Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer

7/22/2019 Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer

http://slidepdf.com/reader/full/pemanfaatan-kulit-kerang-dan-resin-epoksi-terhadap-karakteristik-beton-polimer 1/120

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

Oleh

SHINTA MARITO SIREGAR077026026/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

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 : PEMANFAATAN KULIT KERANG DAN RESIN

EPOKSI TERHADAP KARAKTERISTIK BETON

POLIMERNama Mahasiswa : Shinta Marito Siregar

Nomor Pokok : 077026026

Program Studi : Fisika

Menyetujui

Komisi Pembimbing

(Drs. Anwar Dharma S, MS) (Drs. H. Perdamean S, M.Si. APU)

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) (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 60oC tekanan 1 atm. Proses pre-treatment cangkang kerang yaitu terlebih

dahulu dibersihkan, dibakar pada suhu 7000C selama 2 jam dan dihaluskan dengan

menggunakan alat mortar sehingga dihasilkan serbuk sebagai subtitusi semenkonvensional. 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 tekansebelum 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 % H 2SO4 selama7 - 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 serbukkulit 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 60oC and pressure 1 atm condition. The pre-treatment process of

clamshell that is cleaned, calcinations at 7000C 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 60

o

C. Thecharacteristics 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 µ m and lump of epoxy resin about 20 µ m.

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




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 SiregarIbu : 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

mailto:[email protected]







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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 6

2.1 Beton ............................................................................. 6

2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan Beton ..................... 6

2.1.1.1 Kelebihan .......................................... 6




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

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 73

5.1 Kesimpulan ..................................................................... 73

5.2 Saran ............................................................................... 74

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 75




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

3.2 Komposisi bahan baku pembuatan beton dengan 10 %(volume) resin epoksi ............................................................ 30

3.3 Komposisi bahan baku pembuatan beton dengan 15 %

(volume) resin epoksi ............................................................ 31

3.4 Komposisi bahan baku pembuatan beton dengan 20 %(volume) resin epoksi ............................................................ 31

4.1 Data hasil pengukuran besaran-besaran untuk menentukan

daya hantar panas dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu 60°C ..................................................................... 53




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

3.5 Pengujian kuat tarik dengan alat Universal Testing Mechine(UTM) .................................................................................. 39

3.6 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 kulitkerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses

pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 46

4.2 Hubungan antara penyerapan air terhadap penambahan serbukkulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses

pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 48

4.3 Hubungan antara penyusutan terhadap penambahan serbuk kulitkerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses

pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 504.4 Hubungan antara temperatur terhadap waktu untuk menentukan




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

4.5 Hubungan antara kuat tekan terhadap penambahan serbuk kulit

kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 55

4.6 Hubungan antara kuat tarik terhadap penambahan serbuk kulit

kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 58

4.7 Hubungan antara kuat patah terhadap penambahan serbuk

kulit kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan selama 8 jam 60°C ............................................ 60

4.8 Hubungan antara kuat tekan beton setelah dikenai nyala api

sebagai fungsi waktu (dalam orde menit) dengan penambahanresin epoksi sebesar 5-20 % (volume) ................................... 63

4.9 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 padasuhu 60°C ............................................................................. 65

4.10 Hubungan antara perubahan massa terhadap waktu

perendaman (menggunakan konsentrasi larutan 5 % H2SO4) yangdilakukan 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 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 padasuhu 60°C menggunakan konsentrasi larutan 10 % H2SO4 .... 69

4.13 Foto SEM dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada suhu60°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 sifat-

sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu dan menghemat

biaya.




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




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,




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 rata-

rata 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




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




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




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.




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




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 + + H2O

b. Hasil polimerisasi adisi

Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan

rangkap diikuti oleh adisi monomer.

Contoh :

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

n H2C = CH CH2 C

Cl Cl

H

n

polivinilklorida (PVC)vinilklorida

HO C (C H2)2C O H

OO




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




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),




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




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




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




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

Tabel. 2.1 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang

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

Komponen Kadar (% berat)

CaO 66,70

SiO2 7,88

Fe2O3 0,03

MgO 22,28

Al2O3 1,25

Gambar 2.1 Kulit kerang




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).

ms

Densitas = -------------------- x ρ air ………………… (2.6.1)m b – ( mg – mk )

dengan:ρ air = Densitas air = 1 gr/cm

3

ms = Massa sampel kering (gr)

m b = Massa sampel setelah direndam air (gr)mg = Massa sampel dan kawat penggantung di dalam air (gr)mk = Massa kawat penggantung (gr)

2.6.2 Penyerapan Air

Untuk mengetahui besarnya penyerapan air diukur dan dihitung menggunakan

persamaan sebagai berikut (Siti Maryam, 2006).

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

mk




dengan:

mk = Massa sampel kering (gr)

m j = 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 - LtPenyusutan = ------------ 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 = Konduktivitas termal, kal/cm

oC detik

M = Massa pelat alas (kuningan), gr

C = Panas jenis pelat alas kuningan, kal/gr oC

X = Tebal sampel, cm

A = Luas permukaan kontak, cm2

T1 = Temperatur pelat alat ketel air panas pada stedy state, oCT2 = Temperatur pelat alas kuningan pada stedy state,

oC




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).

P

Kuat Tarik = ---------- ……………………………........ (2.6.6)A

beton

Tali penggantung

Uap air

Ketel uap

Pelat alas

Alas kuningan

Gambar 2.2 Skema pengujian konduktivitas termal

dengan less method




dengan:

P : Gaya tarik (kgf)

A : Luas penampang (cm

2

)

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).

3 x P x l

Kuat Patah = ------------ ………………………….............. (2.6.7)2 x b x h

2

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 – 8000

C 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 )




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).

A

AB

B

Scan

Generator Detector

Scan

Detector

Scan Deflector

Signal Amp

Incident Beam

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 )




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

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

PASIR 100 mesh

PENIMBANGAN

PENCAMPURAN

PENCETAKAN

Thinner x 0,5 volume

resin epoksi

PENGERASAN

PENGUJIAN

SERBUK KULIT KERANG

100 meshRESIN EPOKSI dan

HARDENER (2:1)




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




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

Volume

Serbuk kulit kerang

Volume

Resin epoksi

(cm3) (%) (cm

3) (%) (cm

3) (%)

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


resin epoksi

Kode

Sampel

Volume

Pasir Silika

Volume

Serbuk kulit kerang

Volume

Resin epoksi

(cm3) (%) (cm

3) (%) (cm

3) (%)

2.1 30 33,33 60 66,67 9 10

2.2 22,5 25 67,5 75 9 10

2.3 18 20 72 80 9 10

2.4 15 16,67 75 83,33 9 10





resin epoksi

Kode

Sampel

Volume

Pasir Silika

Volume

Serbuk kulit kerang

Volume

Resin epoksi

(cm3) (%) (cm3) (%) (cm3) (%)

3.1 30 33,33 60 66,67 13,5 15

3.2 22,5 25 67,5 75 13,5 15

3.3 18 20 72 80 13,5 15

3.4 15 16,67 75 83,33 13,5 15


resin epoksi

Kode

Sampel

Volume

Pasir Silika

Volume

Serbuk kulit kerang

Volume

Resin epoksi

(cm3) (%) (cm

3) (%) (cm

3) (%)

4.1 30 33,33 60 66,67 18 20

4.2 22,5 25 67,5 75 18 20

4.3 18 20 72 80 18 20

4.4 15 16,67 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




pada Tabel 3.1 adalah 0,5 x 4,5 cm3 = 2,25 cm

3, 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 60oC.

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




benda di udara atau massa sampel kering, seperti halnya pada penimbangan biasa,

sedangkan penimbangan massa benda di dalam air diperlihatkan pada Gambar 3.2.

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, m b.

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 .

0.2567

Sampel digantung di dalam air

Aquades

Beaker GlassTimbangan

Gambar 3.2 Prinsip penimbangan massa benda di dalam air




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 60oC, 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.

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:

Gambar 3.3 Skema pengujian konduktivitas termal dengan less method




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 T

2 setiap dua menit sampai kondisi

kesetimbangan (stady state) tercapai. Keadaan setimbang dinyatakan

apabila kenaikan temperatur ± 0,1oC 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 20oC.




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 39M-

2001). 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.

Gambar 3.4 Pengujian kuat tekan dengan alat

Universal Testing Mechine (UTM)

benda u i




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 (d 2/4).

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.

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.





Gambar 3.5 Pengujian kuat tarik dengan alat

Universal Testing Mechine (UTM)

Sample uji





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.

Gambar 3.6 Pen u ian kuat atah den an alat Universal Testin Mechine (UTM)

Sample uji




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.






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




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.




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 masing-

masing 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

Gambar 4.1 Hubungan antara densitas terhadap penambahan serbuk kulit

kerang dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses

pengeringan selama 8 jam 60oC

2.2

2.6

3

3.4

65 70 75 80 85

Serbuk kulit kerang (% volume)

D e n s i t a s ( g / c m

3 )

5 % resin

10 % resin

15 % resin

20 % resin

Densitas beton normal = 2,4 g/cm3

Densitas beton berat = 3,3 g/cm3




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

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.

, 02 Mei, 2006), maka produk tersebut termasuk

katagori berat.

http://artana.wordpress.com.beton/

http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html,%202009




http://artana.wordpress.com.beton/




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.

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

Gambar 4.2 Hubungan antara penyerapan air terhadap penambahan serbuk

kulit kerang dan resin epoksi (dalam% volume) dengan

proses pengeringan selama 8 jam 60o

C

0

2

4

6

8

65 70 75 80 85


P e n y e r a p a n a i r ( % )

5 % re s in

10 % resin

15 % resin

20 % resin Portland Cement Concrete = 5,5%

Polymer Impregnated Concrete = 0,6%




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

http://www.abtdrains.com/polydrain/polymerconcrete





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

o

C, diperlihatkan seperti

pada Lampiran C.

Pada Gambar 4.3 diperlihatkan kurva penyusutan dari beton yang dibuat




Gambar 4.3 Hubungan antara penyusutan terhadap penambahan serbuk kulit


pengeringan selama 8 jam pada 60oC

0

2

4

6

8

65 70 75 80 85


P e n y u s u t a n ( % )

5 % res in

10 % re s in

15 % re s in

20 % re s in

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

Shrinkage of foam concrete = 5,5 %

(batas atas)




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 rata-

rata 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,

http://www.foamconcrete.co.uk/properties_of_foam_concrete.htm

http://www.foamconcrete.co.uk/properties_of_foam_concrete.htm




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

jam 60oC

y = -0.0118x + 73.066

20

40

60

80

100

0 600 1200 1800 2400 3000 3600

Waktu (detik)

T e m p e r a t u r ( 0 C )

T 1 = 80 oC

T 2 = 65 oC

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 konduktivitas termal beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang,


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.

dT/dt = 0,0118 °C/detik

http://www.engineeringtoolbox.com/concrete-properties-d_1223.html





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 oC/detik

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 80oC

Temperatur pelat alas kuningan (steady state), T2 65oC




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/moC 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 60oC, diperlihatkan seperti

pada Lampiran E.

Pada Gambar 4.5 diperlihatkan kurva kuat tekan dari beton yang dibuat


penambahan resin epoksi 5, 10, 15, dan 20 % (volume) dari total agregat serta





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

Gambar 4.5 Hubungan antara kuat tekan terhadap penambahan serbuk kulit


pengeringan selama 8 jam pada suhu 60oC

0

20

40

60

80

65 70 75 80 85


K u a t t e k a n (

M P a )

5 % re sin

10 % resin

15 % resin

20 % resin

Resin polyester concrete = 60 MPa

Binder epoxy concrete = 50 MPa

Portland cemen concrete = 35 MPa




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/concrete-

properties-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


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 60oC.




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 60oC 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 %

Gambar 4. 6 Hubungan kuat tarik terhadap penambahan serbuk kulit kerang

dan resin epoksi (dalam % volume) dengan proses pengeringan 8

jam 60oC

2

4

6

8

10

65 70 75 80 85


K u

a t t a r i k ( M P a )

5 % re s in10 % resin15 % resin20 % resin

Portland cement concrete = 2,5 MPa

Polyester resins concrete = 6,5 Mpa

(batas bawah)

Polyester resins concrete = 8,0 Mpa

(batas atas)




(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.


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








4.7 Kuat Patah

Hasil kuat patah beton yang berbasis campuran serbuk kulit kerang, pasir dan


pada Lampiran G.

Pada Gambar 4.7 diperlihatkan kurva kuat patah dari beton yang dibuat




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 %

Gambar 4.7. Hubungan antara kuat patah terhadap penambahan serbuk kulit


pengeringan selama 8 jam 60oC

0

10

20

30

40

50

65 70 75 80 85


K u a t P a t

a h ( M p a )

5 % resin10 % resin15 % resin20 % resin

Pol ester ol mer concrete = 32 MPa




(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 %








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,


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.




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

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)

0

15

30

45

60

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Waktu pembakaran (menit)

K u a t t e k a n ( M P a )

5 % res in

10 % res in

15 % res in

20 % res in




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,


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.

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 %.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

7 14 21 28 35 42 49 56

Waktu perendaman (hari)

P e r u b a

h a n M a s s a ( % ) 5 % re s in

10 % re s in

15 % re s in

20 % re s in

Gambar 4.9 Hubungan antara perubahan massa terhadap waktu perendaman

(menggunakan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4) yang dilakukan padabeton dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit kerang dan waktu

pengeringan 8 jam pada suhu 60oC

Perendaman dengan 5 % Na2SO4




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).

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 % H 2SO4

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

7 14 21 28 35 42 49 56


P e r u b a h a n M a s s a ( %

)5 % res in

10 % re s in

15 % re s in20 % re s in

Perendaman dengan 10 % H2SO4

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




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.

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

60oC menggunakan kosentrasi larutan 5 % Na2SO4

30

40

50

60

70

0 14 28 42 56


K u a t T e k a n ( M P a )

5 % re sin10 % re s in15 % re s in20 % re s in

Perendaman dengan 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.




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

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

30

40

50

60

0 14 28 42 56


K u a t T e k a n ( M P a )

5 % re s in10 % res in15 % res in20 % res in

Perendaman dengan 10 % H2SO4




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 60oC.

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.

Gambar 4.13 Foto SEM dari beton yang dikeringkan selama 8 jam pada

suhu 60oC dengan komposisi 80 % (volume) serbuk kulit

kerang dan 20 % (volume) resin epoksi




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




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 ASTMStandards 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 TestMethods 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 TestMethod 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, StandardSpecification for Precast Autoclaved Aerated Concrete (PAAC) Wall

Construction Units

____________.2001. Annual Book of ASTM Standards C 39/C 39M, Standard TestMethod 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 Gravityand 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 2A. Characterisation of Material Part 1. Erick Liftshin V. H. Newyork

Departemen Pekerjaan Umum, Badan Penelitian dan Pengembangan PU . 1989.

Pedoman Beton 1989. Jakarta




Eglinton S. M. 1987. Concrete and its Chemical Behaviour . Thomas Telford. London

Ergul Yassar, Cengiz D Atis, A. Kilic, H. Gulsen. 2003. Strength PropertiesConcrete Made with Basaltic Pumice and Fly Ash. Elsevier Science BV. NewYork

Gemert V. D., L. Czar necki, 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. CetakanPertama. 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 PenurunanKandungan 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

http://ms.wikipedia.org/wiki/Kerang


http://artana.wordpress.com/betonspesial



http://www.engineeringtoolbox.com/



http://estate.co.id/index.php?option



http://www.abtdrains.com/polydrain/











LAMPIRAN A. Data pengukuran densitas

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

MassaKering (ms)

(gr)

Diameter(cm)

Tinggi(cm)

Volume(cm

3)

Densitas(gr/cm

3)

66.67 103.608 2.53 9.02 45.32 2.286

75.00 114.946 2.52 9.00 44.87 2.562

80.00 120.455 2.54 9.04 45.78 2.631

83.33 114.407 2.54 9.00 45.58 2.510

10% Resin

Kerang(% volume)

MassaKering (ms)

(gr)

Diameter(cm)

Tinggi(cm)

Volume(cm

3)

Densitas(gr/cm

3)

66.67 105.149 2.53 9.02 45.32 2.320

75.00 116.292 2.52 9.00 44.87 2.592

80.00 121.918 2.54 9.05 45.83 2.660

83.33 114.714 2.52 9.01 44.92 2.554

15% Resin

Kerang

(% volume)

Massa

Kering (ms)(gr)

Diameter

(cm)

Tinggi

(cm)

Volume

(cm3)

Densitas

(gr/cm3)

66.67 105.614 2.52 9.00 44.87 2.354

75.00 118.169 2.52 9.02 44.97 2.628

80.00 121.693 2.53 9.00 45.22 2.691

83.33 115.442 2.51 9.03 44.66 2.585

20% Resin

Kerang(% volume)

MassaKering (ms)

(gr)

Diameter(cm)

Tinggi(cm)

Volume(cm

3)

Densitas(gr/cm

3)

66.67 107.403 2.53 9.00 45.22 2.375

75.00 120.971 2.54 9.00 45.58 2.654

80.00 121.158 2.51 9.02 44.61 2.716

83.33 118.075 2.52 9.03 45.02 2.623




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

Densitas =

V

m

Dimana:

m = Massa sampel kering (gr)V = Volume sampel (cm

3)

Densitas =

32.45

608.103

= 2.286 g/cm3




LAMPIRAN B. Data pengukuran penyerapan air

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Massa Kering(gr)

Massa Basah(gr)

Penyerapan Air(%)

66.67 104.197 110.511 6.06

75.00 116.777 122.417 4.83

80.00 119.922 123.963 3.37

83.33 114.407 118.068 3.20

10% Resin

Kerang

(% volume)

Massa Kering

(gr)

Massa Basah

(gr)

Penyerapan Air

(%)66.67 104.916 110.372 5.20

75.00 116.292 120.804 3.88

80.00 119.342 121.872 2.12

83.33 114.587 116.879 2.00

15% Resin

Kerang(% volume)

Massa Kering(gr)

Massa Basah(gr)

Penyerapan Air(%)

66.67 106.453 111.180 4.44

75.00 117.907 121.079 2.69

80.00 120.733 122.230 1.24

83.33 115.978 117.323 1.16

20% Resin

Kerang(% volume)

Massa Kering(gr)

Massa Basah(gr)

Penyerapan Air(%)

66.67 107.403 111.151 3.49

75.00 119.073 121.050 1.66

80.00 121.855 122.342 0.40

83.33 117.682 118.294 0.52




Contoh perhitungan untuk menentukan penyerapan air sampel 5 % resin sebagai

berikut

Penyerapan air = %100×

−

k

k j

m

mm

Dimana:m j = Massa jenuh (gr)

mk = Massa kering (gr)

Penyerapan air = %100197.104

197.104511.110×

−

= 6.06 %




LAMPIRAN C. Data pengukuran penyusutan

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Lo(mm)

Lt(mm)

Penyusutan(%)

66.67 160.30 150.62 6.04

75.00 160.20 151.90 5.18

80.00 160.10 152.90 4.50

83.33 160.00 153.49 4.07

10% Resin

Kerang

(% volume)

Lo

(mm)

Lt

(mm)

Penyusutan

(%)66.67 160.40 152.96 4.64

75.00 160.20 153.97 3.89

80.00 160.10 155.12 3.11

83.33 160.05 155.65 2.75

15% Resin

Kerang(% volume)

Lo(mm)

Lt(mm)

Penyusutan(%)

66.67 160.10 154.61 3.43

75.00 160.20 155.62 2.86

80.00 160.10 156.56 2.21

83.33 160.40 157.19 2.00

20% Resin

Kerang(% volume)

Lo(mm)

Lt(mm)

Penyusutan(%)

66.67 160.50 156.42 2.54

75.00 160.30 157.21 1.93

80.00 160.20 158.13 1.29

83.33 160.20 158.49 1.07




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

Penyusutan = %100×

−

Lo Lt Lo

dimana:

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

Penyusutan = %10030.160

62.15030.160×

−

= 6.04 %




LAMPIRAN D. Data Pengukuran Konduktivitas Termal

Pada kondisi steady state

Waktu T1 T2

60 28.0 28.0

120 29.4 28.7

180 30.4 29.6

240 31.5 29.7

300 32.5 30.4

360 33.6 30.8

420 34.6 31.2

480 35.3 31.6

540 36.2 32.4

600 37.5 32.6

660 38.2 33.4

720 39.8 33.9

780 40.2 34.1

840 41.4 34.9

900 42.5 35.6

960 43.6 35.8

1020 44.5 36.2

1080 45.4 36.8

1140 46.7 37.5

1200 47.7 37.9

1260 48.8 38.2

1320 49.2 38.9

1380 50.3 39.5

1440 51.4 39.8

1500 52.4 40.4

1560 53.6 40.8

1620 54.8 41.3

1680 55.6 41.8

1740 56.4 42.6

1800 57.8 42.7

1860 59.6 43.6

1920 61.2 43.8

1980 63.2 44.42040 64.6 44.9

2100 65.2 45.6

2160 66.3 45.9

2220 68.8 46.3

2280 69.6 47.6

2340 71.5 48.8

2400 73.6 49.7

Waktu T1 T2

2460 75.7 50.42700 80.1 58.62760 80.1 60.22820 80.2 62.62880 80.1 63.42940 80.3 64.53000 80.1 65.13060 80.2 65.13120 80.0 65.23180 80.1 65.2

3240 80.2 65.03300 80.1 65.03360 80.1 65.13420 80.2 65.03480 80.1 65.13540 80.0 65.23600 80.2 65.13660 80.1 65.03720 80.0 65.1




Pada kondisi penurunan temperatur (T2)

Waktu T260 76.0

120 74.0

180 71.6

240 71.2

300 69.0

379 68.1

420 67.2

480 66.3

540 66.3

600 65.3

660 64.4

720 64.0780 63.2

840 61.5

900 62.1

960 60.4

1044 60.1

1080 60.0

1140 59.5

1200 59.0

1260 57.7

1320 57.3

1380 56.9

1440 56.51500 55.2

1560 54.0

1620 52.6

1680 52.4

1740 51.4

1800 50.6

1860 51.6

1920 50.7

1980 50.1

2040 49.4

2100 49.32160 48.5

2220 47.3

2280 45.7

2340 45.7

2400 44.7

2460 44.0

Waktu T2

2520 40.0

2580 42.7

2640 42.7

2700 41.7

2760 40.02820 40.62880 39.72940 38.83000 37.33060 36.73120 35.03180 34.6

3240 34.23300 33.63360 33.53420 33.13480 32.83540 31.63600 30.13660 28.63720 28.0




Contoh perhitungan untuk menentukan konduktivitas termal pada pengeringan 7 hari

).()./..(

21 T T A

X dt dT cmk

−=

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 (m

2)

T1 = Temperatur 1 ( 0C)T2 = Temperatur 2 (

0C)

)6580(0079.0

)005.048.4209.08.1(

−×

×××=k

k = 0.292 kkal/m0C jam

k = 0.339 W/m K




LAMPIRAN E. Data pengukuran kuat tekan

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

66.67 25.51 510.85 1430.37 2.80

75.00 25.50 510.45 11536.09 22.60

80.00 25.52 511.25 18660.53 36.50

83.33 25.52 511.25 17842.53 34.90

10% Resin

Kerang

(% volume)

Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Gaya

(N)

Kuat Tekan

(MPa)66.67 25.53 511.65 2711.73 5.30

75.00 25.51 510.85 13895.03 27.20

80.00 25.52 511.25 22137.01 43.30

83.33 25.51 510.85 20995.80 41.10

15% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

66.67 25.51 510.85 4291.11 8.40

75.00 25.53 511.65 17396.03 34.0080.00 25.54 512.05 24885.58 48.60

83.33 25.53 511.65 24559.10 48.00

20% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

66.67 25.53 511.65 6037.45 11.80

75.00 25.54 512.05 20891.60 40.80

80.00 25.54 512.05 29135.58 56.90

83.33 25.51 510.85 28454.16 55.70




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

Kuat Tekan = A

P

Dimana:

A = Luas Penampang =4

)51.25.(

4

. 22π π

=d

= 510.85 mm2

P = Gaya = 1430.37 N

Kuat Tekan285.510

.37.1430

mm

N = = 2.80 MPa

Catatan: 1 MPa = 1 N/mm2




LAMPIRAN F. Data pengukuran kuat tarik

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tarik(MPa)

66.67 25.51 510.85 1476.35 2.89

75.00 25.52 511.25 2075.66 4.06

80.00 25.51 510.85 2513.37 4.92

83.33 25.53 511.65 2542.89 4.97

10% Resin

Kerang

(% volume)

Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Gaya

(N)

Kuat Tarik

(MPa)66.67 25.54 512.05 1735.85 3.39

75.00 25.53 511.65 2353.58 4.60

80.00 25.52 511.25 2955.01 5.78

83.33 25.52 511.25 2909.00 5.69

15% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tarik(MPa)

66.67 25.54 512.05 2078.92 4.06

75.00 25.53 511.65 2737.32 5.3580.00 25.52 511.25 3348.67 6.55

83.33 25.54 512.05 3231.03 6.31

20% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tarik(MPa)

66.67 25.55 512.45 2372.64 4.63

75.00 25.55 512.45 3110.57 6.07

80.00 25.53 511.65 3816.89 7.46

83.33 25.52 511.25 3645.19 7.13




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

Kuat Tarik = A

P

Dimana:


)51.25.(

4

. 22π π

=d

= 510.85 mm2

F = Gaya = 1476.35 N

Kuat Tarik =2.85.510

.35.1476

mm

N

A

F =

= 2.89 MPa




LAMPIRAN G. Data pengukuran kuat patah

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Span(mm)

Lebar(mm)

Tinggi(mm)

Gaya(N)

Kuat Patah(MPa)

66.67 100 40.04 40.01 2580.93 6.04

75.00 100 40.05 40.01 5556.38 13.00

80.00 100 40.05 40.02 6842.04 16.00

83.33 100 40.05 40.01 7266.03 17.00

10% Resin

Kerang

(% volume)

Span

(mm)

Lebar

(mm)

Tinggi

(mm)

Gaya

(N)

Kuat Patah

(MPa)66.67 100 40.04 40.01 3418.46 8.00

75.00 100 40.06 40.03 8131.01 19.00

80.00 100 40.05 40.02 9664.38 22.60

83.33 100 40.06 40.03 9586.03 22.40

15% Resin

Kerang(% volume)

Span(mm)

Lebar(mm)

Tinggi(mm)

Gaya(N)

Kuat Patah(MPa)

66.67 100 40.06 40.01 4702.72 11.00

75.00 100 40.05 40.00 10808.16 25.30

80.00 100 40.04 40.00 14521.17 34.00

83.33 100 40.04 40.01 13802.01 32.30

20% Resin

Kerang(% volume)

Span(mm)

Lebar(mm)

Tinggi(mm)

Gaya(N)

Kuat Patah(MPa)

66.67 100 40.06 40.00 5298.60 12.40

75.00 100 40.05 40.01 14532.06 34.00

80.00 100 40.04 40.00 17937.92 42.00

83.33 100 40.04 40.01 16664.97 39.00




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

Kuat Patah =2..2

..3hblP

Dimana:

P = Gaya (N)

l = Panjang span (mm) b = Lebar (mm)

h = Tinggi (mm)

Kuat Patah 22 .)01.40(.04.402

.100.93.25803mmmm

mm N

××

××=

= 6.04 MPa




LAMPIRAN H. Data pengukuran kuat tekan setelah pembakaran

Beton Kulit Kerang

5% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.51 510.85 18645.90 36.50

30 25.52 511.25 15337.42 30.00

60 25.51 510.85 13537.44 26.50

120 25.53 511.65 10898.10 21.30

180 25.50 510.45 7707.74 15.10

240 25.51 510.85 3780.27 7.40

300 25.52 511.25 0.00 0.00

10% Resin

Kerang(% volume)

Diameter(mm)

Luas(mm2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.52 511.25 22137.01 43.30

30 25.53 511.65 20363.59 39.80

60 25.52 511.25 19069.52 37.30

120 25.54 512.05 16948.82 33.10

180 25.52 511.25 12627.81 24.70

240 25.53 511.65 8851.51 17.30

300 25.52 511.25 4907.97 9.60

15% Resin

Kerang

(% volume)

Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Gaya

(N)

Kuat Tekan

(MPa)

0 25.55 512.45 24905.07 48.60

30 25.54 512.05 24680.76 48.20

60 25.55 512.45 24033.90 46.90

120 25.54 512.05 21710.87 42.40

180 25.53 511.65 18419.33 36.00

240 25.54 512.05 15515.08 30.30

300 25.55 512.45 11171.41 21.80

20% Resin

Kerang

(% volume)

Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Gaya

(N)

Kuat Tekan

(MPa)0 25.56 512.85 29181.23 56.90

30 25.55 512.45 28748.44 56.10

60 25.55 512.45 28082.26 54.80

120 25.54 512.05 26780.16 52.30

180 25.55 512.45 24700.09 48.20

240 25.56 512.85 22565.45 44.00300 25.55 512.45 18448.20 36.00




Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tekan sampel 80 % sampel kulit kerang

setelah pembakaran 30 detik sebagai berikut

Kuat Tekan = A

P

Dimana:


)52.25.(

4

. 22π π

=d

= 511.25 mm2

P = Gaya = 18645.90 N

Kuat Tekan225.511

42.53371

mm

N = = 30.0 MPa





LAMPIRAN I. Data pengukuran perubahan massa akibat bahan kimia

Perendaman dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang

5% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 119.922 119.682 0.20

14 119.922 119.322 0.50

21 119.922 118.963 0.80

28 119.922 118.723 1.00

56 119.922 118.123 1.50

10% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 119.342 119.127 0.18

14 119.342 118.769 0.48

21 119.342 118.447 0.75

28 119.342 118.244 0.92

56 119.342 117.635 1.43

15% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 120.733 120.540 0.16

14 120.733 120.178 0.46

21 120.733 119.888 0.70

28 120.733 119.646 0.90

56 120.733 119.043 1.40

20% Resin

Hari Massa Awal

(g)

Massa Akhir

(g)

Perubahan massa

(%)7 121.855 121.672 0.15

14 121.855 121.343 0.42

21 121.855 121.063 0.65

28 121.855 120.807 0.86

56 121.855 120.210 1.35




Perendaman dengan larutan 10 % H2SO4 pada 80 % serbuk kerang

5% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 119.922 117.524 2.00

14 119.922 118.003 1.60

21 119.922 118.483 1.20

28 119.922 119.083 0.70

56 119.922 119.322 0.50

10% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 119.342 117.194 1.80

14 119.342 117.552 1.50

21 119.342 118.149 1.00

28 119.342 118.626 0.60

56 119.342 118.865 0.40

15% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 120.733 118.681 1.70

14 120.733 119.043 1.4021 120.733 119.586 0.95

28 120.733 120.069 0.55

56 120.733 120.371 0.30

20% Resin

Hari Massa Awal(g)

Massa Akhir(g)

Perubahan massa(%)

7 121.855 119.905 1.60

14 121.855 120.393 1.20

21 121.855 120.880 0.80

28 121.855 121.307 0.4556 121.855 121.550 0.25




Contoh perhitungan untuk menentukan penyerapan air sampel 5 % resin sebagai

berikut

Penyerapan air = %100×

−

awal

akhir awal

m

mm

Dimana:m j = Massa Awal (gr)

mk = Massa Akhir (gr)

Penyerapan air = %100922.119

682.119922.119×

−

= 0.20 %




LAMPIRAN J. Data pengukuran kuat tekan akibat bahan kimia

Perendaman dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang

5% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.52 511.25 18660.53 36.50

7 25.52 511.25 19018.40 37.20

14 25.52 511.25 19427.40 38.00

21 25.52 511.25 19938.64 39.00

28 25.52 511.25 20552.14 40.20

56 25.52 511.25 20961.14 41.00

10% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.52 511.25 22137.01 43.30

7 25.52 511.25 22546.00 44.10

14 25.52 511.25 23006.13 45.00

21 25.52 511.25 23415.12 45.80

28 25.52 511.25 23517.37 46.00

56 25.52 511.25 24028.62 47.00

15% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.54 511.25 24846.62 48.60

7 25.54 512.05 25192.81 49.20

14 25.54 512.05 25448.83 49.70

21 25.54 512.05 25704.86 50.20

28 25.54 512.05 26114.49 51.00

56 25.54 512.05 26780.16 52.30

20% Resin

Hari Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Gaya

(N)

Kuat Tekan

(MPa)

0 25.54 511.25 29089.97 56.90

7 25.54 512.05 29289.20 57.20

14 25.54 512.05 29545.22 57.70

21 25.54 512.05 30210.89 59.00

28 25.54 512.05 30774.14 60.10

56 25.54 512.05 31337.39 61.20




Perendaman dengan larutan 10 % H2SO4 pada 80 % serbuk kerang

5% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.52 511.25 18660.53 36.50

7 25.52 511.25 17944.78 35.10

14 25.52 511.25 17382.41 34.00

21 25.52 511.25 16973.41 33.20

28 25.52 511.25 16411.04 32.10

56 25.52 511.25 15848.67 31.00

10% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.52 511.25 22137.01 43.30

7 25.52 511.25 21779.13 42.60

14 25.52 511.25 21472.39 42.00

21 25.52 511.25 20961.14 41.00

28 25.52 511.25 20705.51 40.50

56 25.52 511.25 19938.64 39.00

15% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm

2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.54 511.25 24846.62 48.60

7 25.54 512.05 24066.30 47.00

14 25.54 512.05 23554.25 46.00

21 25.54 512.05 23042.20 45.00

28 25.54 512.05 22581.36 44.10

56 25.54 512.05 22171.72 43.30

20% Resin

Hari Diameter(mm)

Luas(mm2)

Gaya(N)

Kuat Tekan(MPa)

0 25.54 511.25 29089.97 56.90

7 25.54 512.05 28674.74 56.00

14 25.54 512.05 28213.89 55.10

21 25.54 512.05 27804.26 54.30

28 25.54 512.05 26626.54 52.00

56 25.54 512.05 26216.90 51.20




Contoh perhitungan untuk menentukan kuat tekan sampel 5 % resin pada perendaman

dengan larutan 5 % Na2SO4 pada 80 % serbuk kerang sebagai berikut

Kuat Tekan = A

P

Dimana:


)52.25.(

4

. 22π π

=d

= 511.25 mm2

P = Gaya = 19018.40 N

Kuat Tekan225.511

.40.19018

mm

N = = 37.20 MPa







Documents

Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer