PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATAKO RINGAN MENGGUNAKAN ABU VULKANIK SINABUNG DAN SERAT BATANG PISANG DENGAN PEREKAT POLYESTER SKRIPSI Diajukan Oleh : NASRUL 100801009 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATAKO RINGAN MENGGUNAKAN ABU VULKANIK SINABUNG DAN SERAT BATANG PISANG DENGAN PEREKAT POLYESTER SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains Diajukan Oleh : NASRUL 100801009 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
i PERSETUJUAN Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Batako Ringan menggunakan Abu Vulkanik Sinabung dan Serat Batang Pisang Dengan Perekat Polyester Kategori : Skripsi Nama : Nasrul Nomor Induk Mahasiswa : 100801009 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, Desember 2016 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Dr. Kurnia Sembiring, MS Dr. Kerista Sebayang, MS NIP.195801311986011001 NIP. 195806231986011001 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
ii PERNYATAAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATAKO RINGAN MENGGUNAKAN ABU VULKANIK SINABUNG DAN SERAT BATANG PISANG DENGAN PEREKAT POLYESTER SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Desember 2016 NASRUL 100801009
iii PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, dengan limpahan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATAKO RINGAN MENGGUNAKAN ABU VULKANIK SINABUNG DAN SERAT BATANG PISANG DENGAN PEREKAT POLYESTER yang disusun sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas Sumatera Utara. Ucapan terima kasih penulis samapaikan kepada Bapak Dr. Kurnia Sembiring, MS dan Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, waktu, dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga kepada ketua dan sekretaris jurusan Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, Dekan Fakultas MIPA Dr. Kerista Sebayang, MS serta semua Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU. Dan tidak lupa ucapan terima kasih yang setinggi tingginya penulis sampaikan kepada kedua orang tua yang ku sayangi Ayahanda Abdul Aziz dan Ibunda Anidar yang setia membantu dan tak henti hentinya memberikan dukungan beserta doa sehingga bisa menyelesaikan studi ini, begitu juga dengan abang abang dan adik adik saya yaitu Bang Doni, Bang Hendri, Samsil, dan adikku Buyung Nafral yang telah cukup banyak membantu baik dari segi materi maupun dukungan secara moral. Begitu juga kepada sahabat sahabat saya baik dari teman teman kampus Fisika 2010, rekan rekan Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF), warga Komplek POLRI, beserta sahabat sahabat lainnya yang telah banyak membantu dan memberikan semangat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum sempurna. Oleh karena itu penulis akan menerima baik kritik maupun saran yang bersifat membangun dari pembaca agar skripsi ini lebih bermanfaat dan sempurna. Penulis
iv PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATAKO RINGAN MENGGUNAKAN ABU VULKANIK SINABUNG DAN SERAT BATANG PISANG DENGAN PEREKAT POLYESTER ABSTRAK Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakteristik batako adengan memanfaatkan : abu vulkanik, serat batang pisang, dan resin poliester sebagai material pengikat. Variasi komposisi yang dibuat dalam penelitian ini meliputi variasi serat batang pisang : 0,1,2,3,4,5, dan 6 gram dari berat total abu vulkanik yang digunakan dan resin poliester : 50 % dari total campuran abu vulkanik dan serat batang pisang. Besaran fisis dan mekankis yang dilakukan meliputi : densitas, daya serap air, porositas, kuat lentur, impak, dan kuat tarik. Nilai yang diberikan pada pengujian fisis dan mekanis meliputi : Densitas = 1,6127-1,5204 g/cm 3, Daya Serap air = 0,253 2,181 %, Porositas = 0,408 3,520 %, dan sifat mekanis meliputi Kuat Impak = 3924-14.918 J/m 2, Kuat Lentur = 9,424-31,048MPa, Kuat Tarik = 4,066-16,065 MPa. Penambahan serat cenderung menurunkan densitas dan meningkatkan nilai daya serap air, porositas, dan kuat tarik. Kata kunci : batako ringan, abu vulkanik, serat batang pisang, poliester, sifat fisis, sifat mekanik
v CHARACTERIZATION AND MAKING OF LIGHTWEIGHT CONCRETE BLOCKUSING SINABUNG VOLCANIC ASH ANDBANANARODS FIBER WITH ADHESIVE POLYESTER ABSTRACT The study have done in research and manufacturing of lightweight concrete block, using volcanic ash, banana rods fiber and polyester resin as binder material. Composition variations prepared for this study include variations of banana stem fiber: 0,1,2,3,4,5, and 6 grams with total weight of volcanic ash that is used and the polyester resin: 50% of the total mixture of volcanic ash and banana rods fiber. Physical and mechanics quantitiesperformed include: density, water absorption, porosity, flexural strength, impact and tensile strength. Density = 1.6127 to 1.5204 g / cm3, Absorption of water = 0.253 to 2.181%, porosity = 0.408 to 3.520%, and the mechanical properties include Strong Impact = 3924-14918 J / m2, Bending Strength = 9.424-31,048MPa, Strong Pull = 4.066 to 16.065 MPa.The addition of fiber tends to lower the density and increase the value of water absorption, porosity and tensile strength. Keywords: lightweight concrete blocks, volcanic ash, banana rods fiber, polyester resin,physical properties, mechanical properties
vi DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Grafik Daftar Gambar Daftar Rumus Halaman i ii iii iv v vi vii viii ix x Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Sistematika Penulisan 5 Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Batako 6 2.2 Klasifikasi Batako 7 2.3 Beton 8 2.3.1 Beton Serat (Fiber Reinforced Concrete) 8 2.3.2 Beton Ringan (Lighweight Concrete) 9 2.3.3 Perancangan Campuran Beton 10 2.3.4 Sifat- Sifat Beton 10 2.4 Agregat 11 2.5 Debu Vulkanik 12 2.6 Serat Batang Pisang 14 2.6.1 Analisa Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang 14 2.6.2 Analisa Sifat Fisis dan Morfologi Serat Batang Pisang 15 2.6.3 Pengolahan Serat Pelepah Pisang 16 2.7 Poliester 16 2.8 Katalis 17 2.9 Karakteristik Bahan 17 2.9.1 Pengujian Fisis 2.9.1.1 Densitas 17 2.9.1.2 Penyerapan Air (Water Absorbtion) 18 2.9.1.3 Porositas 18 2.9.2 Pengujian Sifat Mekanis 2.9.2.1 Kuat Impak 19 2.9.2.2 Kuat Lentur 20
vii 2.9.2.3 Kuat Tarik 20 Bab 3. Metodologi Penelitian 3.1 Tempat Penelitian 23 3.2 Peralatan dan Bahan 3.2.1 Peralatan 23 3.2.2 Bahan 24 3.3 Variabel dan Parameter Penelitian 3.3.1 Variabel Penelitian 24 3.3.2 Parameter Percobaan yang Diuji 24 3.4 Diagram Alir 25 3.5 Prosedur Penelitian 3.5.1 Preparasi Serat Batang Pisang 26 3.5.2 Persiapan Bahan 26 3.5.3 Pencampuran 27 3.5.4 Percetakan 27 3.6 Pengujian Sampel Batako Serat Batang Pisang 3.6.1 Densitas 27 3.6.2 Daya Serap Air 28 3.6.3 Porositas 28 3.6.4 Kuat Impak 28 3.6.5 Kuat Tekan dan Kuat Tarik 28 Bab 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Fisis 4.1.1 Pengujian Densitas 29 4.1.2 Pengujian Daya Serap Air 31 4.1.3 Pengujian Porositas 33 4.2 Pengujian Mekanik 4.2.1 Kuat Impak 34 4.2.2 Kuat Lentur 36 4.2.3 Kuat Tarik 39 Bab 5. Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan 41 5.2 Saran 42 Daftar Pustaka 43 Lampiran A Gambar - Gambar 45 Lampiran B Contoh Perhitungan 53 Lampiran C Grafik Hasil Uji Mekanik 62
viii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi dalam Abu Vulknik Sinabung Berdasarkan Fraksi Massa 13 Tabel 2.2 Sifat kimia dan komposisi serat batang pisang 14 Tabel 2.3 Sifat Fisis dan Morfologi Serat Batang Pisang 15 Tabel 3.1 Komposisi campuran bahan baku dengan resin polyester 50% dari total abu vulkanik dan serat batang pisang 26 Tabel 4.1Hasil Pengujian Densitas Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 29 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Serap Air Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 31 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Porositas Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 33 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Impak Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 35 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 37 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Batako Ringan Menggunakan Abu Vulkanik dan Serat Batang Pisang dengan Resin Poliester 39
ix DAFTAR GRAFIK Halaman Grafik 4.1 Hubungan antara Densitas dengan Massa Serat Batang Pisang 30 Grafik 4.2 Hubungan antara Daya Serap Air dengan Massa Serat Batang Pisang 32 Grafik 4.3 Hubungan antara Porositas dengan Massa Serat Batang Pisang 34 Grafik 4.4 Hubungan antara Kuat Impak dengan Massa Serat Batang Pisang 36 Grafik 4.5 Hubungan antara Kuat Tekan dengan Massa Serat Batang Pisang 38 Grafik 4.6 Hubungan antara Kuat Tarik dengan Massa Serat Batang Pisang 40
x DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 bentuk-bentuk batako : a) batako padat ; b) dan c) batako berlubang 7 Gambar 2.2 Ilustrasi alat uji impak 19 Gambar 2.3Gambaran singkat uji tarik (tensile strength test) 21 Gambar 2.4 Kurva tegangan dan regangan 22 Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Batako Ringan 25
xi DAFTAR RUMUS Halaman 1. Rumus Densitas (Persamaan 2.1) 18 2. Rumus Daya Serap Air (Persamaan 2.2) 18 3. Rumus Porositas (Persamaan 2.3) 19 4. Rumus Kuat Impak (Persamaan 2.4) 20 5. Rumus Kuat Lentur (Persamaan 2.5) 20 6. Rumus Kuat Tarik (Persamaan 2.6) 21