kurang lebih 20 kV sehingga sampel memancarkan elektron turunan (secondary electron) dan elektron terpantul (back scattered electron) yang dapat dideteksi dengan detector scintilator yang diperkuat sehingga timbul gambar pada layar CRT. 3. Pemotretan dilakukan setelah pengaturan (setting) pada bagian tertentu dari objek dan perbesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang mewakili untuk dapat diidentifikasi.


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Beton yang telah dibuat dari campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, yang kemudian dikeringan selama 8 jam pada suhu 60oC. Dilakukan pengujian sifat-sifat beton yang meliputi fisika, mekanika, termal, kimia dan analisa mirostrukturnya. Karakteristik beton ternyata sangat ditentukan oleh komposisi bahan baku penyusun, yaitu perbandingan antara pasir silika : serbuk kulit kerang : resin epoksi dan proses pengeringan. Adapun karakterisasi beton tersebut, antara lain densitas, penyerapan air, penyusutan, kuat tekan, kuat patah, kuat tarik, konduktivitas termal, ketahanan api, ketahanan kimia dan analisa mikrostruktur dengan menggunakan SEM.

4.1 Densitas Hasil pengukuran densitas beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran A. Pada Gambar 4.1, diperlihatkan kurva densitas dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15, dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60oC. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

3.4

Densitas beton berat = 3,3 g/cm3

Densitas (g/cm3)

5 % resin 10 % resin

3


2.6 Densitas beton normal = 2,4 g/cm3

2.2 65

70 75 80 Serbuk kulit kerang (% volume)

85

Gambar 4.1 Hubungan antara densitas terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60oC Pada Gambar 4.1 nilai densitas beton berkisar antara 2,286 – 2,716 g/cm3. Nilai densitas beton dengan variasi komposisi serbuk kulit kerang 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 dan penambahan resin epoksi sebanyak 5 % (volume) adalah sekitar 2,286 – 2,631 g/cm3. Pada komposisi yang sama dan kemudian dilakukan penambahan masingmasing sebesar 10, 15 dan 20 % (volume) resin epoksi, maka nilai densitas cenderung mengalami peningkatan menjadi 2,32 – 2,66; 2,354 – 2,691 dan 2,375 – 2,716 g/cm3. Dari hasil yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa penambahan serbuk kulit kerang optimum adalah sebesar 80 % (volume) dan apabila ditingkatkan jumlahnya menjadi 83,33 % (volume), maka nilai densitas beton cenderung akan menurun. Terjadinya penurunan nilai densitas ini disebabkan oleh karena kurangnya jumlah resin yang digunakan untuk mengikat agregat tersebut, sehingga relatif berongga. Sedangkan Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

penambahan resin epoksi cenderung meningkatkan nilai densitas. Artinya fungsi resin epoksi untuk menutupi rongga atau pori pada beton, selain itu juga berfungsi sebagai perekat dan pengikat bahan baku serta dapat mempengaruhi kualitas beton tersebut. Berdasarkan referensi, klasifikasi beton dapat dibagi berdasakan nilai densitas,

antara

lain

beton

berat

dengan

densitas

3,3

–

3,8

g/cm3

(http://artana.wordpress.com./beton spesial, October 20, 2008). Sedangkan untuk beton normal dengan densitas > 2,016 g/cm3 (Carolyn Schierhorn, 2008) dan untuk beton semen portland nilai densitasnya berkisar antara 2240 – 2400 kg/m3 (http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html, 2009). Kemudian apabila hasil yang diperoleh dibandingkan dengan produk batako yang mempunyai densitas sekitar 1100 kg/m3 atau jenis batu bata 1500 kg/m3 (http://estate.co.id/index.php?option, 02 Mei, 2006), maka produk tersebut termasuk katagori berat. Ternyata dari klasifikasi tersebut, dapat dinyatakan bahwa pada komposisi 66,67 % (volume) serbuk kulit kerang, menghasilkan densitas dibawah nilai beton normal untuk semua persentase penambahan resin epoksi. Pada penambahan semua persentase resin epoksi serta serbuk kulit kerang sebesar 75, 80 dan 83,33 % (volume), nilai densitasnya berada diatas beton normal. Jadi dengan demikian fungsi serbuk kulit kerang dapat mensubsitusi atau mengganti bahan agregat murah, khususnya untuk dapat dikembangkan pada daerah pesisir pantai. Dengan demikian penambahan serbuk kulit kerang sebanyak 80 % (volume) dan 20 % (volume) resin epoksi, diperkenankan sebagai beton struktural. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

4.2 Penyerapan Air Hasil penyerapan air beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran B. Pada Gambar 4.2 diperlihatkan kurva penyerapan air dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15 dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60oC.

Penyerapan air (%)

8

6

Portland Cement Concrete = 5,5%

5 % resin 10 % resin 15 % resin 20 % resin

4

2 Polymer Impregnated Concrete = 0,6%

0 65

70 75 80 Serbuk kulit kerang (% volume) Gambar 4.2 Hubungan antara penyerapan air terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam% volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60oC

Dari Gambar 4.2 nilai penyerapan air pada komposisi serbuk kulit kerang dan resin epoksi tersebut diatas berkisar antara 0,40 – 6,06 %. Nilai penyerapan air pada beton yang dibuat dengan variasi komposisi serbuk kulit kerang yang sama dan Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

85

penambahan resin epoksi sebanyak 5 % (volume) adalah sekitar 3,32 – 6,06 %. Selanjutnya secara berturut-turut pada komposisi yang sama dilakukan penambahan masing-masing sebesar 10, 15 dan 20 % (volume) resin epoksi, maka nilai penyerapan air cenderung mengalami penurunan menjadi 2,00 – 5,20, 1,16 – 4,44 dan 0,40 – 3,49 %. Nilai penyerapan air dari beton cenderung turun dengan variasi penambahan resin epoksi, hal ini mungkin disebabkan fungsi resin dapat mengikat dengan baik agregat yang digunakan. Disamping itu resin tersebut tercampur lebih merata sehingga mengurangi terbentuknya rongga-rongga pada beton. Terkecuali pada penambahan komposisi serbuk kulit kerang dari 80 menjadi 83,33 % (volume) dengan 20 % (volume) resin epoksi terjadi peningkatan nilai penyerapan air dari beton tersebut. Kenyataan ini menunjukkan bahwa penambahan serbuk kulit kerang harus diimbangi dengan penambahan resin epoksi dan apabila tidak dilakukan maka sebagian adukan beton tidak berikatan dengan matriksnya. Sifat komposit polimer concrete dan potland cement concrete (Blaga A., J.J Beaudoin, 1985), menyatakan bahwa polymer impragnated concret dan portland cement concrete masing-masing mempunyai penyerapan air sebesar 0,6 dan 5,5 %. Penyerapan air (ASTM C-20) untuk beton polimer maksimum sebesar 0,2 % dan portland

cement

concrete

sekitar

5

%

(www.abtdrains.com/polydrain/polymerconcrete, 2009). Dari hasil yang diperoleh bila dibandingkan dengan nilai tersebut menunjukkan bahwa hampir semua komposisi pada beton yang dibuat berada diantara nilai diatas, kecuali pada Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

komposisi 80 dan 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dengan 20 % (volume) resin epoksi. Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat dilihat komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan 20 % (volume) resin epoksi merupakan sampel beton yang mempunyai nilai penyerapan air terkecil.

4.3 Penyusutan Hasil penyusutan beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran C. Pada Gambar 4.3 diperlihatkan kurva penyusutan dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15 dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60oC. 8 5 % resin 10 % resin

Penyusutan (%)

15 % resin

6

20 % resin

Shrinkage of foam concrete = 5,5 % (batas atas)

4

2

Shrinkage of foam concrete = 1,5 % (batas bawah)

0 65

70

75

80

85

Serbuk kulit kerang (% volume)

Gambar 4.3 Hubungan antara penyusutan terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan 8 Resin Terhadap pengeringan selama jamEpoksi pada 60oC Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Pada Gambar 4.3, terlihat bahwa nilai penyusutan dari beton berbasis limbah serbuk kulit kerang masing-masing dari komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) dan variasi penggunaan resin epoksi sebesar 5, 10, 15, dan 20 % (volume) yang dikeringkan selama 8 jam pada 60oC adalah berkisar antara 1,07 – 6,04 %. Pada komposisi serbuk kulit kerang yang sama dan penambahan resin epoksi sebanyak 5 % (volume), nilai penyusutan yang diperoleh berkisar antara 4,07 – 6,04 %. Apabila jumlah resin epoksi ditambah menjadi sebesar 10, 15 dan 20 % (volume), maka nilai penyusutan akan turun masing-masing menjadi 2,75 - 4,64 %, 2 – 3,43 dan 1,07 – 2,54%. Perubahan nilai ini cukup signifikan, karena sebagian bahan resin menguap pada saat proses pengeringan dan juga agregat melepaskan air yang terikat. Pengaruh penambahan agregat dalam hal ini serbuk kulit kerang memperlihatkan juga terjadinya penyusutan karena adanya pori-pori pada kulit kerang. Apabila hasilnya dibandingkan dengan beton ringan berpori yang dikeringkan secara alami mempunyai nilai penyusutan sebesar 0,05 – 0,15 % (Ramamurthy, 2000) maka penyusutan beton yang dihasilkan relatif cukup besar. Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa penyusutan beton berbanding terbalik dengan penambahan resin epoksi dan jumlah serbuk kulit kerang (% volume) yang ditambahkan. Sedangkan untuk beton ringan berpori, menurut standar (ASTM C 1386-1998) bahwa nilai ratarata penyusutan adalah < 0,02 %. Menurut (Tri Mulyono, 2005) bahwa beton normal mengalami penyusutan yang sangat kecil yaitu sekitar dibawah 0,5 %. Sedangkan menurut referensi khususnya untuk foam concrete, nilai penyusutannya berkisar antara 1,5 – 5 % (http://www.foamconcrete.co.uk/properties_of_foam_concrete.htm, Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

2009). Nilai drying shrinkage untuk reinforceed concrete berkisar 2 - 3 x 10

– 4

(http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html, 2009).

4.4 Konduktivitas Termal Hasil kondukt ivitas termal beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran D. Pengujian konduktivitas termal atau daya hantar panas beton yang dilakukan adalah pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan 20 % resin epoksi yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC. Pada Gambar 4.4 diperlihatkan kurva konduktivitas termal dari beton.

Temperatur ( 0C)

100

T 1 = 80 oC

80

y = -0.0118x + 73.066 T 2 = 65 oC

60

dT/dt = 0,0118 °C/detik 40

20 0

600

1200

1800

2400

3000

3600

Waktu (detik)

Gambar 4.4 Hubungan antara temperatur terhadap waktu untuk menentukan T1, T2 dan dT/dt dari beton dengan komposisi 80 % serbuk kulit kerang dan 20 % resin epoksi (dalam % volume) yang dikeringkan selama 8 60 oC Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009. Shinta Marito Siregar :jam Pemanfaatan

Pada Gambar 4.4 ditunjukkan hubungan antara temperatur terhadap waktu, untuk menentukan T1, T2 dan dT/dt dari beton yang dikeringkan secara alami selama 8 jam pada suhu 60oC. Dimana T1 adalah temperatur ketel uap sebagai sumber air panas dalam keadaan setimbang (stedy state), T2 adalah temperatur pelat alas kuningan dalam keadaan setimbang (stedy state) dan dT/dt adalah perubahan temperatur (slope) dari pelat alas kuningan setelah dipanaskan 10oC diatas suhu T2. Perubahan nilai temperatur T2 diperoleh dari perpindahan panas melalui konduksi yang diberikan oleh sampel beton yang diamati sebagai fungsi waktu. Daya

hantar

panas (thermal

conductivity)

beton diukur

dengan

menggunakan thermal conductivity meter yang mengacu pada (ASTM C 177 – 1997).

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran besaran-besaran untuk menentukan daya hantar panas dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC Besaran yang diukur

Nilai

Satuan

Massa pelat alas kuningan, m

1,8

Kg

Panas jenis pelat alas kuningan, Cp

0,09

k.kal/kgoC

Slope, dT/dt

0,0118

o

Tebal beton, X

0,005

M

Diameter beton, d

0,1

M

Luas penampang beton, A

0,00785

m2

Temperatur pelat alas ketel uap (steady state), T1

80

o

Temperatur pelat alas kuningan (steady state), T2

65

o

C/detik

C C


Berdasarkan data pengamatan dan kurva tersebut maka dapat diperoleh besaran-besaran fisis, seperti diperlihatkan pada Tabel 4.1. Dengan mensubsitusi besaran-besaran yang diukur seperti terlihat pada Tabel 4.1 ke dalam persamaan 2.6.4, maka nilai konduktivitas termal beton yang diperoleh adalah sekitar, K = 0,292 k.kal/m oC jam = 0,339 W/m. oK. Sedangkan nilai konduktivitas untuk bahan bangunan, jenis bata biasa adalah berkisar 0,69 W/m oK (Carolyn Schierhorn, 2008).

4.5 Kuat Tekan Hasil kuat tekan beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran E. Pada Gambar 4.5 diperlihatkan kurva kuat tekan dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15, dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60oC.


Kuat tekan (MPa)

80 Resin polyester concrete = 60 MPa

60

Binder epoxy concrete = 50 MPa

40

Portland cemen concrete = 35 MPa


20


0 65

70 75 80 Serbuk kulit kerang (% volume)

85

Gambar 4.5 Hubungan antara kuat tekan terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC

Dari gambar tersebut, terlihat bahwa nilai kuat tekan yang dihasilkan berkisar antara 2,8 - 56,9 MPa. Pada penambahan resin epoksi sebesar 5 % (volume), kondisi pengeringan selama 8 jam 60oC dan variasi serbuk kulit kerang sekitar 66,67 – 83,33 % (volume), maka diperoleh nilai kuat tekan sebesar 2,8 – 36,5 MPa. Pada komposisi serbuk kulit kerang dan kondisi pengeringan yang sama, kemudian ditambahkan resin epoksi masing-masing sebesar 10, 15 dan 20 % (volume), maka diperoleh nilai kuat tekan berkisar antara 5,3 – 43,3; 8,4 - 48,6 dan 11,8 – 56,9 MPa. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi dapat meningkatkan kuat tekan beton tersebut. Akan tetapi pada komposisi 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang terjadi penurunan nilai kuat


tekan, hal ini disebabkan perbandingan antara jumlah serbuk kulit kerang tidak sebanding dengan penambahan resin epoksi yang diberikan. Apabila dilihat dari nilai kuat tekan untuk beton semen portland normal adalah berkisar antara 20 – 40 MPa (http://www.engineeringtoolbox.com/concreteproperties-d_1223.html, 2009). Untuk polymer concrete dengan menggunakan resin poliester pada interval 12 – 14 % mempunyai kuat tekan sekitar 60 – 70 Mpa. Nilai kuat tekan portland cemen concrete adalah 35 Mpa dan untuk polymer concrete dengan binder epoksi adalah 50 Mpa (Blaga A. et al, 1985). Sedangkan pada beton polimer dengan binder polymethylmethacrylate minimal mempunyai kuat tekannya sebesar 118,9 MPa (www.abtdrains.com/polydrain/polymerconcrete, 2009). Sebagai perbandingan untuk beton normal, waktu pengeringan optimal pada adalah 28 hari dan apabila diperpanjang waktu pengeringannya (curing age) di atas 30 hari, maka nilai compressive strength yang diperoleh relatif konstan (Smita Badur et all, 2008). Sedangkan menurut referensi (Satyarno, 2004), aplikasi beton berdasarkan kuat tekan antara 0,35 - 7 MPa dapat digunakan sebagai dinding pemisah atau dinding isolasi 7 - 17 MPa digunakan sebagai dinding pemikul beban dan > 17 MPa dapat digunakan sebagai beton normal struktural. Apabila dilihat dari aplikasinya untuk bahan konstruksi dan isolasi panas mempunyai nilai rentang kuat tekan sekitar 3,5 – 10 MPa (http://www.ibeton.ru/english/intro.php, 2009). Nilai kuat tekan beton ringan struktural adalah berkisar 1900 psi atau 13,1 MPa (Carolyn Schierhorn, 2008).


Ternyata dari klasifikasi tersebut, dapat dinyatakan bahwa hampir semua sampel yang dibuat adalah termasuk dalam kategori beton yang dapat digunakan sebagai bahan konstruksi struktural, kecuali pada komposisi 66,75 % (volume) serbuk kulit kerang. Dari hasil pengamatan memperlihatkan bahwa penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi cenderung meningkatkan kuat tekan pada beton tersebut. Jadi penambahan serbuk kulit kerang optimum diperkenankan adalah sebanyak 80 % (volume) dan resin epoksi sebesar 20 % (volume). Artinya penggunaan serbuk kulit kerang sebanyak mungkin dan resin epoksi sekecil mungkin akan dapat mengurangi biaya untuk pembuatan beton tersebut.

4.6 Kuat Tarik Hasil kuat tarik beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran F. Pada Gambar 4.6 diperlihatkan kurva kuat tarik dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15 dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60 oC.


10

Kuat tarik (MPa)

Polyester resins concrete = 8,0 Mpa

8

(batas atas) Polyester resins concrete = 6,5 Mpa (batas bawah)

6


4 Portland cement concrete = 2,5 MPa

2 65

70

75

80

Serbuk kulit kerang (% volume) Gambar 4. 6 Hubungan kuat tarik terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan 8 jam 60 oC Dari gambar tersebut, terlihat bahwa nilai kuat tarik yang dihasilkan adalah berkisar antara 2,89 – 7,47 MPa. Pada penambahan resin epoksi sebesar 5 % (volume), kondisi pengeringan selama 8 jam 60 oC dan variasi serbuk kulit kerang sekitar 66,67 – 83,33 % (volume), maka diperoleh nilai kuat tarik sebesar 2,89 – 4,97 MPa. Pada komposisi serbuk kulit kerang dan kondisi pengeringan yang sama, kemudian ditambahkan resin epoksi masing-masing sebesar 10, 15 dan 20 %


85

(volume), maka diperoleh nilai kuat tarik berkisar antara 3,39 – 5,78; 4,06 - 6,55; dan 4,63 – 7,47 MPa. Dari referensi (www.abtdrains.com/polydrain/polymerconcrete, 2009), kuat tarik Polymer concrete dan portland cemen concrete masing-masing sebesar 15,9 dan 1,4 MPa. Kuat tarik dari: polymer impregnated concrete, polymer cement concrete dan portland cemen concrete masing-masing adalah 10,5; 5,6 dan 2,5 MPa (Blaga A. et al, 1985). Nilai optimum kuat tarik dari beton berbasis polyester resins dengan kandungannya sekitar 12 – 14 % (w/w) adalah sebesar 6,5 – 8 MPa (Victor Y. Garos et al, 2006). Sedangkan sifat umum dari polymer concrete dengan menggunakan binder: poly(methyl methacrylate, polyester, epoxy dan Furan polymer masing-masing menghasilkan kuat tarik sekitar: 9 – 11, 8 – 25, 8 – 25 dan 7 - 8 MPa, sedangkan portland cement concrete adalah sekitar 1,5 – 3,5 MPa (Blaga A. et al, 1985). Untuk beton

normal

mempunyai

kuat

tarik

sekitar:

2

-

5

MPa

(http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html,2009). Sedangkan beton ringan struktural yang dikeringkan selama 4 minggu pada kondisi atmosfer menghasilkan kuat tarik (tensile strength) sekitar 2,39 MPa (Yasushi Shimizu, 2005). Jadi dari hubungan tersebut terlihat bahwa penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi mempunyai peran yang sama, yaitu meningkatkan kuat tarik beton yang dihasilkan. Kondisi optimum dicapai pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam 60oC.


4.7 Kuat Patah Hasil kuat patah beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran G. Pada Gambar 4.7 diperlihatkan kurva kuat patah dari beton yang dibuat dengan variasi komposisi 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang dan penambahan resin epoksi 5, 10, 15 dan 20 % (volume) dari total agregat serta dikeringkan selama 8 jam 60oC.

50 5 % resin 10 % resin 15 % resin 20 % resin

Kuat Patah (Mpa)

40 30

Polyester polymer concrete = 32 MPa

20 10 0 65

70

75

80

85

Serbuk kulit kerang (% volume)

Gambar 4.7. Hubungan antara kuat patah terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60oC Dari gambar tersebut, terlihat bahwa nilai kuat patah yang dihasilkan adalah berkisar antara 6,04 – 42 MPa. Pada beton dengan variasi komposisi serbuk kulit kerang sekitar 66,67 – 83,33 % (volume), penambahan resin epoksi sebesar 5 % Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

(volume) dan kondisi pengeringan selama 8 jam 60oC, maka diperoleh nilai kuat patah sebesar 6,04 – 17 MPa. Pada komposisi serbuk kulit kerang dan kondisi pengeringan yang sama, kemudian ditambahkan resin epoksi masing-masing sebesar: 10, 15 dan 20 % (volume), maka nilai kuat tariknya bertambah menjadi berkisar antara 8 – 22,6; 11 - 34 dan 12,4 – 42 Mpa. Dari kurva yang diperoleh masing-masing menunjukkan bahwa kuat patah beton serbuk kulit kerang berbanding lurus terhadap penambahan serbuk kulit kerang dan resin epoksi. Kondisi optimum dicapai pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam 60oC, dengan nilai kuat patah sebesar 42 MPa. Dari referesi (www.abtdrains.com/polydrain/polymerconcrete, 2009), nilai kuat patah polymer concrete dan portland cement concrete masing-masing adalah 27,7 dan 4,5 MPa. Kuat patah dari beton polymer concrete yang menggunakan binder polymethyl methacrylate, polyester dan epoxy masing-masing adalah sekitar 30 – 35; 15 – 45 dan 15 – 50 MPa. Sedangkan untuk portland cement concrete adalah sekitar 2 – 8 MPa (Blaga A., J.J. Beaudoin, 1985). Untuk polyester polymer concrete dengan kandungan 18 % polimer dan sisanya agregat akan menghasilkan kuat patah 32 MPa (Blaga A., J.J. Beaudoin, 1985). Nilai flexural strength dari beton semen portland

pada

umumnya

adalah

berkisar

antara

3

–

5

MPa

(http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html,2009).

Pada

polymer concrete dengan menggunakan binder epoxy resin diglycidyl ether bisphenol dan aliphotic amine sebagai hardener dengan perbandingan 2 : 1, sebanyak 12 % Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

berat menghasilkan kuat patah sebesar 24,571 Mpa (Reis J.M.L., 2005). Penelitian lain yang menggunakan bahan baku pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 7 hari pada suhu 25oC menghasilkan kuat patah sebesar 78 MPa.

4.8 Ketahan Api Uji ketahan api atau Firing test dari material beton adalah untuk mengetahui sejauh mana kamampuan material beton (kekuatan mekanik) setelah mengalami kebakaran oleh nyala api. Suatu material beton akan dikatakan tahan terhadap nyala api (firing test) bila nilai kuat tekan beton setelah terkena api selama 4 jam tidak mengalami degradasi yang besar (Ongah R. et al, 2008). Hasil uji ketahanan api beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran H. Pada Gambar 4.8 diperlihatkan kurva dari hasil uji ketahan api untuk sampel beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang yang telah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC. Penetapan komposisi tersebut berdasarkan rangkuman hasil dari berbagai sifat-sifat fisis yang telah diukur.


Kuat tekan (MPa)

60

45

30 5 % resin 10 % resin

15


0 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

Waktu pembakaran (menit) Gambar 4.8 Hubungan antara kuat tekan beton setelah dikenai nyala api sebagai fungsi waktu (dalam orde menit) dengan penambahan resin epoksi sebesar 5 – 20 % (volume) Dari gambar tersebut, terlihat bahwa perubahan kuat tekan dari sampel beton sebelum dan setelah dilakukan uji ketahanan api pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan variasi resin epoksi 5, 10, 15 dan 20 % (volume). Hasil penenelitian lain tentang ketahanan api dari high strength reinforce concrete khususnya untuk aplikasi dinding bangunan dengan kuat tekan minimal 54 MPa dan rentang waktu pembakaran 30 – 240 menit mempunyai ketebalan beton berkisar 50 – 165 mm (Ongah R. et al, 2002). Hal ini menunjukkan adanya penurunan kuat tekan sebesar 60 % dari nilai kuat tekan awal (sebelum dilakukan pembakaran). Apabila syarat batas yang ditetapkan selama 4 jam atau ekivalen dengan 240 menit, beton mengalami kerusakan, dimana nilai kuat tekannya≥ 50 % dari kondisi Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

awalnya maka beton tersebut dinyatakan rusak. Jadi untuk komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan dengan 5 % (volume) resin epoksi telah mengalami degradasi kuat tekanan sebesar 29,1 MPa atau 79,726 %. Sedangkan untuk 10, 15 dan 20 % (volume) resin epoksi akan mengalami degradasi tekanan masing-masing sebesar: 60,046; 37,654 dan 22,67 %. Dengan demikian beton yang dibuat komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan penambahan resin epoksi sebesar 15 dan 20 % (volume) resin epoksi relatif lebih tahan terhadap nyala api. Dimana dari semua sampel beton yang dibuat kondisi yang terbaik adalah sampel dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC.

4.9 Ketahanan Kimia Pengujian ketahanan kimia dari beton dilakukan dengan perendaman asam H2SO4 konsentrasi 10% dan Na2SO4 5% (volume). Lamanya waktu perendaman adalah 7, 14, 21, 28 dan 56 hari kemudian diuji kuat tekannya. Adapun sampel yang diuji adalah pada pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan variasi resin epoksi 5, 10, 15, dan 20 % (volume) dengan watu pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC. Hasil uji ketahanan kimia beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan resin epoksi, setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC, diperlihatkan seperti pada Lampiran I dan Lampiran J. Pada Gambar 4.9 dan Gambar


4.10 diperlihatkan kurva perubahan massa dari beton akibat dari perendaman dengan zat kimia.

Perubahan Massa (%)

2.5 Perendaman dengan 5 % Na2SO4


2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 7

14

21

28

35

42

49

56

Waktu perendaman (hari) Gambar 4.9 Hubungan antara perubahan massa terhadap waktu perendaman (menggunakan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4) yang dilakukan pada beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC

Pada Gambar 4.9 ditunjukkan perubahan massa beton terhadap waktu perendaman dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC yang menggunakan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4. Dari gambar terlihat bahwa untuk jumlah resin epoksi sebanyak 5 % (volume) diperoleh nilai perubahan massa sekitar 0,2 – 1,5 % dengan rentang perendaman selama 7 - 56 hari. Sedangkan untuk 10, 15 dan 20 % resin epoksi, perubahan massa berturut-turut 0,18 – 1,43; 0,16 – 1,4 dan 0,15 – 1,35 %. Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa perendaman beton dengan larutan natrium sulfat (Na2SO4), dimana lama waktu perendaman berbanding lurus dengan perubahan massa dan penambahan resin justru berbanding terbalik. Pengurangan massa beton yang paling kecil adalah pada jumlah resin epoksi sebesar 20 % (volume).

Perubahan Massa (%)

2.5 Perendaman dengan 10 % H2SO4

2.0


1.5 1.0 0.5 0.0 7

14

21 28 35 42 Waktu perendaman (hari)

49

56

Gambar 4.10 Hubungan antara perubahan massa (%) terhadap waktu perendaman (menggunakan konsentrasi larutan H2SO4) yang dilakukan pada beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC Pada Gambar 4.10 perubahan massa beton terhadap waktu perendaman dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC yang menggunakan kosentrasi larutan 10 % H2SO4. Pada pemakaian resin epoksi 5 % (volume), maka beton setelah direndam dalam larutan 10 % H2SO4 Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

selama 7 – 56 hari diperoleh perubahan massa sebesar 0,5 – 2,0 %. Sedangkan untuk pemakaian 10, 15 dan 20 % (volume) resin epoksi dan setelah direndam dalam larutan asam sulfat (10 % H2SO4) selama rentang waktu yang sama maka diperoleh perubahan massa sebesar 0,4 -1,8; 0,3 – 1,7 dan 0,25 – 1,6 %. Ternyata perendaman beton dengan larutan 10 % H2SO4, menunjukkan pola yang berbeda pada larutan 5 % Na2SO4, dimana semakin lama waktunya cenderung semakin kecil pengurangan massanya. Hal ini mungkin disebabkan berkurangnya daya abrasi dari larutan tersebut. Begitu pula halnya pada penambahan jumlah resin yang diperbanyak, maka kemampuan larutan untuk menggerus beton semakin rendah. Ketahanan kimia dari beton setelah mengalami perendaman sebagai fungsi waktu, kemudian diukur kuat tekannya pada berbagai larutan asam seperti diperlihatkan pada Gambar 4.11 dan Gambar 4.12.

Kuat Tekan (MPa)

70 5 % resin 10 % resin 15 % resin 20 % resin

60

Perendaman dengan 5 % Na2SO4

50

40

30 0

14

28

42

56

Waktu perendaman (hari) Gambar 4.11 Hubungan antara kuat tekan terhadap waktu perendaman (hari) dari beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009. o 60 C menggunakan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4

Pada Gambar 4.11, ditunjukkan kurva kuat tekan dari beton terhadap waktu perendaman pada 5 - 20 % (volume) resin epoksi, komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, waktu pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC dan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4. Dari gambar tersebut, terlihat bahwa, untuk jumlah resin epoksi 5 % (volume), nilai kuat tekan yang diperoleh sekitar 37,2 – 41 MPa, dengan rentang perendaman selama 7 - 56 hari. Sedangkan untuk resin epoksi ditambah menjadi 10, 15 dan 20 % (volume), kemudian dilakukan perendaman yang sama dengan larutan 5 % Na2SO4 selama 7 – 56 hari, maka besarnya nilai kuat tekan yang diperoleh menjadi 44,1 – 47; 49,2 – 52,3 dan 57,2 - 61,2 MPa. Jadi terlihat bahwa sampai rentang perendaman selama 56 hari, nilai kuat tekannya malah meningkat, artinya terjadi penguatan beton. Kejadian ini disebabkan adanya reaksi antara natrium dengan carbonat menjadi gugus baru, seperti natrium karbonat. Pada kondisi 5 % resin epoksi peningkatan kuat tekan malah lebih besar, yaitu sekitar 11%, karena reaksi lebih mudah berlangsung pada jumlah resin yang sedikit. Berbeda halnya untuk 10 - 20 % resin epoksi peningkatan kuat tekannya sekitar 7 – 8 %, karena reaksi lebih lambat akibat adanya lapisan resin tersebut, perlu diperhatikan bahwa resin tidak larut pada Na2SO4 dan umumnya meningkatnya kuat tekan yang paling rendah adalah pada jumlah resin yang terbesar.


60


Kuat Tekan (MPa)

Perendaman dengan 10 % H2SO4

50

40

30 0

14

28

42

56

Waktu perendaman (hari) Gambar 4.12 Hubungan antara kuat tekan terhadap waktu perendaman (hari) dari beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang, 20 % (volume) resin epoksi dan waktu pengeringan 8 jam pada suhu 60oC menggunakan kosentrasi larutan 10 % H2SO4

Pada Gambar 4.12 ditunjukkan kurva kuat tekan beton terhadap waktu perendaman dengan variasi resin epoksi 5 - 20 % (volume) dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC, dimana kosentrasi larutan yang digunakan sebagai media perendaman adalah 10 % H2SO4. Dari gambar tersebut, terlihat bahwa untuk 5 % (volume) resin epoksi, direndam dengan larutan 10 % H2SO4 selama 7 - 56 hari, maka nilai kuat tekan yang diperoleh sekitar 31 – 35,1 MPa. Sedangkan untuk resin epoksi ditambah menjadi 10, 15 dan 20 % (volume), kemudian dilakukan perendaman yang sama dengan larutan Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

10 % H2SO4 selama 7 - 56 hari, maka besarnya nilai kuat tekan yang diperoleh menjadi: 39,0 – 42,6; 43,3 – 47,0 dan 51,2 - 56,0 MPa. Jadi terlihat bahwa sampai rentang perendaman selama 56 hari, nilai kuat tekannya cenderung turun, karena sebagian material beton terkikis dan mengalami abrasi. Perendaman beton dengan larutan 10 % H2SO4, menunjukkan pola yang berbeda, yaitu terjadi penurunan kuat tekan sebesar 15 % pada jumlah resin 5 % (volume), dimana nilai ini merupakan yang terbesar terjadinya korosi. Sedangkan untuk 10 - 20 % resin epoksi, terjadi penurunan kuat tekan sekitar 10 – 11 %, jadi jelas terlihat bahwa resin epoksi sangat besar pengaruhnya terhadap ketahanan kimia. Apabila dilihat ketahanan kimia dari polymer concrete sangat baik dan juga polimer tersebut berfungsi sebagai matrik penguat. Pelapisan portland cement concrete menjadi polymer concrete menyebabkan adanya ikatan yang kuat sehingga tahan terhadap abrasi dan cuaca, polymer concrete juga menunjukan kemampuannya terhadap peredaman suara, isolasi termal yang baik, karena mempunyai nilai konduktivitas termal yang rendah. Dari polymer concrete sebelum dan setelah perendaman dengan kosentrasi 10 % H2SO4 mempunyai nilai kuat tekan mula-mula 24,571 MPa berubah menjadi 16,462 MPa, atau turun sebesar 33 %. Sedangkan perendaman beton polimer dengan air laut terjadi perubahan kuat tekan dari 24,571 MPa menjadi 16,965 MPa atau terjadi penurunan (loss) sebesar: 30,9 % (Ongah R. et al, 2002).


4.10 Scanning Electron Microscope (SEM) Pada Gambar 4.13 ditunjukkan foto SEM dari beton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dengan 20 % (volume) resin epoksi yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC.

Gambar 4.13 Foto SEM dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60 oC dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan 20 % (volume) resin epoksi

Dari Gambar 4.13 terlihat bahwa pada beton terdapat rongga-ronga yang ditandai dengan warna hitam atau gelap, sedangkan warna abu-abu merupakan gumpalan kulit kerang yang sudah tercampur dengan pasir di dalam adukan beton. Warna putih atau terang merupakan gumpalan resin epoksi. Rongga-ronga di dalam beton terdistribusi tidak merata dengan ukuran sekitar 5 - 40 µm, ukuran gumpalan resin epoksi sekitar 20 µm. Sedangkan bentuk partikel pasir dan serbuk kulit kerang tidak terlihat batas butirnya.


Menurut referensi (Yothin Ungkoon, 2007), menyatakan bahwa beton yang dikeringkan secara alami mempunyai permukaan yang lebih kasar dan ukuran pori lebih besar, jumlah lebih sedikit dan terdistribusi tidak merata. Adanya cacat mikro (micro crack) pada beton menyebabkan kekuatan mekanik turun, karena memudahkan terjadinya keretakan atau patahan. Pada beton yang permukaannya lebih halus, ukuran partikelnya kecil, umumnya tanpa cacat dan relatif lebih padat, maka cenderung memiliki kekuatan mekanik yang lebih tinggi.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan pemanfaatan kulit kerang dan resin epoksi terhadap karakteristik beton polimer dapat disimpulkan: 1. Beton telah dibuat yang berbasis 66,67 – 83,33 % (volume) serbuk kulit kerang, pasir dan 5 – 20 % (volume) resin epoksi yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60oC. Kualitas beton yang optimum diperoleh pada komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan 20 % (volume) resin epoksi dengan waktu pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC. 2. Karakteristik dari beton yang dihasilkan pada kondisi tersebut adalah densitas = 2,716 g/cm3, penyerapan air = 0,4 %, penyusutan = 1,29 %, konduktivitas termal = 0,339 w/moK, kuat tekan = 56,9 MPa, kuat patah = 34 MPa dan kuat tarik = 7,46 MPa. Analisis ketahanan api dari beton mengalami degradasi sebesar 22,67 % atau kekuatan tekannya sebelum pembakaran sebesar 56,9 MPa dan setelah dibakar

turun menjadi 44 MPa. Berdasarkan analisa

ketahanan asam dari beton setelah perendaman dengan 5 % Na2SO4 selama 7 - 56

hari terjadi perubahan massa sebesar 0,15 -1,35 % dan kuat tekan

meningkat sekitar 7 – 8 %. Sedangkan perendaman dengan 10 % H2SO4 selama 7 - 56 hari terjadi perubahan massa sebesar 0,25 -1,60 % dan kuat Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

tekan terdegradasi sekitar 10 – 11 %. Analisa struktur mikro dengan SEM menunjukkan bahwa rongga-ronga di dalam beton terdistribusi tidak merata dengan ukuran sekitar 5 - 40 µm dan gumpalan resin epoksi sekitar 20 µm. Sedangkan bentuk partikel pasir dan serbuk kulit kerang tidak terlihat batas butirnya.

5.2 Saran Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan pemanfaatan kulit kerang dan resin epoksi terhadap karakteristik beton polimer dapat disarankan untuk melakukan penelitian: 1. Penyerapan suara dan melakukan uji kelayakan (feasibilty study) dari beton yang telah dibuat 2. Pengujian dengan menggunakan bahan polimer jenis lain seperti bahan dari termoplastik


DAFTAR PUSTAKA

American Society for Testing and Material.1995. Annual Book of ASTM Standards C 134, Standard Test Methods for Size, Dimensional Measurements and Bulk Density of Refractory Brick and Insulating Firebrick ____________.1997. Annual Book of ASTM Standards C 133, Standard Test Methods for Cold Crushing Strength and Modulus of Repture of Refractories ____________.1997. Annual Book of ASTM Standards C 348, Standard Test Method for Flexural Strength of Hydraulic-Cement Mortars ____________.1997. Annual Book of ASTM Standards C 177, Standard Test Method for Steady State Heat Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus ____________.1998. Annual Book of ASTM Standards C 1386, Standard Specification for Precast Autoclaved Aerated Concrete (PAAC) Wall Construction Units ____________.2001. Annual Book of ASTM Standards C 39/C 39M, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens ____________.2000. Annual Book of ASTM Standards C 20, Standard Test Methods for Apparent Porosity, Water Absorption, Apparent Specific Gravity and Bulk Density of Burned Refractory Brick and Shapes by Boiling Water Amirudin, Nursyafril. 1982. Pedoman Konstruksi Beton. Edisi Pertama Blaga. A, J.J Beaudoin. 1985. Polymer Modified Concrete Calvelri L, N. Miraglia, M. Papia. 2003. Pumice Concrete for Structural Wall Panels. Engineering Structures 25 Carolyn Schierhorn. 2008. Producing Structural Lightweight Concrete Block Chan. 1993. Material Science and Technologi. A. Comprehensive Treatment. Vol 2 A. Characterisation of Material Part 1. Erick Liftshin V. H. Newyork Departemen Pekerjaan Umum, Badan Penelitian dan Pengembangan PU. 1989. Pedoman Beton 1989. Jakarta Shinta Marito Siregar : Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, 2009.

Eglinton S. M. 1987. Concrete and its Chemical Behaviour. Thomas Telford. London Ergul Yassar, Cengiz D Atis, A. Kilic, H. Gulsen. 2003. Strength Properties Concrete Made with Basaltic Pumice and Fly Ash. Elsevier Science BV. New York Gemert V. D., L. Czarnecki, P. Łukowski and E. Knapen. 2004. Cement Concrete and Concrete-Polymer Composites. Katolik Universiti Leuven, Belgium Holm, Thomas A. Lightweight. 1994. Concrete and Aggregates. Philadelphia Mulyono Tri.Ir. 2003. Teknologi Beton. Edisi Kedua. ANDI. Yokyakarta Moncrief R. W. 1983. Struktur dan Sifat Serat-Serat. Jakarta Nawy, Edward G, Reinforce. 1985. Concrete a Fundamental Approach. Cetakan Pertama. PT Eresco. Bandung Neville, A. M. 1981. Properties of Concrete. Edisi Ketiga. London Ongah R. and P.A. Mendis. 2008. Fire Performance of High Strength Reinforced Concrete Walls Porsepwandi, W. 1998. Pengaruh PH Larutan Perendaman Terhadap Penurunan Kandungan Hg dan Mutu Kerang Hijau (Mytilus viridis L.). Skripsi. Fakultas Perikanan dan Kelautan. IPB. Bogor Ramamurthy. K and N. Narayanan. 2000. Influence of Composition and Curing on Drying Shrinkage of Aerated Concrete Reis J. M. L. 2006. Fracture and Flexural Characterization of Polymer Conccrete Reinforced with Wood Waste Satyarno Imam. 2004. Lightweight Styrofoam Concrete for Lighter and More Ductile Wall Siti Maryam. 2006. Pengaruh Serbuk Cangkang Kerang Sebagai Filler Terhadap Sifat-Sifat dari Mortar. Skripsi. FMIPA. USU Smita Badur and Rubina Chaudhary. 2008. Utilization of Hazardous and By-Products as a Green Concrete Material Through S/S Process: A Review


Standart Nasional Indonesia 03-1741-1989. Uji Ketahanan Api Beton Tata Surdia, Shinroku Saito. 1984. Pengetahuan Bahan Teknik. Bandung Tetuko Anggito P, Deni S. Khaerudini, Muljadi dan P. Sebayang. 2008. Pengaruh Proses Aging pada Karakteristik Beton Geopolimer Berbasis Fly Ash Tri Mulyono. 2005. Teknologi Beton Victor Y. Garos and C. Vipulanandan. 2006. Review of Polyester Concrete Properties Yasushi Shimizu. 2005. Mechanical Properties of Structural Lightweight Concrete __________2008. Kerang ("http://ms.wikipedia.org/wiki/Kerang"). 10 Februari 2009 __________2008. Beton Spesial (http://artana.wordpress.com/betonspesial). 20 Oktober 2008 __________2009. Concrete Properties (http://www.engineeringtoolbox.com/ concrete-properties-d_1223.html). 23 Januari 2009 __________2006. Beton Ringan (http://estate.co.id/index.php?option). 2 Mei 2006 __________2009. Polymer Concrete (http://www.abtdrains.com/polydrain/ polymerconcrete). 23 Januari 2009 __________2009. Properties of Foam Concrete (http://www.foamconcrete.co.uk/ properties_of_foam_concrete.html) 10 Februari 2009


LAMPIRAN A. Data pengukuran densitas Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Massa Kering (ms) (gr) 103.608 114.946 120.455 114.407

Diameter (cm)

Tinggi (cm)

Volume 3 (cm )

Densitas 3 (gr/cm )

2.53 2.52 2.54 2.54

9.02 9.00 9.04 9.00

45.32 44.87 45.78 45.58

2.286 2.562 2.631 2.510


Diameter (cm)

Tinggi (cm)

Volume 3 (cm )

Densitas 3 (gr/cm )

2.53 2.52 2.54 2.52

9.02 9.00 9.05 9.01

45.32 44.87 45.83 44.92

2.320 2.592 2.660 2.554


Diameter (cm)

Tinggi (cm)

Volume 3 (cm )

Densitas 3 (gr/cm )

2.52 2.52 2.53 2.51

9.00 9.02 9.00 9.03

44.87 44.97 45.22 44.66

2.354 2.628 2.691 2.585


Diameter (cm)

Tinggi (cm)

Volume 3 (cm )

Densitas 3 (gr/cm )

2.53 2.54 2.51 2.52

9.00 9.00 9.02 9.03

45.22 45.58 44.61 45.02

2.375 2.654 2.716 2.623

10% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33




Contoh perhitungan untuk menentukan densitas sampel 5 % resin sebagai berikut:

m Densitas =   V  Dimana: m = Massa sampel kering (gr) V = Volume sampel (cm3)

 103.608  Densitas =    45.32  = 2.286 g/cm3


LAMPIRAN B. Data pengukuran penyerapan air Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Massa Kering (gr) 104.197 116.777 119.922 114.407

Massa Basah (gr) 110.511 122.417 123.963 118.068

Penyerapan Air (%) 6.06 4.83 3.37 3.20

Massa Kering (gr) 104.916 116.292 119.342 114.587

Massa Basah (gr) 110.372 120.804 121.872 116.879

Penyerapan Air (%) 5.20 3.88 2.12 2.00

Massa Kering (gr) 106.453 117.907 120.733 115.978

Massa Basah (gr) 111.180 121.079 122.230 117.323

Penyerapan Air (%) 4.44 2.69 1.24 1.16

Massa Kering (gr) 107.403 119.073 121.855 117.682

Massa Basah (gr) 111.151 121.050 122.342 118.294

Penyerapan Air (%) 3.49 1.66 0.40 0.52





Contoh perhitungan untuk menentukan penyerapan air sampel 5 % resin sebagai berikut  m j − mk Penyerapan air =   mk

  × 100%  

Dimana: mj = Massa jenuh (gr) mk = Massa kering (gr)

 110.511 − 104.197  Penyerapan air =   × 100% 104.197   = 6.06 %


LAMPIRAN C. Data pengukuran penyusutan Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Lo (mm) 160.30 160.20 160.10 160.00

Lt (mm) 150.62 151.90 152.90 153.49

Penyusutan (%) 6.04 5.18 4.50 4.07

Lo (mm) 160.40 160.20 160.10 160.05

Lt (mm) 152.96 153.97 155.12 155.65

Penyusutan (%) 4.64 3.89 3.11 2.75

Lo (mm) 160.10 160.20 160.10 160.40

Lt (mm) 154.61 155.62 156.56 157.19

Penyusutan (%) 3.43 2.86 2.21 2.00

Lo (mm) 160.50 160.30 160.20 160.20

Lt (mm) 156.42 157.21 158.13 158.49

Penyusutan (%) 2.54 1.93 1.29 1.07





Contoh perhitungan untuk menentukan penyusutan pada 5 % resin sebagai berikut:

 Lo − Lt  Penyusutan =   × 100%  Lo 

dimana: Lo = Panjang awal (mm) Lt = Panjang akhir (mm)

 160.30 − 150.62  Penyusutan =   × 100% 160.30   = 6.04 %


LAMPIRAN D. Data Pengukuran Konduktivitas Termal Pada kondisi steady state Waktu 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200 1260 1320 1380 1440 1500 1560 1620 1680 1740 1800 1860 1920 1980 2040 2100 2160 2220 2280 2340 2400

T1 28.0 29.4 30.4 31.5 32.5 33.6 34.6 35.3 36.2 37.5 38.2 39.8 40.2 41.4 42.5 43.6 44.5 45.4 46.7 47.7 48.8 49.2 50.3 51.4 52.4 53.6 54.8 55.6 56.4 57.8 59.6 61.2 63.2 64.6 65.2 66.3 68.8 69.6 71.5 73.6

T2 28.0 28.7 29.6 29.7 30.4 30.8 31.2 31.6 32.4 32.6 33.4 33.9 34.1 34.9 35.6 35.8 36.2 36.8 37.5 37.9 38.2 38.9 39.5 39.8 40.4 40.8 41.3 41.8 42.6 42.7 43.6 43.8 44.4 44.9 45.6 45.9 46.3 47.6 48.8 49.7

Waktu 2460 2700 2760 2820 2880 2940 3000 3060 3120 3180 3240 3300 3360 3420 3480 3540 3600 3660 3720

T1 75.7 80.1 80.1 80.2 80.1 80.3 80.1 80.2 80.0 80.1 80.2 80.1 80.1 80.2 80.1 80.0 80.2 80.1 80.0

T2 50.4 58.6 60.2 62.6 63.4 64.5 65.1 65.1 65.2 65.2 65.0 65.0 65.1 65.0 65.1 65.2 65.1 65.0 65.1


Pada kondisi penurunan temperatur (T2) Waktu 60 120 180 240 300 379 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1044 1080 1140 1200 1260 1320

T2 76.0 74.0 71.6 71.2 69.0 68.1 67.2 66.3 66.3 65.3 64.4 64.0 63.2 61.5 62.1 60.4 60.1 60.0 59.5 59.0 57.7 57.3

1380 1440 1500 1560 1620 1680 1740 1800 1860 1920 1980 2040 2100

56.9 56.5 55.2 54.0 52.6 52.4 51.4 50.6 51.6 50.7 50.1 49.4 49.3

2160 2220 2280 2340 2400 2460

48.5 47.3 45.7 45.7 44.7 44.0

Waktu 2520 2580 2640 2700 2760 2820 2880 2940 3000 3060 3120 3180 3240 3300 3360 3420 3480 3540 3600 3660 3720

T2 40.0 42.7 42.7 41.7 40.0 40.6 39.7 38.8 37.3 36.7 35.0 34.6 34.2 33.6 33.5 33.1 32.8 31.6 30.1 28.6 28.0


Contoh perhitungan untuk menentukan konduktivitas termal pada pengeringan 7 hari

k=

(m.c.dT / dt. X ) A.(T1 − T2 )

dimana: k = konduktivitas termal m = massa plat (kg) c = panas jenis (kkal/kg 0C) dT/dt = slope (0C/jam) X = tebal sampel (m) d = diameter sampel (m) A = luas (m2) T1 = Temperatur 1 ( 0C) = Temperatur 2 (0C) T2

k=

(1.8 × 0.09 × 42.48 × 0.005) 0.0079 × (80 − 65)

k = 0.292 kkal/m 0C jam k = 0.339 W/m K


LAMPIRAN E. Data pengukuran kuat tekan Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Diameter (mm) 25.51 25.50 25.52 25.52

Luas (mm2) 510.85 510.45 511.25 511.25

Gaya (N) 1430.37 11536.09 18660.53 17842.53

Kuat Tekan (MPa) 2.80 22.60 36.50 34.90

Diameter (mm) 25.53 25.51 25.52 25.51

Luas (mm2) 511.65 510.85 511.25 510.85

Gaya (N) 2711.73 13895.03 22137.01 20995.80

Kuat Tekan (MPa) 5.30 27.20 43.30 41.10

Diameter (mm) 25.51 25.53 25.54 25.53

Luas (mm2) 510.85 511.65 512.05 511.65

Gaya (N) 4291.11 17396.03 24885.58 24559.10

Kuat Tekan (MPa) 8.40 34.00 48.60 48.00

Diameter (mm) 25.53 25.54 25.54 25.51

Luas 2 (mm ) 511.65 512.05 512.05 510.85

Gaya (N) 6037.45 20891.60 29135.58 28454.16

Kuat Tekan (MPa) 11.80 40.80 56.90 55.70





Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tekan sampel 5 % resin sebagai berikut

Kuat Tekan =

P A

Dimana:

π .d 2

π .(25.51) 2

= 4 = 510.85 mm2

A = Luas Penampang =

4

P = Gaya = 1430.37 N

Kuat Tekan =

1430.37.N = 2.80 MPa 510.85mm 2

Catatan: 1 MPa = 1 N/mm2


LAMPIRAN F. Data pengukuran kuat tarik Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Diameter (mm) 25.51 25.52 25.51 25.53

Luas (mm2) 510.85 511.25 510.85 511.65

Gaya (N) 1476.35 2075.66 2513.37 2542.89

Kuat Tarik (MPa) 2.89 4.06 4.92 4.97

Diameter (mm) 25.54 25.53 25.52 25.52

Luas (mm2) 512.05 511.65 511.25 511.25

Gaya (N) 1735.85 2353.58 2955.01 2909.00

Kuat Tarik (MPa) 3.39 4.60 5.78 5.69

Diameter (mm) 25.54 25.53 25.52 25.54

Luas (mm2) 512.05 511.65 511.25 512.05

Gaya (N) 2078.92 2737.32 3348.67 3231.03

Kuat Tarik (MPa) 4.06 5.35 6.55 6.31

Diameter (mm) 25.55 25.55 25.53 25.52

Luas 2 (mm ) 512.45 512.45 511.65 511.25

Gaya (N) 2372.64 3110.57 3816.89 3645.19

Kuat Tarik (MPa) 4.63 6.07 7.46 7.13





Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tarik sampel 5 % resin sebagai berikut

Kuat Tarik =

P A

Dimana: A = Luas Penampang =

π .d 2 4

=

π .(25.51) 2 4

= 510.85 mm2

F = Gaya = 1476.35 N

Kuat Tarik =

F 1476.35.N = A 510.85.mm 2 = 2.89 MPa


LAMPIRAN G. Data pengukuran kuat patah Beton Kulit Kerang 5% Resin Kerang (% volume) 66.67 75.00 80.00 83.33

Span (mm) 100 100 100 100

Lebar (mm) 40.04 40.05 40.05 40.05

Tinggi (mm) 40.01 40.01 40.02 40.01

Gaya (N) 2580.93 5556.38 6842.04 7266.03

Kuat Patah (MPa) 6.04 13.00 16.00 17.00

Span (mm) 100 100 100 100

Lebar (mm) 40.04 40.06 40.05 40.06

Tinggi (mm) 40.01 40.03 40.02 40.03

Gaya (N) 3418.46 8131.01 9664.38 9586.03

Kuat Patah (MPa) 8.00 19.00 22.60 22.40

Span (mm) 100 100 100 100

Lebar (mm) 40.06 40.05 40.04 40.04

Tinggi (mm) 40.01 40.00 40.00 40.01

Gaya (N) 4702.72 10808.16 14521.17 13802.01

Kuat Patah (MPa) 11.00 25.30 34.00 32.30

Span (mm) 100 100 100 100

Lebar (mm) 40.06 40.05 40.04 40.04

Tinggi (mm) 40.00 40.01 40.00 40.01

Gaya (N) 5298.60 14532.06 17937.92 16664.97

Kuat Patah (MPa) 12.40 34.00 42.00 39.00





Contoh perhitungan untuk menentukan kuat patah sampel 5 % resin sebagai berikut Kuat Patah =

3.P.l 2.b.h 2

Dimana: P = Gaya (N) l = Panjang span (mm) b = Lebar (mm) h = Tinggi (mm)

3 × 2580.93.N × 100.mm = Kuat Patah 2 × 40.04.mm × (40.01) 2 .mm 2 = 6.04 MPa


LAMPIRAN H. Data pengukuran kuat tekan setelah pembakaran Beton Kulit Kerang 5% Resin Diameter (mm) 25.51 25.52 25.51 25.53 25.50 25.51 25.52

Luas (mm2) 510.85 511.25 510.85 511.65 510.45 510.85 511.25

Gaya (N) 18645.90 15337.42 13537.44 10898.10 7707.74 3780.27 0.00

Kuat Tekan (MPa) 36.50 30.00 26.50 21.30 15.10 7.40 0.00

Diameter (mm) 25.52 25.53 25.52 25.54 25.52 25.53 25.52

Luas (mm2) 511.25 511.65 511.25 512.05 511.25 511.65 511.25

Gaya (N) 22137.01 20363.59 19069.52 16948.82 12627.81 8851.51 4907.97

Kuat Tekan (MPa) 43.30 39.80 37.30 33.10 24.70 17.30 9.60

Kerang (% volume) 0 30 60 120 180 240 300

Diameter (mm) 25.55 25.54 25.55 25.54 25.53 25.54 25.55

Luas (mm2) 512.45 512.05 512.45 512.05 511.65 512.05 512.45

Gaya (N) 24905.07 24680.76 24033.90 21710.87 18419.33 15515.08 11171.41

Kuat Tekan (MPa) 48.60 48.20 46.90 42.40 36.00 30.30 21.80

20% Resin Kerang (% volume) 0 30 60 120 180 240 300

Diameter (mm) 25.56 25.55 25.55 25.54 25.55 25.56 25.55

Luas (mm2) 512.85 512.45 512.45 512.05 512.45 512.85 512.45

Gaya (N) 29181.23 28748.44 28082.26 26780.16 24700.09 22565.45 18448.20

Kuat Tekan (MPa) 56.90 56.10 54.80 52.30 48.20 44.00 36.00

Kerang (% volume) 0 30 60 120 180 240 300 10% Resin Kerang (% volume) 0 30 60 120 180 240 300 15% Resin


Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tekan sampel 80 % sampel kulit kerang setelah pembakaran 30 detik sebagai berikut Kuat Tekan =

P A


π .d 2

=

π .(25.52) 2

4 = 511.25 mm2

4

P = Gaya = 18645.90N

Kuat Tekan =

15337.42 N = 30.0 MPa 511.25mm 2



LAMPIRAN I. Data pengukuran perubahan massa akibat bahan kimia

Perendaman dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang 5% Resin Hari 7 14 21 28 56

Massa Awal (g) 119.922 119.922 119.922 119.922 119.922

Massa Akhir (g) 119.682 119.322 118.963 118.723 118.123

Perubahan massa (%) 0.20 0.50 0.80 1.00 1.50

Massa Awal (g) 119.342 119.342 119.342 119.342 119.342

Massa Akhir (g) 119.127 118.769 118.447 118.244 117.635

Perubahan massa (%) 0.18 0.48 0.75 0.92 1.43

Massa Awal (g) 120.733 120.733 120.733 120.733 120.733

Massa Akhir (g) 120.540 120.178 119.888 119.646 119.043

Perubahan massa (%) 0.16 0.46 0.70 0.90 1.40

Massa Awal (g) 121.855 121.855 121.855 121.855 121.855

Massa Akhir (g) 121.672 121.343 121.063 120.807 120.210

Perubahan massa (%) 0.15 0.42 0.65 0.86 1.35

10% Resin Hari 7 14 21 28 56

15% Resin Hari 7 14 21 28 56

20% Resin Hari 7 14 21 28 56


Perendaman dengan larutan 10 % H2SO4 pada 80 % serbuk kerang 5% Resin Hari 7 14 21 28 56

Massa Awal (g) 119.922 119.922 119.922 119.922 119.922

Massa Akhir (g) 117.524 118.003 118.483 119.083 119.322

Perubahan massa (%) 2.00 1.60 1.20 0.70 0.50

Massa Awal (g) 119.342 119.342 119.342 119.342 119.342

Massa Akhir (g) 117.194 117.552 118.149 118.626 118.865

Perubahan massa (%) 1.80 1.50 1.00 0.60 0.40

Massa Awal (g) 120.733 120.733 120.733 120.733 120.733

Massa Akhir (g) 118.681 119.043 119.586 120.069 120.371

Perubahan massa (%) 1.70 1.40 0.95 0.55 0.30

Massa Awal (g) 121.855 121.855 121.855 121.855 121.855

Massa Akhir (g) 119.905 120.393 120.880 121.307 121.550

Perubahan massa (%) 1.60 1.20 0.80 0.45 0.25

10% Resin Hari 7 14 21 28 56

15% Resin Hari 7 14 21 28 56

20% Resin Hari 7 14 21 28 56


Contoh perhitungan untuk menentukan penyerapan air sampel 5 % resin sebagai berikut  m − makhir   × 100% Penyerapan air =  awal mawal  

Dimana: mj = Massa Awal (gr) mk = Massa Akhir (gr)

 119.922 − 119.682  Penyerapan air =   × 100% 119.922   = 0.20 %


LAMPIRAN J. Data pengukuran kuat tekan akibat bahan kimia Perendaman dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang 5% Resin Hari 0 7 14 21 28 56

Diameter (mm) 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52

Luas (mm2) 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25

Gaya (N) 18660.53 19018.40 19427.40 19938.64 20552.14 20961.14

Kuat Tekan (MPa) 36.50 37.20 38.00 39.00 40.20 41.00

Diameter (mm) 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52

Luas (mm2) 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25

Gaya (N) 22137.01 22546.00 23006.13 23415.12 23517.37 24028.62

Kuat Tekan (MPa) 43.30 44.10 45.00 45.80 46.00 47.00

Diameter (mm) 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54

Luas 2 (mm ) 511.25 512.05 512.05 512.05 512.05 512.05

Gaya (N) 24846.62 25192.81 25448.83 25704.86 26114.49 26780.16

Kuat Tekan (MPa) 48.60 49.20 49.70 50.20 51.00 52.30

Diameter (mm) 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54

Luas (mm2) 511.25 512.05 512.05 512.05 512.05 512.05

Gaya (N) 29089.97 29289.20 29545.22 30210.89 30774.14 31337.39

Kuat Tekan (MPa) 56.90 57.20 57.70 59.00 60.10 61.20

10% Resin Hari 0 7 14 21 28 56 15% Resin Hari 0 7 14 21 28 56 20% Resin Hari 0 7 14 21 28 56


Perendaman dengan larutan 10 % H2SO4 pada 80 % serbuk kerang 5% Resin Hari 0 7 14 21 28 56

Diameter (mm) 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52

Luas 2 (mm ) 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25

Gaya (N) 18660.53 17944.78 17382.41 16973.41 16411.04 15848.67

Kuat Tekan (MPa) 36.50 35.10 34.00 33.20 32.10 31.00

Diameter (mm) 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52 25.52

Luas (mm2) 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25 511.25

Gaya (N) 22137.01 21779.13 21472.39 20961.14 20705.51 19938.64

Kuat Tekan (MPa) 43.30 42.60 42.00 41.00 40.50 39.00

Diameter (mm) 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54

Luas (mm2) 511.25 512.05 512.05 512.05 512.05 512.05

Gaya (N) 24846.62 24066.30 23554.25 23042.20 22581.36 22171.72

Kuat Tekan (MPa) 48.60 47.00 46.00 45.00 44.10 43.30

Diameter (mm) 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54 25.54

Luas (mm2) 511.25 512.05 512.05 512.05 512.05 512.05

Gaya (N) 29089.97 28674.74 28213.89 27804.26 26626.54 26216.90

Kuat Tekan (MPa) 56.90 56.00 55.10 54.30 52.00 51.20

10% Resin Hari 0 7 14 21 28 56

15% Resin Hari 0 7 14 21 28 56

20% Resin Hari 0 7 14 21 28 56


Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tekan sampel 5 % resin pada perendaman dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang sebagai berikut

Kuat Tekan =

P A


π .d 2

=

π .(25.52) 2

4 = 511.25 mm2

4

P = Gaya = 19018.40 N

Kuat Tekan =

19018.40.N = 37.20 MPa 511.25mm 2





FIS

Recommend Documents