BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Sifat Fisis Papan Semen Kadar Air Nilai rata-rata kadar air papan semen sekam hasil pengukuran disajikan pada Gambar Kadar air (%) JIS A : < 16% Gambar 7 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kadar Air. Pada Gambar 7 diketahui bahwa nilai kadar air papan semen berkisar antara 8,01 9,33 % dengan rata-rata 8,53 %. Nilai kadar air yang diperoleh lebih rendah dibandingkan papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 11,49 11,64 % dengan rata-rata 11,62 %. Komposisi semen : sekam yang digunakan Subagio (1987) adalah 1,50 : 1,00 ; 1,75 : 1,00, dan 2,00 : 1,00 dengan nilai kadar air tertinggi terdapat pada komposisi 2,00 : 1,00 dan terendah 1,50 : 1,00. Hal ini disebabkan kadar semen yang digunakan pada penelitian ini lebih tinggi dibandingkan penelitian Subagio (1987) sehingga papan semen yang dihasilkan lebih padat dengan struktur yang lebih kompak dan akan memperbaiki stabilitas dimensi papan yang dihasilkan. Menurut Haligan (1970) dalam Djalal (1986), disamping sifat absorpsi air dari bahan baku yang digunakan dan ketahanan perekat terhadap

2 air, terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi pertambahan kadar air dari papan semen. Faktor-faktor tersebut meliputi: a) volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel, b) adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang kosong satu sama lainnya, c) luas permukaan partikel dan, d) luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi perekat. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa komposisi A, B, dan C berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air papan semen yang dihasilkan. Uji lanjut Duncan menunjukkan komposisi A berbeda nyata dengan komposisi B dan C. Komposisi C mempunyai nilai kadar air terendah tetapi nilai yang dihasilkan tidak berbeda dengan komposisi B sehingga untuk efisiensi sebaiknya dipilih komposisi B karena dengan meningkatnya kadar semen memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai kadar air papan semen yang dihasilkan. Nilai kadar air semua papan pada penelitian ini lebih rendah dari nilai yang digunakan perusahaan Bison karena nilainya tidak lebih dari 12 % dan JIS A 5417 (1992) yang menetapkan maksimum 16 % Kerapatan Kerapatan merupakan faktor penting yang banyak digunakan sebagai pedoman untuk memperoleh gambaran tentang kekuatan dari papan semen yang diinginkan. Nilai rata-rata kerapatan papan semen sekam disajikan pada Gambar 8. Kerapatan (g/cm³) JIS A : > 0,8 g/cm³ Gambar 8 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kerapatan.

3 Nilai kerapatan papan semen sekam pada penelitian ini berkisar antara 1,15 1,26 g/cm³ dengan rata-rata 1,22 g/cm³. Kerapatan yang dihasilkan lebih tinggi dibanding kerapatan papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 0,93-1,15 g/cm³ dengan rata-rata 1,03 g/cm³. Nilai kerapatan tertinggi papan semen tersebut terdapat pada komposisi semen : sekam = 2,00 : 1,00 dan terendah pada komposisi 1,50 : 1,00. Hal ini dikarenakan jumlah semen yang digunakan pada penelitian ini lebih tinggi dibanding papan semen sekam (Subagio 1987), dengan semakin banyak semen yang digunakan maka ikatan antar partikel di dalam papan menjadi lebih kompak. Meningkatnya kadar semen menyebabkan ikatan adhesi antara partikel dengan semen dalam papan semakin erat, keadaan ini mengakibatkan kerapatan papan semakin tinggi (Noor 2007). Sebagian besar kerapatan papan yang dihasilkan lebih tinggi dari target kerapatan yang diinginkan yaitu 1,2 g/cm³ kecuali papan dengan komposisi A. Hal ini diduga disebabkan penyebaran partikel di dalam lembaran kurang merata sehingga terjadi variasi kerapatan di beberapa bagian lembaran. Akan tetapi, selisih nilai yang dihasilkan tidak terlalu besar yaitu 0,05 g/cm³, sehingga untuk produksi papan secara manual tingkat ketelitian yang dicapai sudah termasuk baik (Setyawati & Massijaya 2005). Variasi kadar semen berpengaruh terhadap kerapatan papan dimana semakin sedikit semen yang dicampurkan makin rendah kerapatan papan semen yang dihasilkan. Chew dan Ong (1980) dalam Djalal (1986) membuktikan bahwa MOR, MOE, dan IB meningkat dengan bertambahnya kerapatan lembaran. Lebih jauh Kollmann et al (1975) menambahkan bahwa daya pegang paku, daya pegang sekrup, dan sifat-sifat mekanik lainnya juga meningkat dengan bertambahnya kerapatan lembaran. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan papan semen yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan nilai kerapatan papan tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar semen. Apabila papan harus dipilih, maka papan dengan kadar semen paling sedikit yaitu komposisi A yang dipilih karena memberikan hasil yang sama dan dapat menghemat penggunaan semen.

4 Kerapatan papan semen pada penelitian ini hanya komposisi C yang berada di bawah nilai yang digunakan perusahaan Bison dengan kerapatan maksimum 1,25 g/cm³ dan semua papan semen pada penelitian ini memenuhi JIS A 5417 (1992) karena nilai kerapatannya > 0,8 g/cm³ Pengembangan Tebal Pengembangan tebal adalah kemampuan papan semen untuk menyerap air yang diukur berdasarkan penambahan tebal sebelum dan sesudah perendaman. Nilai rata-rata pengembangan tebal papan semen sekam setelah direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Gambar 9. Pengembangan Tebal (%) JIS A : ± 10 % 2 jam 24 jam Gambar 9 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Tebal. Hasil pengujian pengembangan tebal papan semen sekam setelah direndam selama 2 jam berkisar antara 0,12-0,35 % dengan rata-rata 0,27 %, dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,32 % 0,51 % dengan rata-rata 0,39 %. Nilai pengembangan tebal yang dihasilkan lebih kecil dibanding papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 1,66-1,83 % dengan rata-rata 1,74 % dengan nilai pengembangan tebal tertinggi terdapat pada komposisi semen : sekam = 1,50 : 1,00 dan terendah 2,00 : 1,00. Hal ini disebabkan struktur lembaran papan semen sekam pada penelitian ini lebih padat dari pada struktur lembaran penelitian Subagio

5 (1987). Struktur lembaran papan semen sekam yang lebih padat akan menyerap air dari lingkungannya lebih sedikit daripada struktur lembaran yang tidak padat. Menurut Pasaribu (1987), struktur lembaran yang padat erat hubungannya dengan kerapatan. Struktur lembaran papan yang semakin padat menyebabkan penurunan pengembangan tebal papan semen. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai pengembangan tebal papan semen yang dihasilkan, baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam. Hal ini menunjukkan nilai pengembangan tebal papan tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar semen, sehingga untuk efisiensi maka sebaiknya diambil komposisi A karena nilai yang dihasilkan tidak berbeda nyata dengan komposisi B dan C. Meskipun demikian dari Gambar 9 dapat dilihat pengembangan tebal papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen. Seluruh nilai pengembangan tebal papan pada penelitian ini memenuhi JIS A 5417 (1992) yang menetapkan toleransi perubahan dimensi tebal sebesar 1 mm (± 8,3%) untuk panil dengan tebal 12 mm dan lebih bagus dibandingkan Bison dengan nilai maksimum pengembangan tebal 1,3 % untuk perendaman 2 jam dan 2 % untuk perendaman 24 jam Pengembangan Linear Nilai rata-rata pengembangan linear papan semen sekam setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 10. Pengembangan Linear (%) JIS A : ± 10 % 2 jam 24 jam

6 Gambar 10 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Linear. Nilai pengembangan linear papan semen sekam setelah direndam selama 2 jam berkisar antara 0,21-0,32 % dengan rata-rata 0,25 % dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,29-0,33 % dengan rata-rata 0,31 %. Penelitian Sulastiningsih (2008) papan semen manii dengan menggunakan katalis CaCl2 5 % dari berat semen, nilai pengembangan linear papan yang dihasilkan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,336-0,540 % dengan rata-rata 0,438 %. Nilai pengembangan linear tertinggi pada penelitian tersebut terdapat pada komposisi semen : kayu = 2,40 : 1,00 dan terendah pada komposisi 2,50 : 1,00. Nilai pengembangan linear papan yang dihasilkan pada penelitian ini lebih rendah dari yang dihasilkan perusahaan Bison dengan nilai maksimum 4 % dan papan semen manii (Sulastiningsih 2008). Hal ini disebabkan karena kerapatan papan semen yang dihasilkan (1,22 g/cm³) lebih tinggi dari papan semen (Sulastiningsih 2008) dengan nilai 1 g/cm. Semakin tinggi nilai kerapatan maka semakin sedikit lembaran papan tersebut menyerap air, perubahan tebal dan linear yang terjadi juga semakin rendah sehingga stabilitas dimensi akan semakin baik dan memungkinkan penggunaan eksterior untuk bangunan (Sugita et al. 2006). Menurut Koch (1985) dalam Riyanto (2003) perubahan dimensi panil dipengaruhi oleh varibel-variabel pengolahan produk itu sendiri, seperti kerapatan bahan baku, ketebalan partikel, kadar perekat, dan besarnya tekanan kempa yang diberikan pada lapik. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai pengembangan linear papan semen yang dihasilkan baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan kadar semen sampai dengan proporsi 3,25 : 1 menghasilkan nilai pengembangan linear yang sama. Papan dengan komposisi 2,75 : 1 adalah proporsi yang efisien dibandingkan dengan komposisi yang lain. Keseluruhan nilai pengembangan linear papan semen yang dihasilkan memenuhi JIS A5417 (1992) yang menetapkan toleransi

7 pengembangan linear untuk panil dengan tebal 12 mm sebesar 1 mm (± 8,3%) Daya Serap Air Papan semen mengandung bahan berlignoselulosa yang mempunyai sifat afinitas yang tinggi terhadap air. Sifat tersebut akan menyebabkan papan semen mempunyai sifat mengembang dan menyusut sesuai dengan kandungan air di dalam papannya. Nilai rata-rata daya serap air papan semen sekam setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Gambar 11. Daya Serap Air (%) jam 24 jam Gambar 11 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Daya Serap Air. Hasil pengukuran daya serap air setelah perendaman selama 2 jam berkisar antara 20,98 % 24,78 % dengan rata-rata 22,93 % dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 24,89 % - 28,14 % dengan ratarata 26,46 %. Nilai rata-rata daya serap air yang diperoleh lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian Subagio (1987) untuk perendaman 24 jam yang berkisar antara 23 % - 30,83 % dengan rata-rata 25,82 %. Hal ini disebabkan campuran yang mengandung semen yang semakin tinggi sifat penyerapan air akan semakin rendah. Vital et al. (1974) dalam Djalal (1986) menyatakan peningkatan kerapatan lembaran akan memperbaiki stabilitas

8 dimensi papan yang dihasilkan. Faktor lain yang menyebabkan peningkatan penyerapan air, yaitu : 1. Struktur lembaran papan semen sekam yang dibuat dari campuran ini tidak rapat atau padat, karena peningkatan kandungan sekam dan semakin rendah semen yang dikandung campuran sehingga semakin banyak partikel sekam yang tidak sempurna dilapisi semen. Lembaran yang memiliki struktur yang tidak rapat akan lebih mudah dimasuki air. Karena pada saat lembaran direndam dalam air, tekanan air di luar lembaran lebih besar dari pada di dalamnya. 2. Dengan semakin tinggi partikel sekam yang dikandung campuran menyebabkan semakin tinggi kemampuan lembaran papan semen sekam untuk mengikat air, karena semakin banyak gugusan hidroksil sekam dalam lembaran yang dapat mengikat air. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai daya serap air papan semen yang dihasilkan, baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam, sehingga untuk efisiensi maka sebaiknya diambil komposisi A karena nilai yang dihasilkan sama dengan komposisi B dan C. Hal ini diduga karena bagian permukaan semua papan dilapisi campuran serbuk dan semen dengan perbandingan yang sama dan sekam yang keras membuat daya serap terhadap air lebih kecil jika dibanding bahan baku kayu. Meskipun demikian dari Gambar 11 dapat dilihat daya serap air papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen yang digunakan Sifat Mekanis Papan Semen Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) Keteguhan lentur adalah nilai yang menunjukkan sifat kekakuan dan merupakan ukuran dari perubahan papan dalam menahan perubahan bentuk atau lenturan yang terjadi akibat adanya pembebanan sampai batas proporsi (Bodig dan Jayne 1982 dalam Djalal 1984). Nilai rata-rata keteguhan lentur papan semen sekam hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 12.

9 30 MOE ( x 1000 kgf/cm²) Gambar 12 JIS A : > kgf/cm² Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Lentur (MOE). Modulus lentur papan semen yang dihasilkan berkisar antara , ,66 kgf/cm² dengan rata-rata ,37 kgf/cm². Nilai ratarata keteguhan lentur yang dihasilkan lebih rendah dibanding papan semen gmelina (Triandana 2007) yang menggunakan fly ash sebagai substitusi semen dengan komposisi semen : kayu = 2,5 : 1,00. Nilai rata-rata keteguhan lentur papan semen (Triandana 2007) berkisar antara , ,52 kg/cm² dengan nilai keteguhan lentur tertinggi terdapat pada taraf substitusi 0 % dan terendah pada taraf substitusi 50 %. Rendahnya nilai keteguhan lentur papan semen yang dihasilkan karena partikel sekam untuk bagian tengah papan tidak digiling terlebih dahulu, sehingga banyak rongga kosong yang tidak terlapisi sempurna oleh semen. Hal ini menyebabkan ikatan antara semen dan sekam menjadi lemah, sehingga keteguhan lentur papan semen yang dihasilkan rendah. Menurut Maloney (1993) terdapat sejumlah faktor yang mempengaruhi sifat akhir papan komposit antara lain jenis bahan baku, jenis partikel, jenis perekat, maupun jumlah dan distribusi perekat. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C menghasilkan nilai yang sama terhadap nilai keteguhan lentur papan semen. Meskipun demikian dari Gambar 12 dapat dilihat keteguhan lentur papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kekuatan papan semen dengan

10 menggiling partikel sekam terlebih dahulu sebelum pembuatan papan semen dilakukan untuk menghilangkan rongga kosong yang terdapat dalam partikel. Nilai keteguhan lentur semua papan pada penelitian ini masih rendah dibanding nilai yang digunakan perusahaan Bison kgf/cm² dan juga tidak memenuhi standar JIS A 5417 (1992) yang mensyaratkan nilai MOE > kgf/cm² Keteguhan Patah atau Modulus of Rupture (MOR) Modulus of Rupture (MOR) adalah merupakan keteguhan patah dari suatu balok yang dinyatakan dalam besarnya tegangan per satuan luas, yang mana dapat dihitung dengan menentukan besarnya tegangan pada permukaan bagian atas dan bagian bawah dari balok pada beban maksimum (Maloney 1977 dalam Djalal 1984). Nilai rata-rata keteguhan patah papan semen sekam hasil pengukuran terdapat pada Gambar JIS A : > 63 kgf/cm² MOR (kgf/cm²) Gambar 13 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Patah (MOR). Modulus patah papan semen yang dihasilkan berkisar antara 22,99-29,63 kgf/cm² dengan rata-rata 27,17 kgf/cm. Nilai keteguhan patah yang diperoleh lebih tinggi dibanding papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 13,55-26,37 kgf/cm² dengan rata-rata 20,39 kgf/cm². Keteguhan patah papan semen (Subagio 1987) tertinggi terdapat pada komposisi semen : sekam = 2,00 : 1,00 dan terendah pada komposisi 1,50 : 1,00.

11 Nilai keteguhan patah papan semen yang dihasilkan lebih tinggi dari penelitian Subagio (1987) karena adanya peningkatan kadar semen yang digunakan. Hal ini menyebabkan ikatan adhesi antara partikel dengan semen semakin kuat. Karena kekompakan ikatan antara partikel dengan semen semakin erat sehingga nilai modulus patah meningkat dan papan semen semakin stabil (Noor 2007). Hasil analisis sidik ragam menunjukkan peningkatan komposisi semen : sekam sampai dengan 3,25 : 1 menghasilkan nilai keteguhan patah papan semen yang sama. Nilai keteguhan patah semua papan pada penelitian ini lebih rendah dibanding nilai yang digunakan perusahaan Bison kgf/cm² dan standar JIS A 5417 (1992) yang mensyaratkan > 63 kgf/cm². Hal ini diduga disebabkan oleh penyebaran partikel di dalam lembaran kurang merata sehingga terjadi variasi kerapatan di beberapa bagian lembaran dan banyaknya rongga kosong yang tidak terlapisi sempurna oleh semen sehingga keteguhan lentur papan yang dihasilkan rendah Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Keteguhan rekat internal merupakan ukuran tunggal terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan kekuatan ikatan antara partikel-partikel (Haygreen & Bowyer1989). Nilai rata-rata keteguhan rekat internal papan semen sekam hasil pengukuran disajikan pada Gambar 14. IB (kgf/cm²) Gambar 14 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Rekat Internal (IB).

12 Kekuatan rekat internal papan semen yang dihasilkan berkisar antara 0, ,58797 kgf/cm² dengan rata-rata 0,51533 kgf/cm². Penelitian Heckhel (2007) papan semen acacia menggunakan fly ash sebagai substitusi semen dengan komposisi semen : kayu = 2,50 : 1,00 menghasilkan nilai rata-rata keteguhan rekat internal yang berkisar antara 1,04-2,43 kg/cm², nilai keteguhan rekat internal tertinggi terdapat pada taraf substitusi fly ash 0 % dan terendah pada taraf substitusi 50 %. Nilai keteguhan rekat internal yang dihasilkan pada penelitian ini lebih rendah dibandingkan penelitian Heckel (2007). Hal ini diduga disebabkan banyaknya rongga kosong partikel sekam yang tidak terlapisi sempurna oleh semen dan penaburan semen kurang merata saat proses pencampuran sehingga ikatan antara semen dan sekam menjadi lemah. Dengan makin lemahnya ikatan antara semen dan sekam, serta daya ikat semen yang semakin rendah sehingga nilai IB juga semakin rendah. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan rekat internal papan semen yang dihasilkan, sehingga untuk efisiensi sebaiknya diambil komposisi A karena nilai yang diperoleh memberikan hasil yang sama. Meskipun demikian dari Gambar 14 dapat dilihat keteguhan rekat internal papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen. Nilai keteguhan rekat internal semua papan pada penelitian ini lebih rendah dibanding nilai yang digunakan perusahaan Bison 4-6 kgf/cm². Standar JIS A5417 (1992) tidak mensyaratkan internal bonding. Hal ini menunjukkan masih rendahnya daya ikat perekat dengan bahan baku Kuat Pegang Sekrup Kuat pegang sekrup dilakukan untuk menunjukkan kemampuan papan semen untuk menahan sekrup yang ditanam pada papan. Nilai rata-rata kuat pegang sekrup papan semen sekam dapat dilihat pada Gambar 15.

13 Kuat Pegang Sekrup (kgf) Gambar 15 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kuat Pegang Sekrup. Nilai kuat pegang sekrup yang dihasilkan berkisar antara 19,75 23,39 kgf dengan rata-rata 21,28 kgf. Penelitian Triandana (2007) papan semen gmelina menggunakan fly ash sebagai substitusi semen dengan komposisi semen : kayu yang digunakan 2,50 : 1,00 menghasilkan nilai rata-rata kuat pegang sekrup yang berkisar antara 14,22 26,77 kg dengan nilai kuat pegang sekrup tertinggi terdapat pada taraf substitusi fly ash 0 % dan terendah pada taraf substitusi fly ash 50 %. Hasil sidik ragam menunjukkan kuat pegang sekrup papan yang dihasilkan nilainya sama untuk semua komposisi semen dan sekam yang digunakan pada penelitian ini. Nilai kuat pegang sekrup semua papan pada penelitian ini lebih rendah dibanding nilai yang digunakan perusahaan Bison dengan nilai minimal 90 kgf. Standar JIS A5417 (1992) tidak mensyaratkan nilai kuat pegang sekrup. Rendahnya nilai kuat pegang sekrup papan semen yang dihasilkan diduga akibat bentuk partikel yang digunakan tidak homogen sehingga kontak permukaan antar partikel saat pencampuran dengan semen tidak merata dan banyaknya rongga kosong partikel sekam yang tidak dilapisi oleh semen sehingga kuat pegang sekrup papan yang dihasilkan rendah.