PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS

Transkripsi

1 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS Oleh : Z U L H E L M I NIM : /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS Oleh : Z U L H E L M I NIM : /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh ZULHELMI NIM : /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

4

5 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG (PUMICE) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN Nama : ZULHELMI Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui, Komisi Pembimbing MS Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Ketua Dr. Anwar Dharma Sembiring, Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP NIP Tanggal lulus : 10 Agustus 2010

6 PERNYATAAN ORISINALITAS PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG ( PUMICE ) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN TESIS Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, 10 Agustus 2010 ZULHELMI NIM :

7 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Zulhelmi NIM : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan Ilmu Pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ( Non-Exlusive Royalty Free Right ) atas Tesis saya yang berjudul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG ( PUMICE ) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan ). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengalih media. Memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 10 Agustus 2010 ZULHELMI NIM :

8 Telah diuji pada Tanggal : 10 Agustus 2010 PANITIA PENGUJI TESIS : Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS 2. Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS 3. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc 4. Dr. Nashruddin, MN, M.Eng.Sc

9 DAFTAR RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Zulhelmi, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 2 Juni 1979 Alamat Rumah : Jl. Satu Lingkungan IV No. B 14 Kelurahan Pulo Brayan Bengkel Kecamatan Medan Timur Kota Medan Telepon : e mail Instansi Tempat Bekerja Alamat Kantor : zulhelmi0279@yahoo.co.id : SMA Amir Hamzah Medan : Jl. Meranti No. 1 Medan Telepon / Fax : DATA PENDIDIKAN SD : Negeri Medan Tamat : 1992 SMP : Negeri 9 Medan Tamat : 1995 SMA : Sutan Oloan Medan Tamat : 1998 Strata 1 : Fisika FMIPA Universitas Andalas Padang Tamat : 2003 Strata 2 : Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana FMIPA Tamat : 2010

10 KATA PENGANTAR Pertama tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Kami ucapkan terima kasih sebesar besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : Bapak Rektor, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM & H, M.Sc (CTM) Sp.A(K). atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Bapak Dekan FMIPA, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Bapak Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. Kepada Almarhum Ayahanda Hamzah, Ibunda tercinta Nurnely, abang tersayang Zulhamtony dan Henro Zulnofly serta adinda tersayang Abdul Karim dan M. Arief, terima kasih atas segala pengorbanan kalian yang penuh sabar dan pengertian serta motivasi kepada penulis hingga selesainya pendidikan ini, kebaikan ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT jua. Semoga kita diberikan taufiq, hidayah, dan inayah-nya dalam memanfaatkan segala ciptaan-nya bagi kesejahteraan umat manusia. Amin Ya Rabbal Alamin Medan, 10 Agustus Penulis, Zulhelmi

11 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATA BERPORI DENGAN AGREGAT BATU APUNG ( PUMICE ) SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN ABSTRAK Sekarang ini pengaruh negatif dari polusi udara yang disebabkan oleh gas buang kendaraan bermotor pada keadaan yang memprihatinkan. Pencemaran ini dapat mengancam kesehatan umat manusia. Penelitian ini untuk menemukan suatu alternatif dalam membantu mengatasi masalah polusi udara dengan pembuatan bata berpori yang digunakan sebagai filter gas buang kendaraan. Komposisi bahan dasar bata berpori yang digunakan adalah semen sebanyak 20 % setiap sampel, pasir 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 0 % dan agregat batu apung dengan komposisi 0 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, dan 80 %. Semua bahan berukuran 100 mesh. Kemudian dicetak dan dikeringkan selama 28 hari. Karakterisasi bata berpori yang telah diuji memiliki densitas 1,77 gr/cm 3 1,33 gr/cm 3, serapan air 5,52 % - 33,09 %, kuat tekan 8,57 MPa 6,96 MPa, kuat impak 1,34 J/cm 2 0,57 J/cm 2, kekerasan brinell hardness 99,55 HB 90,15 HB, dan kekerasan vickers hardness 105,79 HV 95,80 HV. Filter gas buang yang dibuat berhasil mengurangi polusi udara yang diakibatkan oleh gas buang kendaraan bermotor berbahan bakar bensin (C 6 H 12 ) dengan absorbsi gas sebesar 2,62 % - 32,97 % CO, 7,5 % - 38,37 % CO 2, 27,66 % - 63,74 % HC. Sebaliknya meningkatkan produksi gas O 2 sebesar 11,50 % - 74,33 % dari gas yang lain. Kata Kunci : Batu apung, pasir, semen, bata berpori, absorbsi, filter gas buang

12 PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POROUS BRICKS WITH PUMICE STONE AGGREGATE (PUMICE) AS A VEHICLE EXHAUST GAS FILTER ABSTRACT Nowadays the negative effect of the air pollution caused by vehicle exhaust gas take at high level seriously. This air pollution can threaten human health. This research want to find an alternative way to solve air pollution problems with the making of porous brick that used as vehicle exhaust gas filter. The composition of basic porous brick substance that used cement 20 % of each sample, sand 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 0 % and pumice aggregate with the composition 0 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, and 80 %. All of the substances have a measurement of 100 mesh. And then moulded and dried for 28 days. Characteristic of the porous brick has been studied is density 1,77 gr/cm 3 1,33 gr/cm 3, water absorption 5,52 % - 33,09 %, compressive strength 8,57 MPa 6,96 MPa, impact strength 1,34 J/cm 2 0,57 J/cm 2, brinell hardness 99,55 HB 90,15 HB, and Vickers hardness 105,79 HV 95,80 HV. Gas filter which has been made can decrease air pollution successfully by gasoline ( C 6 H 12 ) exhaust gas with absorption gas is 2,62 % - 32,97 % CO, 7,5 % - 38,37 % CO 2, 27,66 % - 63,74 % HC. Against to other gas, O 2 increase from 11,50 % - 74,33 %. Keywords: Pumice stone, sand, cement, porous brick, absorption, exhaust gases filter

13 DAFTAR ISI Halaman PENGESAHAN TESIS PERNYATAAN ORISINALITAS PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI PENETAPAN PANITIA PENGUJI TESIS DAFTAR RIWAYAT HIDUP KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i ii iii iv v vi vii viii ix xii xiii xv BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Ruang Lingkup Masalah Pembatasan Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

14 2.1. Pengertian dan Material Bata Berpori Bahan-bahan Bata Berpori Gas Buang Kendaraan Bermotor Absorbsi Pembuatan Bata Berpori Karakteristik Bahan Densitas Serapan Air Kekerasan Kuat Tekan Kuat Impak Gas Analizer 22 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Prosedur Penelitian Variabel dan Parameter Penelitian Alat Pengumpul Data Penelitian Pembuatan Sampel Pengukuran Densitas Pengukuran Serapan Air Pengujian Kekerasan Pengujian Kuat Impak 32

15 3.11. Pengujian Kuat Tekan Pengujian Absorbsi Gas Buang 33 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Densitas Serapan Air Kuat Tekan Kuat Impak Kekerasan Uji Absorbsi Gas Buang Kendaraan 45 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran 54 DAFTAR PUSTAKA 55 LAMPIRAN

16 DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halama n 3.1. Perbandingan Bahan Hasil Pengukuran Densitas Hasil Pengukuran Serapan Air Hasil Pengujian Kuat Tekan Hasil Pengujian Kuat Impak Hasil Pengujian Kekerasan Hasil Pengujian Gas Buang Tanpa Filter Hasil Pengujian Absorbsi Gas Buang Dengan Filter Hasil Pengujian Produksi Gas O 2 Dengan Filter 50

17 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1. Knalpot Kendaraan Skema Pembuatan Bata Berpori Untuk Uji Gas Buang Kendaraan Perendaman Sampel Pengujian Sampel Filter Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai densitas Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai serapan air Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai kuat tekan Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai kuat impak Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai kekerasan Brinell Hardness (HB) Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung pada bata berpori terhadap nilai kekerasan Vickers Hardness (HV) 44

18 4.7. Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung terhadap absorbsi gas CO Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung terhadap absorbsi gas CO Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung terhadap absorbsi gas HC Grafik hubungan antara variasi komposisi batu apung terhadap pertambahan produksi gas O 2 51

19 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran A. Perhitungan Untuk Menentukan Densitas L 1 B. Perhitungan Untuk Menentukan Serapan Air L 2 C. Perhitungan Untuk Menentukan Kuat Tekan L 3 D. Perhitungan Untuk Menentukan Kuat Impak L 4 E. Perhitungan Untuk Menentukan Kekerasan Vickers Hardness L 5 F. Perhitungan Untuk Menentukan Persentase Absorbsi Gas CO, CO 2, HC, dan O 2 L 6 G. Gambar Bahan bahan penelitian L 9 H. Contoh Sampel Penelitian L 10 I. Gambar Alat alat Penelitian L 11 J. Surat Keterangan dari Balai Riset dan Standardisasi Industri Medan L 16 K. Surat Keterangan dari PT. Capella Medan L 17 L. Data Uji Gas Buang Kendaraan L 18