Konferensi Nasional Teknik Sipil I (KoNTekS I) Universitas Atma Jaya Yogyakarta Yogyakarta, 11 12 Mei 2007 STUDI PEMANFAATAN SERBUK GERGAJIAN KAYU SEBAGAI BAHAN TAMBAH CAMPURAN BATAKO Herwani Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura Pontianak, Jl. A. Yani Pontianak, email: herwaniuntan@yahoo.co.id ABSTRAK Pada penelitian ini dilakukan kajian eksperimental mengenai kuat tekan batako secara individu maupun pasangan yang menggunakan campuran serbuk gergajian kayu sebagai bahan tambah campuran. Konsentrasi campuran serbuk gergajian kayu diambil dengan persentase 0%, 1%, 2%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30% dan 40% terhadap berat volume/berat satuan agregat halus yang digunakan dimana setiap variabel benda uji dibuat sebanyak 7 buah. Material yang digunakan didapat dari bahan yang tersedia dipasar terutama pasir dan semen. Agregat halus yaitu pasir dan serbuk gergajian dilakukan analisis saringan dan dibersihkan dari kandungan lumpur. Setelah semua data material didapat dilakukan disain campuran yang menggunakan metode coba-coba. Batako dibuat dengan menggunakan dimensi yang umum dipasaran yaitu 7x15x30 cm. Selanjutnya benda uji individu batako dibiarkan mengering sampai berumur 28 hari, demikian juga untuk benda uji pasangan dibuat dari sembilan buah batako yang dihubungkan dengan mortar. Setelah berumur 28 hari barulah dilakukan pengujian terhadap kuat tekan masing-masing benda uji. Dari hasil penelitian dengan penambahan serbuk gergajian kayu pada campuran batako akan mengurangi berat satuan batako sampai 23% pada batako dengan bahan tambah serbuk 40%.Kuat tekan individu berkurang sampai 72% untuk persentase campuran serbuk 40 % sedang kuat tekan pasangan berkurang hingga76% untuk persentase campuran serbuk 40 %. Sebaliknya dengan penambahan serbuk gergajian pada campuran batako akan meningkatkan angka serapan airnya sampai 16.88% untuk campuran 40% serbuk gergajian kayu. Setiap penambahan serbuk sebesar 5% maka angka serapan air akan meningkat rata-rata sebesar 2%. Nilai modulus untuk masingmasing campuran sangat rendah bahkan sampai mencapai angka terendah 746.3 MPa untuk campuran dengan bahan tambah 40% sedangkan campuran tanpa bahan tambah hanya mencapai 5936.5 MPa. Kata kunci: Serbuk gergajian, persentase serbuk, dimensi pasangan, berat satuan 1. PENDAHULUAN Batako merupakan material yang terbuat dari campuran agregat halus berupa pasir ditambah semen dengan kadar air sangat rendah (2). Dalam sebuah bangunan, material ini digunakan sebagai dinding pengisi diantara portal utama. Analog dengan beton yang menggunakan serat sebagai tulangannya pada disain campuran batako untuk mendapatkan batako yang ringan dapat pula ditambahkan serbuk gergajian kayu. Selain untuk tujuan tersebut, penambahan serbuk gergajian kayu secara khusus dapat berfungsi sebagai bahan isolasi panas atau peredam suara (9). Karena fungsinya sebagai elemen non struktural, maka kekuatan elemen ini dalam menahan beban sering diabaikan (4). Padahal bila kita amati kerusakan yang terjadi pada sebuah bangunan menunjukan adanya pengaruh elemen non struktur terutama akibat gaya lateral baik gempa maupun angin (8). Oleh karena itu perlu kiranya untuk mengetahui kuat tekan baik secara individual maupun Pasangan elemen non struktur khususnya material batako ringan yang menggunakan serbuk gergajian kayu. ISBN 979.9243.80.7 443
Herwani 2. METODOLOGI Limbah serbuk gergajian kayu ini dijadikan bahan tambah pada campuran batako. Permasalahannya adalah bagaimana mendapatkan batako ringan yang baik tanpa mengabaikan kekuatan karakteristik baik tekan maupun tariknya. Untuk mendapatkan hasil kuat tekan yang optimum dalam penelitian ini diuji kuat tekan batako secara individual maupun pasangan dengan variabel persentasi serbuk gergajian kayu adalah 0%, 1%, 2%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, dan 40% terhadap berat satuan atau berat volume pasir. Setiap variabel tersebut digunakan perbandingan campuran semen dan pasir sama, dimana masing-masing variabel dibuat benda uji sebanyak 7 buah. Selain masalah tersebut perlu juga diperhatikan ukuran gradasi butir serbuk gergajian kayu yang akan digunakan. Pengujian dilakukan terhadap uji tekan individu dan pasangan batako berdasarkan standar mutu dan cara-cara pengujian bata merah pejal untuk bahan bangunan oleh Departemen Perindustrian Balai Penelitian Keramik Bandung (8). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Analisa Gradasi dan Penentuan Berat volume Material Dari hasil analisa gradasi, pasir halus dapat dikatakan mempunyai gradasi cukup seragam antara 0.15 1.19 mm dengan modulus halus butir (Fineness Modulus) adalah 2.74, sedang pasir kasar mempunyai gradasi cukup bervariasi dengan modulus halus butir (Fineness Modulus) adalah 3.633. 100 Grafik Analisa Gradasi pasir dan serbuk Persentase Lolos Ayakan (%) 80 60 40 20 Pasir Kasar Daerah I (atas) Daerah I (bawah) Daerah III (atas) Daerah III (bawah) Serbuk Pasir halus 0 0 2 4 6 8 10 No. Sieve (mm) Gambar 1. Grafik analisa gradasi pasir dan serbuk Analog dengan perlakuan pasir, serbuk gergajian kayu juga dilakukan analisa gradasi untuk mengetahui ukuran butir serbuk yang akan digunakan sebagai bahan campuran batako. Dari hasil analisa gradasi diketahui ukuran butiran serbuk lebih halus dibanding pasir halus dengan nilai modulus halus butir (Fine Modulus) adalah 2.373 seperti yang ditunjukkan gambar 1. 3.2. Berat Satuan Batako dan Penentuan Faktor Air Semen (FAS) Dalam penelitian ini didapat berat satuan semen kondisi gembur yaitu 1.084 kg/lt sedangkan berat satuan serbuk adalah 0.247 kg/lt dan berat satuan pasir kasar 1.719. Bila dibandingkan berat satu buah batako dengan persentase serbuk terlihat bahwa dengan penambahan serbuk akan mengurangi berat batako (Gambar 2). Pada persentasi campuran <5% berat satu batako Sangat tidak stabil, tetapi untuk persentasi campuran >5% berat satuan batako berkurang secara signifikan sampai mencapai 23% untuk persentase serbuk 40 %. 444 ISBN 979.9243.80.7
Studi Pemanfaatan Serbuk Gergajian Kayu Sebagai Bahan Tambah Campuran Batako Grafik Hubungan Berat Satuan Batako Dengan Persentase Serbuk Gergajian Kayu Berat Satuan Batako (kg/cm3) 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 0% 10% 20% 30% 40% 50% Persentase Serbuk (%) Gambar 2. Grafik hubungan berat satuan batako terhadap serbuk gergajian kayu. Menentukan nilai FAS dilakukan dengan cara coba-coba yaitu dengan menambahkan air sedikit demi sedikit sampai keadaan adukan bila diremas harus menggumpal tanpa menempel pada tangan (karena kebanyakan air) atau hancur berserakan (kekurangan air). Penambahan serbuk gergajian, akan memperbesar nilai FAS seiring dengan kenaikan persentase serbuk (gambar 3), misal pada campuran serbuk gergajian kayu 40% kenaikan nilai FAS terhadap campuran tanpa menggunakan bahan tambah hampir mencapai 39%. Hubungan Persentase Serbuk Gergajian Dengan F.A.S 3.3. Serapan Air F.A. S 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0% 10% 20% 30% 40% Persentase Serbuk Gergajian (%) Gambar 3. Hubungan persentase serbuk gergajian dengan FAS Angka serapan air adalah persentase perbandingan berat air yang diserap dengan berat benda uji kering oven. Penambahan serbuk gergajian pada campuran batako akan meningkatkan angka serapan air. Hal ini disebabkan oleh serbuk dimana kondisinya pada saat diaduk belum jenuh air. Misal pada batako dengan campuran serbuk gergajian kayu 40 % diperoleh angka serapan air mencapai 23,7% berarti terjadi peningkatan sebesar 16,88% terhadap batako normal (tanpa bahan tambah serbuk), untuk lebih jelas hal ini dapat dilihat pada gambar 4. Hubungan Persentase Serapan Air Dengan Persentase Serbuk Gergajian Kayu Persentase Serapan Air (%) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% Persentase Serbuk Gergajian (%) Gambar 4. Hubungan persentase serapan air dengan persentase serbuk gergajian kayu ISBN 979.9243.80.7 445
Herwani Tabel 1. Peningkatan Angka Serapan Air untuk batako dengan campuran serbuk gergajian kayu tertentu Persentase Nilai Serapan Rata-rata (%) Peningkatan Thd 0% 0% 6.83% 0.00% 1% 7.36% 0.53% 2% 8.22% 1.40% 4% 10.90% 4.07% 5% 12.16% 5.33% 10% 14.23% 7.40% 15% 16.84% 10.01% 20% 18.84% 12.01% 30% 21.42% 14.59% 40% 23.71% 16.88% 3.4. Modulus Elastisitas Material Nilai modulus elastisitas untuk setiap benda uji adalah nilai banding antara tegangan terhadap regangan pada batas elastis. Batas elastisitas material diambil berdasarkan regangan batas sebanding pada kurva hubungan tegangan-regangan. Hubungan tegangan-regangan untuk tiap benda uji dapat dilihat pada gambar 5 sedang modulus elastisitas dapat dilihat pada gambar 6. Tegangan (MPa) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 Koreksi Hubungan Tegangan-Regangan Benda Uji Silinder Campuran Batako Dengan Bahan Tambah Serbuk 0 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 Regangan (mm) Campuran 10% campuran 0% Campuran 20% Campuran 30% Campuran 40% Gambar 5. Koreksi Kurva Hubungan Tegangan-Regangan Campuran Batako Dengan Bahan Tambah Serbuk Modulus Elastisitas (Mpa) Hubungan Modulus Elastisitas Dengan Persentase Campuran Serbuk Gergajian Pada Batako 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0% 10% 20% 30% 40% Persentase Serbuk (%) Gambar 6. Hubungan Modulus Elastisitas dengan persentase campuran Serbuk Gergajian pada batako Dari kurva tersebut didapat nilai modulus untuk masing-masing campuran sangat rendah bahkan mencapai angka terendah 746.3 MPa untuk campuran dengan bahan tambah 40% sedangkan campuran tanpa bahan tambah hanya mencapai 5936.5 MPa. Hal ini disebabkan oleh perlakuan pada saat membuat benda uji silinder terutama 446 ISBN 979.9243.80.7
Studi Pemanfaatan Serbuk Gergajian Kayu Sebagai Bahan Tambah Campuran Batako pemadatannya kurang sempurna sehingga benda uji kurang padat. Oleh karena itu Pemadatan secara mekanik sangat disarankan untuk menjaga keseragaman pemadatan dan homogenitias benda uji sehingga didapat hasil yang baik. 3.5. Kuat Tekan Individu Batako Benda uji dibuat dengan variabel persentase bahan tambah serbuk gergajian kayu terhadap berat satuan pasir yaitu 0%, 1%, 2%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30% dan 40%. Setiap Variabel dibuat benda uji sebanyak 7 buah sampel dan diuji pada umur 28 hari. Hasil kuat tekan individu batako yang dilakukan dilaboratorium selengkapnya dapat dilihat pada gambar 7. Hubungan Kuat Tekan Batako Dengan Persentase Serbuk Kuat Tekan Batako Individu (Mpa) 2.50 2.00 1.50 1.00 y = 3.449x 2-4.0404x + 1.4672 0.50 y = 2.2981x 2-2.4056x + 0.8162 Berongga Tak berongga Tak berongga Berongga 0.00 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% Persentase Serbuk (%) Gambar 7. Hubungan Kuat Tekan Individu Batako dengan persentase Serbuk Gergajian Kayu Dari gambar tersebut terlihat bahwa penambahan serbuk gergajian kayu pada campuran batako akan mengurangi kuat tekan individunya secara signifikan. Rasio penurunan kuat tekan batako terhadap batako normal (Tanpa bahan tambah) mencapai 72% untuk persentase campuran serbuk 40 %, sedang untuk persentase penurunan pada campuran yang lain dapat dilihat tabel 2. Tabel 2. Kuat Tekan individu rata-rata Batako penelitian dan rasio penurunan kekuatan terhadap batako normal (Tanpa bahan tambah). Kuat Tekan Rata-rata (MPa) Rasio Penurunan Thd 0% (%) Persentase Bid. Kontak Bid. Rongga Bid. Kontak Bid. Rongga 0% 0.832 1.487 0.0% 0.0% 1% 0.864 1.538-3.8% -3.4% 2% 0.682 1.249 18.0% 16.0% 4% 0.704 1.270 15.4% 14.6% 5% 0.671 1.244 19.4% 16.3% 10% 0.647 1.176 22.3% 20.9% 15% 0.562 1.042 32.5% 29.9% 20% 0.372 0.688 55.3% 53.7% 30% 0.304 0.564 63.4% 62.1% 40% 0.225 0.413 72.9% 72.2% 3.6. Kuat Tekan Pasangan Batako Pasangan batako merupakan suatu prototipe dinding pengisi pada struktur bangunan, terdiri dari susunan sembilan buah batako yang dipasang pada arah tinggi (bidang) dengan variabel jenis batako individu seperti batako dengan bahan tambah serbuk yang dibahas sebelumnya. Setiap variabel, jumlah benda uji dibuat sebanyak 6 buah. Dari enam sampel yang dibuat untuk setiap variabel, tiga diantaranya diplester ISBN 979.9243.80.7 447
Herwani menggunakan campuran 1pc : 4ps pada kedua sisinya. Hasil pengujian kuat tekan pasangan batako tanpa plester dapat dilihat pada gambar 8 Hubungan Kuat Tekan Dinding Pasangan Batako Dengan Persentase Serbuk Gergajian 0.25 Kuat Tekan Dinding Pasangan (Mpa) 0.20 y = 0.5672x 2-0.5418x + 0.1679 0.15 0.10 0.05 0.00 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% Persentase Serbuk Gergajian (%) Gambar 8. Hubungan kuat tekan dinding pasangan batako dengan persentase serbuk gergajian kayu Dari gambar tersebut terlihat bahwa pengaruh serbuk pada batako atau pasangan batako dapat menurunkan kuat tekan secara signifikan hingga mencapai 76% pada pasangan yang disusun menggunakan batako dengan bahan tambah serbuk 40% terhadap kuat tekan pasangan menggunakan batako tanpa bahan tambah serbuk. Kuat tekan rata-rata pasangan batako tanpa bahan tambah mencapai 0.162 MPa sedangkan pasangan batako dengan bahan tambah serbuk 40% hanya sebesar 0.038 MPa. 4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal seperti berikut ini: Hasil analisa gradasi pasir yang digunakan sebagai bahan penyusun batako termasuk pada jenis pasir kasar dengan modulus halus butir adalah 3.633. Sedangkan serbuk gergajian kayu termasuk pada jenis agak halus dengan modulus halus butir 2.373 dan pasir yang digunakan untuk plesteran maupun siar termasuk pada jenis pasir agak halus dengan modulus halus butir 2.74. Dengan penambahan serbuk gergajian kayu pada campuran batako akan mengurangi berat satuan batako hingga mencapai 23% pada batako dengan bahan tambah serbuk 40%. Sebaliknya akan meningkatkan angka serapan air hingga 16,88% pada jenis batako yang sama. Nilai modulus untuk masing-masing campuran sangat rendah bahkan mencapai angka terendah 746.3 MPa untuk campuran dengan bahan tambah 40% sedangkan campuran tanpa bahan tambah hanya mencapai 5936.5 MPa. Penambahan serbuk gergajian kayu pada campuran batako akan mengurangi kuat tekan individunya secara signifikan hingga mencapai 72% untuk batako dengan serbuk 40%. Demikian pula untuk dinding pasangan batako kuat tekan turun hingga 76%. Kuat tekan rata-rata pasangan batako tanpa bahan tambah mencapai 0.162 MPa sedangkan pasangan batako dengan bahan tambah serbuk 40% hanya sebesar 0.038 MPa. 448 ISBN 979.9243.80.7
Studi Pemanfaatan Serbuk Gergajian Kayu Sebagai Bahan Tambah Campuran Batako 5. DAFTAR PUSTAKA 1. Beca Carter Hillings & Ferner Ltd. (1981), Indonesian Earthquake Study Vol.7 (Masonry Testing). 2. Budi, Gatot Setya (1996), Pemakaian Kapur Giling Dalam Bata Beton Pejal, Skripsi, UGM, Yogyakarta. 3. Focardi, F. and Manzini, E. (1984), Diagonal Tension Tests on Reinforced and Non-Reinforced Brick Panels, Eighth World Conference on Earthquake Engineering Volume VI, San Francisco. 4. Herwani (2002), Analisis Perilaku Panel Dinding Pengisi Terhadap Gaya Lateral Siklik, Tesis Magister, ITB, Bandung 5. Hidalgo, P.A and Luders, C. (1984), Earthquake-Resistant Design of Reinforced Masonry Buildings, Eighth World Conference on Earthquake Engineering Volume VI, San Francisco. 6. Imran, I., Satria, A. (1999), Peran Dinding Pengisi Terhadap Perubahan Perilaku Portal Terbuka Yang Diberi Beban Lateral Siklik, Tugas Akhir, ITB, Bandung 7. Rob van der Pluijm, (1999), Out-of-Plane Bending of Masonry Behaviour and Strength, R. van der Pluijm, Netherland. 8. Tambunan, S., Mangkoesoebroto, S.P. (2002), Kajian Eksperimental dan Numerik Perilaku Dinding Pasangan Terkekang Dengan Pembebanan Siklik, Tesis Magister, ITB, Bandung. 9. Tjokrodimulyo, Kardiyono (1992), Teknologi Beton, UGM, Yogyakarta ISBN 979.9243.80.7 449