EFEK KOMPOSISI AGREGAT BATU APUNG DAN EPOXY RESIN DALAM PEMBUATAN POLYMER CONCRETE TERHADAP KARAKTERISTIKNYA T E S I S. Oleh

Transkripsi

1 EFEK KOMPOSISI AGREGAT BATU APUNG DAN EPOXY RESIN DALAM PEMBUATAN POLYMER CONCRETE TERHADAP KARAKTERISTIKNYA T E S I S Oleh J U W A I R I A H /FIS SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2 EFEK KOMPOSISI AGREGAT BATU APUNG DAN EPOXY RESIN DALAM PEMBUATAN POLYMER CONCRETE TERHADAP KARAKTERISTIKNYA T E S I S Oleh J U W A I R I A H /FIS SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

3 EFEK KOMPOSISI AGREGAT BATU APUNG DAN EPOXY RESIN DALAM PEMBUATAN POLYMER CONCRETE TERHADAP KARAKTERISTIKNYA T E S I S Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Magister Sains Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Oleh J U W A I R I A H /FIS SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

4 Judul Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi : : : : EFEK KOMPOSISI AGREGAT BATU APUNG DAN EPOXY RESIN DALAM PEMBUATAN POLYMER CONCRETE TERHADAP KARAKTERISTIKNYA Juwairiah Fisika Menyetujui Komisi Pembimbing (Drs. Anwar Dharma Seimbiring, MS) Ketua (Drs. H. Peramean Sebayang, M.Si. APU) Anggota Ketua Program Studi, Direktur Sekolah Pascasarjana (Prof. Dr.Eddy Marlianto, MSc.) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B. M.Sc) Tanggal lulus : 3 Juni 2009

5 Telah diuji pada Tanggal 3 Juni 2009 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota Drs. Anwar Darma Sembiring, MS 1. Drs. H. Perdamean Sebayang, M.Si. APU 2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc. 3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS. Ph.D 4. Dr. Marhaposan Situmorang 5. Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.

6 ABSTRAK Beton polimer merupakan campuran beton dengan bahan perekat polimer yang dapat meningkatkan sifat fisik, mekanik, dan ketahanan terhadap bahan kimia dalam waktu yang relatif singkat. Telah dilakukan pembuatan beton polimer dengan bahan baku: pasir silika, batu apung dan resin epoksi sebagai material pengikat. Preparasi benda uji dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: ketiga bahan baku (pasir, batu apung dan resin epoksi) dicampur dan diaduk hingga merata, dicetak menjadi benda uji dan dikondisikan (aging) pada suhu 60 o C selama 24 jam. Variasi komposisi yang dibuat dalam penelitian ini, meliputi prosentase jumlah batu apung: 0, 10, 20, 30 dan 50 %, dan resin epoksi: 10, 15, 20, dan 25 % (dalam % berat). Parameter yang diamati adalah: densitas, penyerapan air, kuat tarik, kuat tekan, kuat patah, modulus elastisitas, koefisien ekspansi termal, dan analisa mikrostruktur dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa umumnya penambahan batu apung relatif menurunkan sifat fisis, mekanik, dan termal pada beton polimer. Sebaliknya jika jumlah resin epoksi ditingkatkan sampai 25 %, maka kualitas beton polimer cenderung meningkat. Kondisi optimum dicapai pada komposisi: 30 % berat batu apung, 70 % berat pasir( 75 % agregat ( batu apung + pasir)), dan 25 % berat resin epoksi. Pada komposisi tersebut mempunyai karakteristik sebagai berikut: densitas = 2,18 g/cm 3, penyerapan air = 0,98%, kuat tekan = 31,2 MPa, kuat patah = 15,36 MPa, kuat tarik = 8,27 MPa, modulus elastisitas = 31 GPa dan koefisien ekspansi termal = 12,5 x 10-6 o C -1. Ternyata dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa beton polimer berbasis batu apung relatif lebih baik dibanding beton konvensional (semen portland). Kata kunci : beton ringan, polymer concrete, epoxy resin, batu apung, pasir.

7 ABSTRACT Polymer concrete represents the concrete mixture with the polymer binder and able to improve physical and mechanical properties, also resistance to chemicals attack during shortens time. Polymer concrete has been made using raw materials: sand from Bangka, pumice and epoxy resin as binder material. Preparation of samples are made using the following step: raw material (sand, pumice and epoxy resin) were mixed and swirled until homogen, and the sample was made using mould and aged at temperature 60 o C during 24 hours. Variation of composition made in this research, covering percentage is amount of pumice: 0, 10, 20, 30 and 50 %, and epoxy resin: 10, 15, 20, and 25 % (in % weight). The measured parameters are: density, water absorption, tensile strength, compressive strength, bending strength, modulus of elasticity, coefficient of thermal expansion, and microstructure analysis using Scanning Electron Microscope (SEM). From the experiment result indicate that generally addition pumice relative degrades the physical, mechanical, and thermal properties of polymer concrete. On the contrary, if amount of epoxy resin increased until 25 %, hence quality of polymer concrete tend to increase also. The optimum condition reached at composition: 30 % pumice, 70 % sand (75 % agregat (pumice + sand)), and 25 % epoxy resin (in % weight). This composition has the following characteristic: density = 2,18 g / cm 3, water absorption = 0,98%, compressive strength = 31,2 MPa, bending strength = 15,36 MPa, tensile strength = 8,27 MPa, modulus of of elasticity = 31 GPa and thermal expansion coefficient = 12,5 x 10-6 o C 1. From the result obtained that the polymer concrete based on the pumice relative better compared to a conventional concrete (Cement Portland). Keywords : Light concrete, polymer concrete, epoxy resin, pumice, sand.

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan yang maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul Efek Komposisi Agregat Batu Apung dan Epoxy Resin dalam Pembuatan Polymer Concrete Terhadap Karakteristiknya. Yang dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Material P2F LIPI, Serpong - Tangerang, sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Selawat dan Salam penulis sampaikan kepada Junjungan Baginda Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya. Ucapan terima kasih beserta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Chairuddin P. Lubis, DTM & H,Sp.AK 2. Direktur Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B. MSc. 3. Ketua Program Studi Ilmu Fisika, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc. beserta sekretarisnya Bapak Drs. Nasir Saleh, M. Eng. Sc. 4. Bapak Drs. Anwar Dharma Sembiring, M.S dan Bapak Drs. H. Perdamean Sebayang, M.Si. APU. Selaku Pembimbing dan Co. Pembimbing. 5. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Ilmu Fisika.

9 Kemudian ucapan terima kasih kepada bapak Kepala Pusdiklat Departemen Agama di Jakarta yang telah banyak memberikan bimbingan dan nasehat juga beasiswa kepada penulis, juga terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Kepala Balai Diklat Keagamaan Medan, Drs. M. Thoha Daulay, MM. yang telah banyak memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis, tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada ibu Ka. TU Balai Diklat: Dra. Yusra, Soni Sofian, SE. M.Pd (Ka Si Teknis), Drs. Parjuangan Harahap (Ka Si Administrasi) dan temanteman Widyaiswara & staf pegawai Balai Diklat Keagamaan beserta teman-teman sejawat Pasca Sarjana Program Ilmu Fisika tahun 2007 yang telah memberikan bantuan dan doa sehingga terselesainya penulisan ini. Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada kedua orang: ayahanda M. Gade Hamid (alm) dan ibunda Ummi Kalsum (alm) dan juga kepada kedua mertua: ayahanda Tgk. H. M. Nurdin Thahir (alm) dan ibunda Cut Rukiah (alm), dan suami tercinta Drs. Nasruddin Noer, M. Eng. Sc. yang telah setia membantu & tidak henti-hentinya memberikan dukungan serta tidak putus-putusnya berdoa kepada Allah SWT, begitu juga ananda tersayang: dr. Naziffuadi Noer, Azmi Noer, Zikri Noer, Ilham Noerzahri, M. Hafiz Noer yang tetap mendukung ibunda menuntut ilmu, juga kakanda tercinta: Fatimah IG, Dra. Aisyah & Abubakar yang telah banyak memberikan bantuan moril kepada penulis. Akhirnya ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan dan doanya, kepada Allah Tuhan Yang Maha Esalah penulis

10 serahkan untuk dapat membalasnya. Semoga ilmu yang telah penulis dapatkan dapat berguna bagi nusa, bangsa, agama dan negara, Amin. Medan, 3 Juni 2009 P e n u l i s J U W A I R I A H

11 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Dra. Hj. Juwairiah Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 31 Desember 1963 Alamat Rumah : Jl. Gatot Subroto Gg Bandung No. 30 Medan Telpon : Telepon/HP : Instansi Tempat Bekerja : Balai Diklat Keagamaan Medan Alamat Kantor : Jl. TB Simatupang NO. 122 Medan Telepon : DATA PENDIDIKAN SD : SD MUHAMMADIYAH Tamat : 1975 SMP : SMP MARDI LESTARI Tamat : 1979 SMA : MAN 1 MEDAN Tamat : 1982 Strata-1 : IAIN TADRIS MEDAN, SUMUT Tamat : 1994 Strata-2 : MAGISTER ILMU FISIKA SPs USU Tamat : 2009

12 DAFTAR ISI Halaman Abstrak... i Abstract... ii Kata Pengantar... iii Riwayat Hidup... iv Daftar Isi...vii Daftar Tabel... x Daftar Gambar... xi Daftar Lampiran... xiii Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan Penelitian... 2 I.3 Perumusan Masalah... 3 I.4 Batasan Masalah... 3 I.5 Hipotesa... 3 I.6 Manfaat Penelitian... 4 Bab II Tinjauan Pustaka... 5 II.1 Beton... 5 II.1.1 Beton Ringan (Lightweight Concrete)... 7 II.1.2 Beton Mutu Tinggi (High Strength Concrete)... 7

13 II.1.3 Beton dengan Kelecakan Tinggi (High Workability Concrete)... 7 II.1.4 Beton Serat (Fiber Reinforced Concrete)... 8 II.1.5 Beton Polimer (Polymer Concrete)... 8 II.1.6 Beton Berat (Heavyweight Concrete) II.1.7 Beton Besar (Mass Concrete) II.1.8 Beton Pemadatan Roller (Roller Compacted Concrete) II.2 Batu Apung (Pumice) II.3 Semen II.4 Karakterisasi Beton Ringan Bab III Metodologi Penelitian III.1 Bahan Baku III.2 Peralatan III.3 Variabel dan Parameter III.4 Prosedur Pembuatan Sampel Beton Polimer III.5 Pengujian Sampel Beton Polimer III.5.1 Densitas III.5.2 Penyerapan Air (Water Absorption) III.5.3 Kuat Tekan (Compressive Strength) III.5.4 Kuat Patah (Bending Strength) III.5.5 Kuat Tarik (Tensile Strength) III.5.6 Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity)... 32

14 III.5.7 Koefisien Ekspansi Termal (Coefficient of Thermal Expansion) III.5.8 Analisa Mikrostruktur Bab IV Hasil dan Pembahasan IV.1 Densitas IV.2 Penyerapan Air (Water Absorption) IV.3 Kuat Tekan (Compressive Strength) IV.4 Kuat Patah (Bending Strength) IV.5 Kuat Tarik (Tensile Strength) IV.6 Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity) IV.7 Koefisien Ekspansi Termal (Coefficient of Thermal Expanasion) IV.8 Analisa Mikrostruktur Bab V Kesimpulan dan Saran V.1. Kesimpulan V.2. Saran. 51 DAFTAR PUSTAKA... 52

15 DAFTAR TABEL Nomor J u d u l Halaman II. 1 II. 2 II. 3 II. 4 III. 1 III. 2 III. 3 III. 4 IV. 1 Karakteristik polymer concrete (PC) dan beton konvensional... Komposisi kimia batu apung Komposisi dari semen (portland cement)... Karakteristik dari semen.. Komposisi campuran bahan baku dengan epoxy resin 10 % dari total pasir dan batu apung... Komposisi campuran bahan baku dengan epoxy resin 15 % dari total pasir dan batu apung... Komposisi campuran bahan baku dengan epoxy resin 20 % dari total pasir dan batu apung... Komposisi campuran bahan baku dengan epoxy resin 25 % dari total pasir dan batu apung... Hasil analisa batu apung (pumice)

16 DAFTAR GAMBAR Nomor J u d u l Halaman II. 1 II. 2 II. 3 II. 4 II. 5 II. 6 III. 1 III. 2 III. 3 III. 4 IV. 1 IV. 2 IV. 3 Struktur mikro dari beton normal... Perbandingan antara beton polimer dan beton konvensional dilihat dari sifat fisik dan mekaniknya... Bentuk agregat dari batu apung (pumice)... Batu apung yang melayang di dalam air... Foto SEM dari batu apung (a). Perbesaran 80 X,... (b). Perbesaran 200 X Metoda Uji MOE... Diagram alir proses preparasi beton polimer... Prinsip penimbangan massa benda di dalam air... (a).bentuk dan (b).ukuran sampel uji tarik... Uji tarik (Univ ersal Testing Machine), (a). Penempatan sampel dan (b). Model penjepit sampel... Analisa mikrostruktur batu apung dengan menggunakan SEM, (a). perbesaran 200 X, dan (b). perbesaran 80 X... batu apung Hubungan antara densitas terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin, (b). 15% epoxy resin, (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin... Hubungan antara water absorption terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin, (b). 15% epoxy resin, (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin

17 IV. 4 IV. 5 IV. 6 IV. 7 IV. 8 IV. 9 Hubungan antara kuat tekan terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin, (b). 15% epoxy resin, (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin.... Hubungan antara kuat patah terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin., (b). 15% epoxy resin. (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin... Hubungan antara kuat tarik terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin, (b). 15% epoxy resin, (c). 20% epoxy resin. epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin... Hubungan antara modulus elastisitas terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin (b). 15% epoxy resi, (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin... Hubungan antara koefisien ekspansi termal terhadap kandungan pumice (% berat), (a). pada 10% epoxy resin, (b). 15% epoxy resin, (c). 20% epoxy resin, dan (d). 25% epoxy resin... Beton polimer dengan menggunakan 25 % berat epoxy resin dan 30 % berat batu apung

18 DAFTAR LAMPIRAN Nomor J u d u l Halaman 1. Proses Pencampuran, Pengeringan dan Bentuk Sampel BetonPolimer Data Pengukuran Densitas