OPTIMASI KEKUATAN TEKAN DAN DAYA SERAP AIR PAVING BLOCK DENGAN MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI Ida Komang Gereha1),Sriyanto2),Suhartoyo3) Staf Pengajar Jurusan Teknik MesinAkademi Teknologi Warga Surakarta.
1)2)3)
ABSTRACT Paving block (concrete brick) is defined as a building material composition made of a mixture of Portland cement or adhesive materials like hydraulic, water and aggregates (stone dustor sand) with or without other additives (SNI 03-0691-1996). Paving block manufacture for this type is used for the parking lot area. Based on the analysis of the Taguchi method ratio S/N is obtained for the optimal response to the compressive strength formulation A1 (sand composition 8 kg). B3 (cement composition 3 kg), C3 (trash composition 1.5 kg) and D3 (time of stirring 8 minutes) have optimal compressive strength of 203.207 kg/cm2 of standard ISO of 200 kg/cm2, optimal results for water absorption response to the formulation A1 (sand composition 8 kg). B2 (cement composition 2.5 kg), C2 (trash composition 1 kg) and D2 (time of stirring 6 minutes). Has water absorption of 5.233 % , of the ISO standard by 6 % MRS obtained by a combination of optimization with optimal levels, namely the formulation A1 (sand composition 8 kg). B2 (cement composition 2.5 kg), C2 (trash composition 1 kg) and D2 (time of stirring 6 minutes). Has optimum compressive strength of 201.910 kg/cm2 and has water absorption of 5.233 %.
ABSTRAK Paving block (bata beton) didefinisikan sebagai komposisi bahan bangunan yang terbuat dari campuran semen Portland atau bahan perekat seperti hidrolik, air, dan agregat (batu debu atau pasir) dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya (SNI 03-0691-1996). Paving block pembuatan untuk jenis penggunaan area parkir. Berdasarkan analisis dari Taguchi metode Rasio S / N diperoleh untuk respon optimal untuk perumusan kuat tekan A1 (Sand komposisi 8 kg), B3 (komposisi Semen 3kg), C3 (komposisi Sampah 1,5 kg) dan D3 (Waktu aduk 8 min) memiliki kuat tekan optimal 203,207 kg / cm2 standar ISO dari 200 kg / cm2, hasil optimal untuk respon penyerapan air ke dalam formulasi A1 (Sand komposisi 8 Kg), B2 (composition2.5 Semen Kg), C2 ( komposisi sampah 1 Kg) dan D2 (Waktu pengadukan 6 menit). Memiliki penyerapan air dari 5,233% .dari standar ISO dengan 6%. MRS ^ diperoleh dengan kombinasi optimasi dengan tingkat yang optimal, yaitu perumusan A1 (Sand komposisi 8 Kg), B2 (composition2.5 Semen Kg), C2 (Sampah komposisi 1 Kg) dan D2 (Waktu pengadukan 6 menit). memiliki kuat tekan optimum dari 201,910 kg / cm2 dan Memiliki penyerapan air dari 5,233%. Kata kunci: Paving blok, kuat tekan, penyerapan air
I. PENDAHULUAN Brangkal Termasuk sampah anorganik, brangkal adalah sampah berupa limbah yang berasal dari gempuran bangunan yang tidak dimanfaatkan lagi. Brangkal yang dibuang di tempat pembuangan sampah akan mengakibatkan bertambahnya volume sampah sehingga akan mengakibatkan daya tampung sampah menjadi berkurang karena sampah brangkal tidak dapat terurai sendiri. Dalam penelitian ini ternyata sampah brangkal dapat dimanfaatkan lagi dan bukan hanya sebagai tumpukan sampah yang tidak ada manfaatnya. Dengan sentuhan teknologi maka brangkal dapat dihancurkan dan menjadi butiran-butiran kecil dan dapat digunakan sebagai campuran pembuatan bahan bangunan yaitu jenis paving block. Dengan melihat keadaan disekitar wilayah Surakarta ternyata banyak industri kecil atau UKM yang membuat bahan bangunan jenis paving block. dan sungguh menjadi perhatian bahwasanya industri kecil atau UKM pada saat ini sulit berkembang karena
harga bahan dasar pasir untuk pembuatan paving block harga semakin mahal. Hal inilah yang menjadi kesulitan bagi Industri kecil atau UKM pembuat paving block untuk meningkatkan hasil produksinya.Dengan pemanfaatan brangkal ini dapat digunakan sebagai campuran pembuatan paving block sehingga dapat mengurangi komposisi bahan dasar pasir yang harganya cukup mahal. Sehingga Industri kecil atau UKM dapat berkembang dan dapat mengurangi volume Tempat pembuangan sampah. II. ALAT DAN BAHAN Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah : 1 Hammer Mill digunakan untuk menghancurkan sampah an organik. 2 Timbangan digunakan utuk menimbang komposisi campuran paving block. 3 Mesin Molen Digunakan untuk mencampur bahan paving block. 4 Mesin cetak Paving block digunakan untuk mencetak paving block. 5 Mesin uji kekuatan tekan untuk menguji kekuatan tekan paving block. 6 Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pengadukan. 7 Bak air digunakan untuk menyelup paving block Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah : 1. Pasir 2. Semen 3. Butiran brangkal III. METODE PENELITIAN 1. Rancangan Penelitian Untuk jenis penelitian dengan metode Taguchi dengan jumlah faktor 4 menggunakan matriks orthogonal array L9 (34) yang memiliki 3 tingkatan level. Matriks ortogonal standar dengan 3 level mempunyai pilihan seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini : Tabel. 4.2. Matiks Orthogonal Array (OA) Standar dengan 3 Level. Matriks Orthogonal 3 Level L 9 ( 34 )
L 27 ( 313 )
L 81 ( 3 40 )
-
( Sumber : Soejanto, 2009 ) Untuk menentukan matriks orthogonal array yang sesuai yaitu pada array matriks orthogonal L 9 ( 34 ) diuraikan pada table 3.2 adalah sesuai berikut : Derajat kebebasan = ( banyak faktor ) x ( banyak level – 1 ) = 4 x ( 3-1 ) = 8 derajat kebebasan. L9 ( 3 4 ) Banyak kolom Banyak level Banyak barisatau eksperimen Rancangan bujursangkar latin Gambar 2.1 Notasi Orthogonal Array
Dimana : L : Rancangan 8 : Banyaknya baris atau eksperimen 3 : Banyaknya level
4 : Banyaknya kolom atau eksperimen.
Tabel. 4.3. Orthogonal Array L 9 ( 34 ) Trial
Faktor. A. 1 1 1 2 2 2 3 3 3
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
B. 1 2 3 1 2 3 1 2 3
C. 1 2 3 2 3 1 3 1 2
D. 1 2 3 3 1 2 2 3 1
Diagram 2.1. Alur penelitian Mula i Pengamatan Pada Kondisi Industri Secara Langsung Kondisi hasil uji Laboratorium Kekuatan tekan dan daya serap air Identifikasi Variabel Penelitian Rancangan Penelitian Eksperimen dan Pengumpulatan Data T
Y Data Normal Y
T Data Homogen Perhitungan ANOVA Perhitungan Rasio S/N Perhitungan efek tiap Faktor Menentukan kondisi optimal tiap faktor
Y
Apakah Kondisi tiap respon Optimal sama?
T
MRSN T
Y
Apakah Kondisi Optimal sudah diujikan? Uji Beda Kesimpulan Selesa i
Uji Konfirmasi
2.Variabel Penelitian Dalam penelitian ini menggunakan 2 macam jenis variabel yaitu variabel bebas dan variabel terikat.Variabel bebas (independent variable) adalah variabel yang menjadi sebab berubahnya atau timbulnya variabel terikat (variabel respon) (Sugiyono 2009, h 39). Dalam penelitian ini variabel bebas yang digunakan antara lain : Pasir, semen, brangkal dan lama pengadukan. Variabel terikat (dependent variable) adalah variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas (Sugiyono 2009, h 39). Variabel terikat merupakan himpunan sejumlah gejala yang memiliki sejumlah aspek atau unsur di dalamnya yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi lain. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kekuatan tekan dan daya serap air paving block. Tabel 2.2. Penetapan level faktor (Variabel bebas) pada pembuatan paving block No. 1. 2. 3. 4.
Faktor(Variabel bebas) Komposisi pasir Komposisi semen Komposisi brangkal Lama pengadukan
Level 1 8 kg 2 kg 0,5 kg 4 menit
Level 2 12 kg 2.5 kg 1 kg 6 menit
Level 3 16 kg 3 kg 1,5 kg 8 menit
Tabel 2.3. Penetapan Variabel terikat pada pembuatan paving block Variabel terikat 1.Komposisi pasir 2.Komposisi semen
3.Hipotesa Ho = Tidak terdapat perbedaan kekuatan tekan yang signifikan antara faktor Komposisi pasir , Komposisi semen , Komposisi brangkal, danLama pengadukan. H1 = Terdapat perbedaan kekuatan tekan yang signifikan antara faktor Komposisi pasir , Komposisi semen , Komposisi brangkal, dan Lama pengadukan. 4.Pengujian Kualitas Karakterisitik kualitas yang diukur yaitu Kekuatan tekan Paving block dengan fungsi tujuan Large the Better ( LTB).Yaitu kekuatan tekan semakin besar semakin baik.Sedangkan karakteristik kualitas Daya serap air dengan fungsi tujuan Small the Better (STB).Yaitu semakin kecil daya serap air semakin baik. . III. HASIL PEMBAHASAN Setelah dilakukan Eksperimen didapatkan data Uji benda sebagai berilkut: Tabel 4.1. Tabel Rata-rata Respon Tiap Eksperimen kekuatan tekan Eksp 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Kekuatan Tekan ( Kg/Cm2) n1 202.330 202.780 203.980 201.110 200.780 201.950 200.020 201.980 202.120
n2 201.940 201.890 202.760 202.230 201.720 201.120 201.110 200.780 201.320
n3 202.610 201.060 202.880 201.560 201.740 201.230 200.980 200.980 200.450
y 202.293 201.910 203.207 201.633 201.413 201.433 200.703 201.247 201.297
Tabel 4.2. Tabel rata-rata respon tiap eksperimen Daya serap air Eksp 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Daya serap air (%) y1 y2 y3 5.660 5.450 5.650 5.230 5.250 5.220 5.760 5.570 5.660 5.460 5.650 5.440 5.670 5.770 5.680 5.780 5.880 5.800 5.670 5.680 5.700 5.770 5.800 5.790 5.890 5.780 5.830
y 5.587 5.233 5.663 5.517 5.707 5.820 5.683 5.787 5.833
Kemudian data diolah dengan menggunakan Metode Eksperimen Taguchi 1.Perhitungan Kekuatan Tekan Paving block a) Hasil pengolahan data Sudah Normal dan Homogen selanjutnya perhitungan Didapatkan hasil sebagia berikut: Tabel 4.3. Hasil Perhitungan ANOVA Kekuatan tekan Derajat Bebas 2 2 2 2 18 26
Faktor A B C D Residu Total
SS
MS
F hit
F tabel
SS'
P
14.542 1.028 0.647 2.666 8.405
7.271 0.514 0.323 1.333 0.467
15.572 1.101 0.693 2.854
3.550 3.550 3.550 3.550
13.608 0.095 -0.287 1.732
49.869 0.347 -1.052 6.346
b) Perhitungan Signal to Noise Ratio (Rasio S/N) Kekuatan tekan Nilai Rasio S/N untuk jenis karakteristik LTB adalah : n S N _ LTB 10 Log 1 1 2 n yi i n
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan S/NR Kekuatan tekan EKSP 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 1 1 1 2 2 2 3 3 3
Faktor B C 1 1 2 2 3 3 1 2 2 3 3 1 1 3 2 1 3 2
D 1 2 3 3 1 2 2 3 1
Kekuatan tekan (Kg/Cm2) n1 n2 n3 202.330 201.940 202.610 202.780 201.890 201.060 203.980 202.760 202.880 201.110 202.230 201.560 200.780 201.720 201.740 201.950 201.120 201.230 200.020 201.110 200.980 201.980 200.780 200.980 202.120 201.320 200.450
rerata 202.293 201.910 203.207 201.633 201.413 201.433 200.703 201.247 201.297
S/NR 46.163 46.147 46.202 46.135 46.125 46.126 46.095 46.118 46.120
c) Menghitung efek tiap faktor Kekuatan tekan Tabel 4.5. Efek Nilai S/NR Tiap Faktor utama respon Kekuatan tekan Level 1 2 3 Difference Rank
Faktor Kendali B C 46.131 46.136 46.130 46.134 46.150 46.141 -0.020 0.002 4 2
A 46.171 46.129 46.111 -0.018 3
D 46.136 46.123 46.152 0.015 1
Gambar 4.1. Grafik S/NR Faktor utama respon Kekuatan tekan besar
Formulasi terbaik didapat dari pemilihan nilai RasioS/N dengan level faktor yang paling (Belavendram, 1995), sehingga didapatkan formulasi A1 B3 C3 D3.
2. Perhitungan Daya Serap Air Paving Block a) Hasil pengolahan data Sudah Normal dan Homogen selanjutnya perhitungan dengan ANOVA Didapatkan hasil sebagia berikut: Tabel 4.6. Hasil perhitungan ANOVA Daya serap air Faktor A B C D Residu Total
b)
Derajat Bebas 2 2 2 2 18 26
SS
MS
F hit
F tabel
SS'
P
0.351 0.211 0.204 0.077 0.092
0.176 0.105 0.102 0.038 0.005
34.307 20.598 19.947 7.509
3.550 3.550 3.550 3.550
0.341 0.201 0.194 0.067
36.456 21.452 20.739 7.124
Perhitungan Signal to Noise Ratio ( Rasio S/N) Daya serap air Nilai Rasio S/N untuk jenis karakteristik STB adalah : n 2 1 SNR 10 Log yi STB n n i
Tabel 4.7. Hasil perhitungan S/N R Daya serap air EKSP 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 1 1 1 2 2 2 3 3 3
Faktor B C 1 1 2 2 3 3 1 2 2 3 3 1 1 3 2 1 3 2
D 1 2 3 3 1 2 2 3 1
Daya serap air (%) n1 n2 n3 5.660 5.450 5.650 5.230 5.250 5.220 5.760 5.570 5.660 5.460 5.650 5.440 5.670 5.770 5.680 5.780 5.880 5.800 5.670 5.680 5.700 5.770 5.800 5.790 5.890 5.780 5.830
Rerata 5.587 5.233 5.663 5.517 5.707 5.820 5.683 5.787 5.833
S/NR -14.901 -14.332 -15.019 -14.791 -15.084 -15.255 -15.048 -15.205 -15.275
Tabel 4.18. Efek Nilai S/N R Tiap Faktor Utama Respon Daya serap air
Level 1 2 3 Difference Rank
A -14.750 -15.043 -15.176 -0.133 3
Faktor Kendali B C -14.913 -15.120 -14.874 -14.799 -15.183 -15.050 0.309 -0.321 1 4
D -15.087 -14.878 -15.005 0.082 2
Gambar 4.3. Grafik S/NR Faktor utama respon Daya serap air
Formulasi terbaik didapat dari pemilihan nilai S/NR dengan level faktor yang besar (Belavendram, 1995), sehingga didapatkan formulasi A1 B2 C2 D2.
paling
e. Penentuan Level Faktor Optimal Menggunakan Multi Response Signal to Noise Ratio (MRSN) Perhitungan Multi Response Signal to Noise Ratio (MRSN) dilakukan karena kombinasi level faktor optimal dari variabel respon berbeda satu sama lain respon kekuatan tekan A1 B3 C3 D3 dan respon daya serap air A1 B2 C2 D2. Berdasarkan pertimbangan bahwa kekasaran permukaan relatif lebih penting daripada keausan pahat sehingga dipilih istilah lingustik tinggi dan sedang. Tingkat kepentingan relatif ditunjukkan oleh tabel linguistic term. Istilah tersebut dikonversikan ke dalam bilangan fuzzy. Berdasarkan tabel crips scores of fuzy number diperoleh respon kekuatan tekan 0,583 dan respon daya serap air 0,750. Bobot kekuatan tekan = w1 = 0,583/(0,750 + 0,583) = 0,437. Bobot daya serap air = w2 = 0,750/(0,750 + 0,583) = 0,563.
Respon kekuatan tekan dan daya serap air menggunakan karakteristik mutu kombinasi LTB dan STB, sehingga seting parameter multirespon optimal ditentukan berdasarkan nilai MRSN terbesar yaitu 0,665 dengan kombinasi level faktor A1 B2 C2 D2. f. Uji Beda Uji beda dilakukan untuk membandingkan kualitas antara kondisi optimal hasil eksperimen konfirmasi dengan kondisi lapangan yang selama ini dikerjakan di industri.Pada Respon Kekuatan tekan didapat -ttabel ≤ thitung ≤ ttabel -2.7764 ≤ -7.0675 ≤ 2.7764 H0 diterima artinya tidak ada perbedaan rata-rata hasil eksperimen kekuatan tekan pada kondisi riil dan pada kondisi usulan hasil eksperimen. Untuk Respon Daya Serap air didapat t hitung > ttabel (2538.874 > 2.7764) Ho ditolak artinya ada perbedaan rata-rata hasil eksperimen kualitas daya serap air pada kondisi riil dan pada kondisi usulan hasil eksperimen. IV.SIMPULAN Berdasarkan pengamatan dan pengolahan data maka didapat simpulan sebagai berikut: 1. Variasi yang optimal yang dapat menghasilkan tingkat kekuatan tekan paving block berdasarkan analisis dengan metode Taguchi Rasio S/N didapatkan hasil dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 kg), B3(Komposisi semen 3 Kg), C3(Komposisi brangkal 1,5 kg) dan D3(Lama pengadukan 8 menit). 2. Variasi yang optimal yang mempengaruhi tingkat daya serap air paving block yang paling kecil berdasarkan analisis dengan metode Taguchi Rasio S/N didapatkan hasil dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 Kg), B2(Komposisi semen 2,5 Kg), C2(Komposisi brangkal 1 Kg) dan D2 3. Optimasi dari paving block terhadap kekuatan tekan dan daya serap air dengan metode MRSN berdasarkan seting parameter yang digunakan, didapatkan nilai MRSN terbesar yaitu 0,665 dengan formulasi A1(Komposisi pasir 8 Kg), B2(Komposisi semen 2,5 Kg), C2(Komposisi brangkal 1 Kg) dan D2( Lama pengadukan 6 Menit). Hal ini dibuktikan memiliki nilai kekuatan tekan yang paling besar sebesar 203,207 Kg/Cm2 dari kondisi awal sebesar 200 Kg/Cm2 dan memiliki nilai daya serap air sebesar 5,233 % dari kondisi awal sebesar 6 %. V. DAFTAR PUSTAKA [1] Moch.Husni Dermawan,2011.” Model Kuat Tekan,Porositas dan Ketahanan Aus Proporsi Limbah Peleburan Besi dan Semen Untuk Bahan Dasar Paving block”. Jurusan Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Negeri Semarang. [2] Mulyati dan Saryeni Maliar,2015. “Pengaruh Penggunaan Fly Ash Sebagai Agregat Terhadap Kuat Tekan Paving Block”. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Padang. [3] Musabbikhah, 2006, Optimasi Kekeasaran Brinell dan Vickers pada Produk Giboul Joint dengan Prosedur MRSN, Jurnal Teknika ATW: Surakarta, edisi september. [4] Nicolo Belavendram., 1999, Quality By Design, Second Edition, Prentice Hall, International. [5] Otto Sumarwoto, 1998, Ilmu Lingkungan dan Dampaknya, UGM Press. [6] Peace, Glen Stuart. (1993). Taguchi Methods . Addison - Wesley Publishing Company. [7] Philip,J Ross,(1999),Taguchi Techniques for Quality Engineering,New York,Mc Graw-Hill Book Co [8 ] Suhardoko, Musabbikhah, Edy, Rancang bangun mesin pembuat paving block dengan sistem hidrolik, TTG Diknas Jateng, 2006. [9] Soejanto,I.,2009,Desain Eksperimen Dengan Metode Taguchi,Graha Ilmu,Yogyakarta. [10] Srie Subekti, dan Boedi Wibowo,2008.” Pemanfaatan Sludge Fly Ash Untuk Pembuatan Paving Block “.Teknik Sipil, D3 Institut Teknologi Sepuluh Nopember
