Uji Kuat Geser Menggunakan Bahan Filler
UJI KUAT GESER MENGGUNAKAN BAHAN FILLER PADA LAMINASI KAYU AKASIA Arifal Hidayat
Abstrak Kayu di Indonesia saat ini sangat sulit ditemui di pasaran, namun kayu Akasia mudah tumbuh di seluruh Indonesia. Karena itu perlu dilakukan upaya pengembangan teknik laminasi dengan maksud untuk menghemat pemakaian kayu. Selain itu dengan pemakaian perekat, kayu yang disambung tidak mengalami pengurangan luas penampang jika memakai alat sambung lain yang memerlukan lubang dalam kayu (paku, baut, dan sebagainya). Pengujian dilakukan menggunakan metode ASD (Allowable Stress Design) menurut Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI-1961). Tujuan dari penelitian ini adalah ingin mengetahui nilai dari kuat geser yang diakibatkan penggunaan filler dari tepung terigu yang divariasi 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% pada laminasi kayu Akasia. Dari jumlah perekat labur urea formaldehyda 40 MDGL, 50 MDGL dan 60 MDGL dengan tujuan balok laminasi mempunyai nilai kuat geser yang tinggi bisa bermanfaat untuk dijadikan bahan konstruksi pada umumnya. Benda uji dengan keseluruhannya sebanyak 75 buah blok laminasi dan solid 5 buah dengan ukuran sesuai peraturan ASTM. Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa nilai kuat geser laminasi kayu Akasia pada pengunaan filler 0% sampai 20% pada perekat labur 40-60 MDGL dengan variasi perekat labur, uji geser laminasi yang dihasilkan bahwa semakin besar variasi filler menghasilkan kuat geser kayu cenderung menurun. Kata kunci: filler, kuat geser, Akasia.
Abstract Timber in Indonesia is currently very difficult to find in the market, but easily grown Acacia wood throughout Indonesia. Because it is necessary for development efforts lamination techniques in order to save the use of wood. In addition to the use of adhesives, wood jointed cross-sectional area did not experience a reduction if using other tools that require continued holes in wood (nails, bolts, etc.). Tests carried out using the method of ASD (Allowable Stress Design) according to Indonesian Wood Construction Regulation (PKKI-1961). The purpose of this study was to determine the value of shear strength cause of filler used flour varied from 0%, 5%, 10%, 15% and 20% in Acacia wood laminates. From the amount of urea formaldehyde adhesive labur MDGL 40, 50 and 60 MDGL MDGL with the aim of laminated beams having high shear strength values can be useful to be used as construction materials in general. The overall test object with as many as 75 pieces laminated and solid blocks 5 pieces with size according to ASTM regulations. Based on the analysis and discussion can be concluded that the shear strength value of acacia wood laminate on the use of filler 0% to 20% at 40-60 MDGL labur adhesive with adhesive labur variation, the resulting laminate shear tests that the greater variation of shear strength of wood filler yield tends to decline . Keywords: filler, shear strength, Akasia
Arifal hidayat, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
Page
9
1. PENDAHULUAN Kayu merupakan hasil hutan yang bersifat mudah diperbaharui, mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, mudah dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat. Jumlah kayu di Indonesia saat ini telah banyak berkurang dan sulit ditemui di pasaran, namun kayu jenis Akasia mudah tumbuh di seluruh Indonesia. Kebutuhan akan penyambungan konstruksi kayu yang melebihi panjang kayu normal sehingga dibutuhkan teknologi penyambungan. Salah satu cara untuk melakukan penyambungan kayu dapat dilakukan dengan teknologi perekatan. Teknologi perekatan bisa digunakan untuk membuat produk balok laminasi yang berukuran penampang besar dan panjang bentangnya melebihi ukuran balok kayu olahan yang ada di pasaran. Sebagai alat sambung, menurut Suwarno (1982) perekat merupakan sambungan yang paling kuat dan kokoh karena daerah pegeserannya relatif kecil sekali. Selain itu dengan pemakaian perekat, kayu yang disambung tidak mengalami pengurangan luas tampang seperti halnya jika memakai alat sambung lain yang memerlukan lubang dalam kayu (paku, baut, pasak dan sebagainya). Saat ini telah banyak jenis bahan perekat kayu sintesis beredar di pasaran, seperti perekat phenol formaldehyda, urea formaldehyda, isoceanate (poly urethane), melanin formaldehyde. Beberapa jenis perekat sesuai diaplikasikan untuk tujuan laminasi balok struktur. Namun kurangnya penelitian tentang teknologi laminasi dengan bahan perekat kayu konstruksi dengan teknik perekat belum banyak diaplikasikan di Indonesia. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kuat geser pada laminasi kayu Akasia dengan penggunaan jumlah perekat terlabur urea formaldehyda dan penggunaan filler tepung terigu yang bervariasi.
dengan Akasia berdaun lebar berasal dari Australia, menyebar alami di Queensland Utara Australia, Papua New Guinea hingga propinsi Papua dan Maluku. Termasuk berumur pendek (30-50 tahun), mampu beradaptasi terhadap tanah asam (pH 4,56,5) menurut Webb et al (1984) Akasia Mangium dapat hidup pada daerah dengan curah hujan 6501600 mm dan lebih. Sifat-Sifat Kayu A. Sifat fisis kayu: 1. Berat jenis kayu
ρw
mw Vw
Dimana : ρw = Berat jenis kayu mw = Berat sampel kayu dengan kondisi kayu tertentu (gram) Vw = Volume kayu (mm) Tabel 1. Hubungan berat jenis dengan kelas kuat kayu menurut PKKI
Kelas kuat
Berat jenis ( gr/cm3)
Kekuatan lentur (kg /cm2)
Kekuatan tekan (kg /cm2)
I
0.90
1100
650
II III IV V
0,90 - 0,60 0,60 – 0, 40 0,40 – 0,30 < 0,30
1100 - 725 725 - 500 500 - 360 < 360
650 - 425 425 - 300 300 - 215 < 215
2. Kadar air kayu
uu
wu wo 100 wo %
Dimana : uu = Kadar air kayu
wu
= Berat benda uji awal kering udara (gram)
wo = Berat benda uji kering oven (gram) 3. Pengerutan dan pengembangan kayu. B. Sifat mekanis kayu: 1. Keteguhan tarik 2. Keteguhan rekat/kompres 3. Keteguhan geser 4. Keteguhan lengkung/lentur 5. Keteguhan belah.
Kayu Akasia Kayu Akasia yang tumbuh di Indonesia menurut Webb et al (1984) ada tiga jenis, yaitu: Acacia Mangium, Acacia Uriculifornis, Acacia Crassicarpa. Kayu Acacia Mangium atau dikenal Page 10
JURNAL APTEK Vol 4 No. 1 Januari 2012
Uji Kuat Geser Menggunakan Bahan Filler
Perekat Kayu Tabel 2. Jenis perekat dan kegunaannya menurut PKKI
Macam perekat
Bentuk dalam perdagangan
Casein
Tepung
Cocok untuk bangunan Yang terlindung, seperti kudakuda dan sebagainya
Cairan atau Yang terlindung, Urea tepung dengan dimana warna formaldehyde bahan perlu diutamakan pengeras Yang tidak terlindung, Resorcinol Cairan dengan seperti jembatan, resin zat pengeras stadion, bangunan kapal Yang tidak terlindung, Phenolic Cairan dengan seperti jembatan, resin zat pengeras stadion, bangunan kapal Beberapa jenis perekat yang umumnya dipakai pada kayu, yaitu: 1. Perekat phenol formaldehyda (PF) 2. Perekat resorsinol formaldehyde (RF) 3. Perekat melamin formaldehyda (MF) 4. Perekat urea formaldehyda (UF) Menurut Prayitno (1996), satuan luas permukaan rekat ditentukan dengan satuan Inggris sebesar seribu kaki persegi (1000 squre feet) dikenal dengan sebutan MSGL (pelaburan satu sisi). Untuk perekatan dua sisi (MDGL) memerlukan tambahan perekat sebesar 10 %. Proses dan pengerasan reaksi selama perekatan berlangsung dengan bantuan pemanasan atau bahan katalis. Beberapa faktor yang mempengaruhi pengerasan perekat antara lain bahan katalis dan suhu. Selain itu bahan tambahan juga diperlukan untuk menekan biaya atau meningkatkan sifat perekatan (kekentalan). Bahan tambahan tersebut dapat berupa bahan pengembang atau bahan pengisi (filler). Faktor perekat dipengaruhi oleh bahan pengisi (filler) dan bahan pengeras. Laminasi Laminasi merupakan lapisan kayu gergajian yang dilekatkan dengan bahan resin tertentu sehingga semua lapisan seratnya sejajar Arifal hidayat, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
pada arah memanjang. Kayu laminasi memiliki beberapa kelebihan dibanding kayu gergajian lainnya, yaitu ukurannya dapat dibuat lebih panjang, lebih lebar, pengeringan awal pada tiap lapis kayu laminasi dapat mengurangi perubahan bentuk, serta pengurangan kekuatan akibat cacat kayu (mata kayu). Kayu laminasi diproduksi dengan ketebalan lapisan tidak lebih dari 2 inci atau 5 cm dan lebarnya dapat dibuat bervariasi 3 1
sampai 10 2 inci atau 7,5 sampai 21,5 cm. sedangkan kadar air tiap lapisnya dibatasi sebesar ± 16 % sebelum melakukan perekatan dan perbedaan tiap lapisnya dibatasi sampai 5 % (Breyer, 1998). 2. METODE PENELITIAN Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Kayu Akasia Mangium Bahan baku kayu Akasia Mangium dengan ukuran panjang 30 cm dan tebal 5 cm 2. Bahan perekat Bahan perekat yang digunakan jenis urea formaldehida tipe UA-104 3. Bahan pengeras Bahan pengeras perekat yang digunakan jenis urea formaldehyde jenis H4Cl berbentuk bubuk. Alat Penelitian Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. Alat untuk pengolahan dan penyiapan bahan (mesin gergaji, mesin pengerut, meteran, wadah tempat pengaduk perekat, alat pengaduk, pelat baja dan klem penjepit, timbangan Ohaus) 2. Alat uji fisik dan mekanik kayu (Vacum oven, timbangan meja dengan ketelian 0,001 gram, kapiler ketelitian sampai 0,05 mm, mesin uji kapasitas 20 KN dan 200 KN, alat pengempa profil baja manual) 3. Alat untuk benda uji geser kayu laminasi (Timbangan meja, gelas ukur, rol siku, gergaji potong, pahat, alat tulis, alat pengaduk perekat).
Page
11
Prosedur Penelitian Pelaksanaan penelitian ini dibagi dalam beberapa tahapan, yaitu: 1) Pengujian sifat fisik kayu Akasia menurut standar ASTM 2)
Pengujian sifat mekanik dan uji geser kayu laminasi menurut standar ASTM
Rancangan benda uji
B. Hasil pengujian sifat mekanik kayu Akasia 1. Kuat geser kayu solid Tabel 4. Pengujian geser kayu (solid)
Sampel kayu Akasia 1 2 3 4 5
Ukuran (cm) Lebar
Luas Panjang (mm2)
48 48.5 48.5 48 48 48 48 47 48 48 Jumlah rata-rata
2328 2328 2304 2256 2304
Kuat geser (gr/cm2) 42.60 45.78 38.03 37.10 41.27 40.95
Tabel 3. Jumlah benda uji geser untuk geser laminasi
No
Jumlah perekat (gram)
Jumlah filler (%)
Jumlah benda uji
1
40 MDGL
0%, 5%, 10%, 15%, 20%
25
2
50 MDGL
0%, 5%, 10%, 15%, 20%
25
3
60 MDGL
0%, 5%, 10%, 15%, 20%
25
Gambar 1. Benda uji kayu Akasia 3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil pengujian sifat fisik kayu Akasia 1. Kadar air kayu Akasia Hasil pengujian kadar air di Laboratorium Jurusan Teknik Kimia Universitas Riau bahwa kadar air rata-rata dari jumlah sampel 5 kayu Akasia sebesar 15,417 %. Kadar air kering udara yang disyaratkan berkisar antara 12 - 20 %. 2. Berat jenis kayu Akasia Hasil pengujian berat jenis di Laboratorium Jurusan Teknik Kimia Universitas Riau bahwa berat jenis kayu rata-rata dari jumlah sampel 5 kayu Akasia sebesar 0,639 gr/cm3. Kayu dengan berat jenis kurang dari 0,36 gr/cm3 termasuk kategori kayu ringan, sedangkan kayu dengan berat jenis lebih dari 0,5 gr/cm3 termasuk kategori kayu berat. Makin tinggi berat jenis kayu, maka kekerasan dan kekuatannya akan bertambah.
Page 12
2. Kuat geser laminasi dan penggunaan filler bervariasi Tabel 5. Nilai kuat geser laminasi kayu Akasia Mangium Filler Filler 0% Filler 5% Filler 10% 15% Jumlah Kuat Kuat perekat Kuat geser Kuat geser geser geser terlabur rata-rata rata-rata rata-rata rata-rata 2 2 (kg/cm ) (kg/cm ) (kg/cm2) (kg/cm2)
Filler 20% Kuat geser rata-rata (kg/cm2)
40 MDGL
36, 416
22,636
20,99
18,85
16,92
50 MDGL
33,41
21,13
20,59
16,35
15,50
60 MDGL
31,342
15,926
15,48
15,08
12,06
Hasil pengujian laminasi kayu Akasia pada perekat labur 40 MDGL kerusakan laminasi kayu Akasia terletak pada filler 0% rata-rata 82%, untuk jumlah perekat labur 50 MDGL kerusakan laminasi kayu Akasia terletak pada filler 10% ratarata 44% sedangkan untuk jumlah perekat 60 MDGL kerusakan laminasi kayu Akasia terletak pada filler 5% rata-rata 29%.
Gambar 2. Kerusakan kayu balok laminasi pada perekat 40, 50, 60#MDGL
JURNAL APTEK Vol 4 No. 1 Januari 2012
Uji Kuat Geser Menggunakan Bahan Filler
4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa nilai kuat geser laminasi kayu Akasia pada pengunaan filler 0% sampai 20% pada perekat labur 40-60 MDGL dengan variasi perekat labur, uji geser laminasi yang dihasilkan bahwa semakin besar variasi filler menghasilkan kuat geser kayu cenderung menurun. DAFTAR PUSTAKA Anonim, ”Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI-5 (PKKI)”, Bandung, 1961. Blass et al., ”Timber Engineering Step I”, First Edition, Centrum Hout, Nederland, 1995. Breyer, “Design of Wood Structurres”, Second Edition, MC Graw Hill, New York, 1998. Fakhri, ”Pengaruh Jumlah Kayu Pengisi Balok Komposit Kayu Kering Sengon Terhadap Kekuatan dan Kekakuan Balok Kayu Laminasi”, Tesis Program Pascsarjana Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2001. Kardiyono, ”Buku Ajar Bahan Bangunan”, Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta, 1992. Prayitno, ”Perekatan Kayu”, Fakultas Kehutanan UGM, Yogyakarta, 1996. Suwarno Wiryomartono, ”Konstruksi Kayu Jilid I”, Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta, 1976.
Arifal hidayat, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
Page
13
Page 14
JURNAL APTEK Vol 4 No. 1 Januari 2012
