pengaruh penambahan serbuk gergaji kayu jati

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI

(Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN

ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH

DI KABUPATEN KARANGANYAR

Disusun Oleh :

FENY INDRARINI WULANDARI

M0206080

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

April, 2011


commit to user

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.

NIP. 19590725 198601 1 001

Pembimbing II

Utari, S.Si., M.Si.

NIP. 19701206 200003 2 001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Senin

Tanggal : 18 April 2011

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Usman Santosa, M.S.

(.............................................)

NIP. 19510407 197503 1 003

2. Drs. Hery Purwanto, M.Sc.

NIP. 19590518 198703 1 002

(.............................................)

Disahkan oleh

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan Fisika,

Drs. Harjana, M.Si, Ph.D

NIP. 19590725 198601 1 001


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH

PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits L.f),

PADA PADUAN TANAH LIAT DAN ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS

BATU BATA MERAH DI KABUPATEN KARANGANYAR” belum pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah dipublikasikan oleh orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Surakarta, April 2011

Feny Indrarini Wulandari


commit to user

iv

PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI

(Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN

ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH

DI KABUPATEN KARANGANYAR


Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Universitas Sebelas Maret

Abstrak

Batu bata merah merupakan salah satu bahan bangunan yang terbuat dari tanah

liat dengan atau tanpa bahan campuran yang dibakar pada suhu tinggi hingga

tidak hancur jika direndam dalam air. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai

konduktivitas termal dan menentukan nilai kuat tekan pada batu bata merah dengan

campuran serbuk gergaji. Di mana bahan utama abu sampah dan tanah liat dicampur

secara homogen dengan komposisi 15%:85% dengan variasi campuran serbuk gergaji

5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. Dari hasil uji konduktivitas termal didapat bahwa nilai

konduktivitas termal maximum ada pada saat persentase campuran serbuk gergaji 5%

yaitu (0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06±0,01).10

-4 kcal/ms

0C. Dari hasil uji kuat

dari 59,8 N/mm2 sampai 36,3 N/mm

2 menyebabkan penurunan kuat tekan. Di mana

semakin besar persentase serbuk gergaji maka kuat tekannya semakin kecil.

Kata kunci: Abu sampah, serbuk gergaji, konduktivitas termal, dan kuat tekan.


commit to user

v

EFFECT OF ADDITION OF SAW DUST TEAK (Tectona grandits L.f) IN THE

BLENDING OF CLAY AND ASH TRASH TOWARD BRICK RED QUALITY

IN THE DISTRICT KARANGANYAR


Departement of Physics. Mathematics and Natural Sciences Faculty.

University Eleven March

ABSTRACT

Red brick is one of building materials made of clay mixed with or without the material

being burned at high temperatures up to not be destroyed if submerged in water. This

study aims of this research were to determine thermal conductivity value and

determines compressive strength value at red brick with sawdust mixture. The main

material of red brick, ash trash and clay, were mingled homogeneously with

composition 15%:85% with various sawdust mixture 5%,10%,15%,20% and 25%.

The result of thermal conductivity research shows that maximum thermal conductivity

value was at the time of sawdust mixture persentage 5% (0,24±0,01) kcal/m jamoC or

(0,06±0,01)10-4

kcal/msoC. The result of compressive strength research shows that of

59.8 N/mm2 to 36.3 N/mm

2 because degradation of compressive strength. When ever

greater of sawdust persentage hence the compressive strength was become smaller.

Keywords: ash trash, sawdust, thermal conductivity, and compressive strength.


commit to user

vi

MOTTO

^ Dengan ilmu kehidupan menjadi mudah.

Dengan seni kehidupan menjadi indah.

Dan dengan agama hidup menjadi terarah dan bermakna.

(H.A. Mukti Ali).

^ Orang bijaksana merasa girang dapat berbuat kebaikan kepada

orang lain, sebab memberi dan berbuat baik adalah tanda

keagungan budi, sedang menerima itu tanda kerendahan hati.

(Aris toteles).

^ Jangan pernah menyerah selagi kita masih bisa berusaha.

(Penulis).


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Tulisan ini kupersembahkan untuk orang-orang yang begitu aku sayangi: Ibu dan bapakku yang senantiasa memberikan doa, semangat dan kasih sayangnya

Kakakku (Mey Prihandani Wulandari dan Mawan Akhir Riwanto)

Adikku Rizki Romadhoni Arbi dan seluruh keluarga besarku

My Soulmate yang senantiasa menemani, yang selalu memberi dukungan dan semangat

Almamater UNS FMIPA Fisika dan Semua teman-teman di Fisika’06


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirrobil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis bisa

menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan

Program S1 Jurusan Fisika FMIPA Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan

dorongan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih

dan penghargaan setulusnya kepada:

1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Drs. Harjana, M.Si., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Fisika yang telah

memberikan ijin penelitian sekaligus selaku Pembimbing I atas waktu, bimbingan

dan segala dukungannya serta kesabarannya bagi penulis dalam menyelesaikan

skripsi ini.

3. Ibu Utari, S.Si., M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan ijin

dalam penyusunan skripsi sekaligus selaku Pembimbing II atas waktu, bimbingan

serta dukungannya bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. Tim Skripsi Jurusan Fisika atas waktu, bimbingan, nasehat dan ilmunya bagi

penulis selama ini.

5. Bapak Drs. Usman Santosa, M.S., dan Bapak Drs. Hery Purwanto, M.Sc., selaku

penguji tugas akhir, atas masukan dan kerelaan waktu yang diberikan untuk

menguji.

6. Bapak dan Ibu dosen serta staff di Jurusan Fisika FMIPA UNS.

7. Keluarga besar UPT Laboratorium Pusat FMIPA UNS, terkhusus teknisi dan

administrasi Sub Laboratorium Fisika yang banyak membantu dalam proses

pengerjaan skripsi dan memberikan kemudahan dalam pemakaian alat percobaan.


commit to user

ix

8. Bapak dan Ibu tersayang yang senantiasa mendoakan yang terbaik serta

memberikan kasih sayang, nasehat dan dorongan serta semangat bagi penulis

dalam menyelesaikan skripsi.

9. Semua pihak yang telah membantu penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan

dengan baik.

Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan dan bantuan

yang telah Anda berikan.

Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya

dan pembaca pada umumnya. Amin


commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................. iii

HALAMAN ABSTRAK ......................................................................... iv

HALAMAN ABSTRACT ....................................................................... v

MOTTO .................................................................................................. vi

PERSEMBAHAN ................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................. viii

DAFTAR ISI ........................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xii

DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................ 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 .................................................... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1. Batu Bata Merah ............................................................ 6

2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah ......... 6

2.1.1.1. Tanah Liat (Lempung) ......................... 6

2.1.2. Bahan Campuran................................................ 9

2.1.2.1. Abu Sampah ....................................... 9

2.1.2.2 Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f) . 10

2.2. Konduktivitas Termal .................................................... 11

2.3. Kuat Tekan .................................................................... 18


commit to user

xi

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................ 20

3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan .................................... 20

3.2.1. Alat Penelitian ................................................... 20

3.2.2. Bahan Penelitian ................................................ 21

3.2.2.1. Tanah Liat (Lempung) ......................... 21

3.2.2.2. Abu Sampah ........................................ . 21

3.2.2.3. Serbuk Gergaji .................................... . 21

3.2.2.4. Abu Sekam Padi ................................. . 21

3.2.2.5. Air ..................................................... . 21

3.3. Prosedur Penelitian ........................................................ 21

3.3.1. Tahap Persiapan ................................................. 21

3.3.2. Pembuatan Batu Bata Merah .............................. 22

3.3.3. Proses Pembakaran ............................................ 22

3.3.4. Pengujian Sampel .............................................. 23

3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal .......... 23

3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan.......................... 24

3.3.5. Diagram Kerja ................................................... 25

3.3.6. Pengambilan Data .............................................. 26

3.3.7. Pengolahan dan Analisa Data ............................. 26

3.3.7.1.Pengolahan Data untuk konduktivitas Termal 26

3.3.7.2.Pengolahan Data untuk Kuat Tekan ........ 27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Kualitas Batu Bata Merah ............................. 28

4.1.1. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal ............... 28

4.1.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan ............................... 30

BAB V KESIMPULAN

5.1 Simpulan ....................................................................... 33

5.2. Saran ............................................................................. 33

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 34

LAMPIRAN ............................................................................................ 36


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a). Konduksi Termal pada dinding bidang ....................... 14

Gambar 2.1 (b). Konduksi Termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II

berluas penampang (A) sama dengan disusun secara seri. .. 14

Gambar 2.2 Penurunan temperatur pada permukaan kontak ................. 15

Gambar 2.3 Kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis; bahan

jenis I :A, B, C; bahan jenis II; D dan E ............................ 16

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 25

Gambar 4.1 Hubungan antara Komposisi sampel dan Nilai konduktivitas Termal

......................................................................................... 29

Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah ................................. 31


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perkiraan Perubahan Tanah Liat Mentah setelah Proses Pembakaran 7

Tabel 2.2 Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78 9

Tabel 2.3 Sifat-Sifat Kayu Jati ........................................................... 11

Tabel 2.4 Konduktivitas Termal, k ..................................................... 17

Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78) 19


commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal dan Kuat Tekan .......... 36


commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Pembangunan pada sektor perumahan dirasakan semakin meningkat

seiring dengan jumlah dan laju perkembangan penduduk. Kebutuhan akan

perumahan dapat terpenuhi dengan menyediakan bahan bangunan yang memenuhi

persyaratan teknis, mudah didapat, dan harganya murah sehingga dapat dijangkau

oleh masyarakat luas terutama bagi mereka yang berpenghasilan menengah ke

bawah.

Bahan bangunan yaitu semua bahan olahan yang mempunyai bentuk

beraturan dan ukuran tertentu yang digunakan sebagai bahan untuk membuat

elemen bangunan. Elemen bangunan merupakan suatu bagian fungsional dari

suatu bangunan yang terbuat dari bahan bangunan atau komponen bangunan yang

merupakan bagian dari suatu bangunan, seperti lantai, atap, maupun dinding (SK

SNI S-02-1989-F).

Dinding merupakan salah satu struktur bangunan yang berfungsi untuk

melindungi penghuni dari serangan binatang buas, angin, maupun hujan (cuaca).

Pembuatan dinding biasanya menggunakan batu bata merah, batako, papan, atau

triplek. Dinding pasangan batu bata merah adalah bahan yang paling banyak

digunakan sebagai dinding luar bangunan atau dinding pembatas antara

ruangan yang satu dengan lainnya. Batu bata merah adalah batu buatan yang

terbuat dari tanah liat dengan atau tanpa bahan campuran, dikeringkan dengan

dijemur beberapa hari kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga mengeras

dan tidak hancur jika direndam dalam air.

Bahan mentah untuk membuat batu bata merah bisa menggunakan

bahan campuran dan tanpa bahan campuran tergantung dari keadaan tanah liat

yang dipakai. Bahan campuran yang sering dipakai, seperti pasir yang

berfungsi untuk mengurangi penyusutan dan mempermudah pengeringan; sekam

1


commit to user

2

padi, abu sekam dan serbuk gergaji untuk mempermudah proses pembakaran dan

sebagai pembentuk pori-pori batu bata merah.

Tanah liat merupakan bahan dasar dalam pembuatan batu bata merah

yang memiliki sifat plastis. Sifat plastis pada tanah liat sangat penting untuk

mempermudah dalam proses awal pembuatan batu bata merah. Apabila tanah liat

yang dipakai terlalu plastis, maka akan mengakibatkan batu bata merah yang

dibentuk mempunyai sifat kekuatan kering yang tinggi sehingga akan

mempengaruhi kekuatan, memperbesar penyusutan, dan mempengaruhi hasil

pembakaran batu bata merah yang sudah jadi.

Hasil penelitian yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya menunjukkan

bahwa persentase abu sampah dan tanah liat yang paling optimal dalam batu bata

adalah (15%:85%) (Romadhona Y, 2007).

Abu sampah organik adalah abu yang diperoleh dari hasil pembakaran

sampah organik. Sampah organik yaitu sampah yang terdiri dari bahan-bahan

penyusun tumbuhan dan hewan yang diambil dari alam, atau dihasilkan dari

kegiatan pertanian, perikanan atau yang lainnya. Sampah ini dengan mudah

diuraikan dalam proses alami, mudah hancur, serta mudah diolah. Sampah rumah

tangga sebagian besar sampah organik, termasuk sampah organik misalnya:

sampah dari dapur, sisa tepung, sayuran, kulit buah dan daun (Ari Suprihatin dan

Nisandi, 1999). Dalam hal ini peneliti menggunakan sampah organik dari daun

kering, sekam padi. Abu hasil pembakaran memiliki karakteristik seperti butirnya

halus/lembut, ringan, dan berwarna abu-abu kehitaman dengan kandungan unsur

silika (SiO2) sebanyak 4557 mg/kg (Balai Laboratorium Kesehatan, Semarang).

Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa,

lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori,

sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk

gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono Ali, 2007).


commit to user

3

Dalam penelitian ini digunakan abu yang berasal dari sampah organik

dan juga serbuk gergaji sebagai bahan pengisi dalam pembuatan batu bata

sehingga dari segi pengelolaan lingkungan sosial juga memberikan dampak positif

yaitu pengurangan pencemaran. Selain itu dari segi ekomomi penggunaan abu

sampah organik dan serbuk gergaji juga diharapkan memberikan keuntungan

karena dapat mengurangi pembiayaan untuk pembelian bahan pengisi dalam

pembuatan batu bata (Petavratzi, E. & Wilson, S. 2007).

1.2. Perumusan Masalah

Dari uraian di atas, masalah yang akan dijawab pada penelitian ini

adalah bagaimana pengaruh penambahan serbuk gergaji pada paduan tanah liat

dan abu sampah terhadap kualitas batu bata merah ditinjau dari uji konduktivitas

termal, dan uji kuat tekan?

1.3. Batasan Masalah

Permasalahan pada penelitian ini dibatasi pada:

1. Bahan dasar pembuatan batu bata merah menggunakan tanah liat di Desa

Popongan Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar.

2. Pembuatan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah

liat dengan komposisi 15%:85%, kemudian bahan tersebut dicampur

dengan serbuk gergaji dengan persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%.

3. Ukuran cetakan pada uji konduktivitas termal berbentuk lingkaran

berdiameter 40mm, tebal 4mm dan tebal 2mm. Untuk ukuran cetakan

pada uji kuat tekan dengan panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal

55mm.

4. Pengujian yang dilakukan untuk menentukan kualitas batu bata merah

meliputi uji konduktivitas termal, dan uji kuat tekan.

5. Temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar 28oC

sampai 900oC dengan kecepatan pembakaran 135

oC/jam dan suhu

penahan 3 jam.


commit to user

4

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan nilai konduktivitas termal bata merah dengan penambahan

serbuk gergaji.

2. Menentukan nilai kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk

gergaji.

1.5. Manfaat Penelitian

Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat:

1. Memberikan informasi bahwa abu sampah dan serbuk gergaji dapat

dimanfaatkan sebagai alternatif campuran dalam pembuatan batu bata

merah.

2. Dapat meningkatkan kualitas batu bata merah yang sesuai dengan NI-10

maupun SII-0021-78.

1.6. Sistematika Penulisan

Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I Merupakan bab pendahuluan, berisikan tentang latar belakang

penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,

manfaat penelitian, serta sistematika penulisan skripsi.

BAB II Dasar Teori, memaparkan teori dasar dari penelitian yang dilakukan,

meliputi pengertian dan pengenalan bahan serta uji yang akan di

lakukan. Uji yang di lakukan antara lain uji konduktivitas termal, dan

uji kuat tekan. Kemudian dijelaskan mengenai prinsip kerja benda

uji.

BAB III Metode Penelitian, membahas tentang tempat, waktu dan

pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang diperlukan, serta

langkah-langkah dalam penelitian.

BAB IV Hasil dan Pembahasan, berisi tentang hasil penelitian dan

analisa/pembahasan yang dibahas dengan acuan dasar teori yang

berkaitan dengan penelitian.


commit to user

5

BAB V Penutup, berisi simpulan dari pembahasan di bab sebelumnya serta

saran guna pengembangan lebih lanjut untuk memperoleh batu bata

merah yang berkualitas sesuai dengan NI-10 maupun SII-0021-78.


commit to user

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Batu Bata Merah

Batu bata merah adalah unsur bangunan yang digunakan untuk membuat

suatu bangunan. Batu bata merah berasal dari tanah liat dengan atau tanpa

campuran bahan-bahan lain yang kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga

tidak dapat hancur lagi apabila direndam dalam air (NI-10 dan SII-0021-78).

2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah

2.1.1.1 Tanah Liat (Lempung)

Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan batu

bata merah. Tanah liat berasal dari peruraian batuan terutama batuan beku. Tanah

liat kebanyakan diambil dari permukaan tanah yang mengendap. Endapan tanah

liat sering juga terdapat dalam lapisan lain, sehingga proses pengambilannya

dengan cara membuat sumur-sumur. “Tanah liat yang dipergunakan dalam

pembuatan batu bata merah adalah bahan yang asalnya dari tanah porselin yang

telah bercampur dengan tepung pasir-kwart dan tepung oxid-besi (Fe2O3) dan

tepung kapur (CaCO3)” (Edi Widjojo Sutopo, Bhakti Probowo, 1977).

Bahan dasar pembuatan batu bata merah bersifat plastis, dimana tanah liat

akan mengembang bila terkena air dan terjadi penyusutan bila dalam keadaan

kering atau setelah proses pembakaran. Tanah liat sebagai bahan dasar pembuatan

batu bata merah mengalami proses pembakaran dengan temperatur yang tinggi

hingga mengeras seperti batu. Proses perubahan yang terjadi pada pembakaran

tanah liat pada temperatur diatas 800oC, terjadi perubahan-perubahan kristal dari

tanah liat dan mulai terbentuk bahan gelas yang akan mengisi pori-pori sehingga

batu bata merah menjadi padat dan keras (Hartono J.M.V, 1990).

Tanah liat yang dibakar akan mengalami perubahan warna sesuai dengan

zat-zat yang terkandung didalamnya. Warna tanah liat bermacam-macam

tergantung dari oxid-oxid logam yang tergantung dalam tanah liat seperti silika,

alumina, alkali, besi, kalsium, magnesium, dan karbon (Hartono J.M.V, 1990).

6


commit to user

7

Senyawa-senyawa silika menghasilkan warna hijau, senyawa-senyawa

besi menghasilkan warna krem, kuning, merah, hitam dan coklat. Senyawa

magnesium menghasilkan warna coklat, dan senyawa karbon menghasilkan warna

biru, abu-abu, hijau atau coklat.

Perubahan warna batu bata merah dari keadaan mentah sampai setelah

dibakar biasanya sulit dipastikan. Berikut tabel perkiraan perubahan warna tanah

liat mentah setelah proses pembakaran.

Tabel 2.1 Perkiraan perubahan warna tanah liat mentah setelah proses

pembakaran (Hartono J.M.V, 1990).

Warna tanah liat mentah Kemungkinan perubahan warna

setelah dibakar

1. Merah

2. Kuning Tua

3. Coklat

4. Putih

5. Abu-abu atau hitam

6. Hijau

7. Merah, kuning, abu-abu tua

Merah atau coklat

Kuning tua, coklat, atau merah

Merah atau coklat

Putih atau putih kekuningan

Merah, kuning tua atau putih

Merah

Pertama merah lalu krem, kuning

tua atau kuning kehijauan pada saat

melebur

Proses terbentuknya mineral lempung di alam dapat dikelompokan

menjadi dua golongan menurut Hartono J.M.V, 1990 yaitu:

1. Proses hipogenik

Tempat terjadinya proses ini adalah di permukaan bumi karena pengaruh

uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia.

2. Proses epigenik

Tempat terjadinya proses ini adalah di atas permukaan bumi biasa dikenal

dengan pelapukan, dimana dapat dibagi menjadi dua yaitu:

a. Pelapukan fisika

Pelapukan ini dipengaruhi oleh cuaca, mekanis atau benturan, akar

tumbuh-tumbuhan dan jamur.

b. Pelapukan kimia

Pasir halus hasil pelapukan fisika diteruskan oleh pelapukan kimia

karena pengaruh air dan udara.


commit to user

8

Komponen-Komponen utama di dalam lempung antara lain :

1. Silika

Silika dalam bentuk bebas adalah kwarsa, amorf, silika gel, flint, kalsedon.

Pengaruh silika dalam lempung adalah antara lain: mengurangi

keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, mengurangi

kekuatan tekan dan tarik, mengurangi sifat ketahanan api. Silika dalam

bentuk kombinasi alumina membentuk mineral-mineral lempung.

2. Alumina

Pengaruh alumina bebas dalam lempung antara lain adalah mengurangi

keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, dan meningkatkan

sifat tahan api lempung.

3. Senyawa-senyawa yang mengandung alkali

Senyawa-senyawa ini umumnya berkombinasi dengan alumina. Senyawa

alkali terpenting adalah senyawa silika atau alumina silika (feldspar, mika

atau hidromika). Pengaruh utama dari senyawa-senyawa alkali ini adalah

akan mengurangi sifat tahan apinya dan memudahkan padat pada

pembakaran.

4. Senyawa-senyawa besi

Senyawa-senyawa besi yang mungkin terdapat di dalam lempung adalah

senyawa oksida besi, senyawa besi karbonat, dan senyawa sulfida besi.

Pengaruh utama mineral-mineral besi ini pada lempung adalah

mempengaruhi perubahan dalam warna dan mengurangi sifat tahan api

dari lempung.

5. Mineral-mineral kalsium

Mineral-mineral kalsium yang terdapat di dalam lempung adalah seperti:

kalsit, argonit, alumina silika, gypsum, anhidrit dan apatit. Pengaruh

senyawa kalsium antara lain: bertindak sebagai pelebur, pada temperatur

rendah (dibawah temperatur reaksi) akan menurunkan susut dan

mempermudah pengeringan, memucatkan warna merah yang diakibatkan

oleh senyawa besi, setelah lempung dibakar, senyawa kalsium sulfat dapat

menyebabkan bengkak-bengkak pada badan batu bata merah.


commit to user

9

6. Senyawa magnesium

Senyawa magnesium yang terdapat dalam lempung adalah antara lain:

magnesit, dolomite, dan epnosit. Senyawa magnesium ini mempunyai

pengaruh pada lempung terutama akan mengurangi sifat tahan apinya.

7. Senyawa karbon

Terdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuhan dan senyawa-senyawa organik

lainnya. Pengaruh bahan-bahan karbon pada lempung adalah antara lain

memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah,

menghasilkan suasana reduksi dalam dapur waktu pembakaran, dan akan

mempengaruhi warna serta bila pembakaran terlalu cepat membentuk inti

hitam.

Ukuran batu bata merah yang standar menurut NI-10, 1978: 6 yaitu

batu bata merah dengan panjang 240 mm; lebar 115 mm; tebal 52 mm, dan

batu bata merah dengan panjang 230 mm; lebarnya 110 mm; tebal 50 mm.

Sedangkan standar ukuran batu bata merah menurut SII-0021-78 yang terlihat

pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78

Modul Tebal (mm) Lebar (mm) Panjang (mm)

M-5a

M-5b

M-6

65

65

55

90

140

110

190

190

220

2.1.2 Bahan Campuran

2.1.2.1 Abu Sampah

B a h a n campuran dalam pembuatan batu bata merah digunakan untuk

memperbaiki kualitas tanah liat atau bahan penolong yang akan dijadikan sebagai

bahan mentah supaya menjadi bahan yang plastis. Bahan mentah batu bata merah

terdiri dari bahan dasar berupa tanah liat dengan atau tanpa menggunakan bahan

campuran.


commit to user

10

Bahan-bahan campuran yang biasa digunakan seperti abu sekam, pasir

kali, sekam padi, maupun semen merah. Sedangkan bahan campuran yang

digunakan dalam penelitian ini adalah abu sampah organik yang menghasilkan

limbah, yaitu abu. Limbah pada dasarnya berarti suatu bahan yang terbuang atau

dibuang dari sumber hasil aktivitas manusia maupun proses alam yang belum

memiliki nilai ekonomis. Limbah padat disebut dengan sampah.

Sampah pada dasarnya merupakan suatu bahan yang terbuang atau

dibuang dari suatu sumber hasil aktivitas manusia maupun proses- proses

alam yang tidak mempunyai nilai ekonomi, bahkan dapat mempunyai nilai

ekonomi yang negatif karena dalam penanganannya baik untuk membuang

atau membersihkannya memerlukan biaya yang cukup besar.

Sampah organik adalah merupakan barang yang dianggap sudah tidak

terpakai dan dibuang oleh pemilik atau pemakai sebelumnya, tetapi bisa dipakai

apabila dikelola dengan prosedur yang benar. Sampah organik adalah sampah

yang bisa mengalami pelapukan (dekomposisi) dan terurai menjadi bahan yang

lebih kecil dan tidak berbau.

Sampah organik sendiri dibagi:

1. Sampah organik basah

Istilah sampah organik basah dimaksudkan sampah mempunyai kandungan

air yang cukup tinggi. Contohnya: kulit buah dan sisa sayuran.

2. Sampah organik kering

Sementara bahan yang termasuk sampah organik kering adalah bahan organik

lain yang kandungan airnya kecil. Contohnya: kertas, kayu atau ranting

pohon, dan dedaunan kering.

(Setyo Purwendro, 2010).

2.1.2.2 Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f)

Serbuk Gergaji adalah serbuk kayu berasal dari kayu yang dipotong

dengan gergaji. Kayu jati memiliki nama botani Tectona grandits L.f. Serbuk

gergaji mempunyai manfaat yaitu mempermudah pembentukan pori-pori.


commit to user

11

Tabel 2.3. Sifat-Sifat Kayu Jati (S Wirjomartono, 1991)

No. Sifat Satuan Nilai

1 Berat Jenis Kg/cm3 0,62-0,75

2 Kadar Abu % 1,4

3 Kadar Silika % 0,4

4 Serabut % 66,3

5 Nilai Kalor Cal/gram 5081

6 Kerapatan Cal/gram 0.44

Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa,

lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori,

sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk

gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono A, 2007).

2.2. Konduktivitas Termal

Perpindahan panas adalah proses transport energi bila dalam suatu sistem

tersebut terdapat gradien temperatur, atau bila dua sistem yang temperaturnya

berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi. Energi yang

dipindahkan dinamakan kalor atau panas (Heat) (Kreith Frank dan Prijono Arko,

1976).

Cara perpindahan panas antara lain, konduksi. Perpindahan panas konduksi

atau hantaran adalah perpindahan energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke

bagian yang bersuhu rendah apabila terdapat perbedaan temperatur atau

temperatur gradien.

Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan

oleh ilmuwan perancis, J.B.J Fourier, dalam tahun 1882. Hubungan ini

menyatakan bahwa q, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan,

sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran berikut:

a. k, konduktivitas termal bahan

b. A, luas penampang melalui mana panas mengalir dengan cara

konduksi yang harus diukur tegak lurus terhadap arah aliran panas.


commit to user

12

c. dT/dL, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan

temperatur T terhadap jarak dalam arah aliran panas L.

Perjanjian tanda untuk menuliskan persamaan konduksi panas dalam

bentuk matematik ditetapkan bahwa arah naiknya jarak L adalah arah aliran panas

positif. Mengingat menurut hukum kedua termodinamika, panas akan mengalir

secara otomatik dari titik yang bertemperatur lebih tinggi ke titik yang

bertemperatur lebih rendah, maka aliran panas menjadi positif bila gradien

temperatur negatif. Sesuai dengan hal itu, persamaan dasar untuk konduksi satu

dimensi dalam keadaan stedi ditulis (Kreith Frank dan Prijono Arko, 1976).

(2.1)

Keterangan:

q = Laju aliran panas (kcal/jam)

k = Konduktivitas termal bahan (kcal/m jamoC)

A = Luas penampang (m2)

dT/dL = Gradien temperatur (0C/m)

dalam satuan SI, satuan panas adalah Joule dengan 1 kal=4186 J.

Perpindahan panas pada dinding datar dapat dihitung dengan

mengintegrasikan gradien temperatur, bila konduktivitas termal dianggap tetap

maka persamaannya:

(2.2)

Proses perpindahan kalor dapat digambarkan dengan jaringan tahanan.

Perpindahan kalor menyeluruh dihitung dengan cara membagi beda temperatur

menyeluruh dengan jumlah tahanan termal:

(2.3)

Apabila konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap.

Tebal dinding adalah ΔL sedang T1 dan T2 adalah temperatur muka dinding. Maka

konduktivitas termal berubah menurut hubungan linier dengan temperatur, seperti

k=ko(1+βT), maka persamaan aliran kalor menjadi (Holman J.P., 1997).


commit to user

13

(2.4)

Laju perpindahan kalor dapat dipandang sebagai aliran, sedangkan

gabungkan dari konduktivitas termal, tebal bahan dan luas penampang merupakan

tahanan aliran ini. Temperatur merupakan fungsi potensial, atau pendorong aliran

dan dapat dituliskan sebagai berikut (Holman J.P., 1997).

Adapun nilai merupakan sebuah nilai k antara T1 dan

T2. Jika nilai rata-rata tersebut disimbolkan dengan kav dan (T2 – T1) dinyatakan

sebagai ∆T, maka dari persamaan (2.4) menjadi:

(2.5)

Di bawah ini merupakan konduksi termal didalam sebuah zat padat yang

memiliki sebuah luasan termal tetap pada dinding bidang (gambar 2.1a),

Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II berluas penampang A

sama disusun secara seri (gambar 2.1b) (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).


commit to user

14

L1 L L2 LR Lx

(a) (b)

Gambar 2.1 Dilihat secara horizontal (a) Konduksi termal pada

dinding bidang (b) Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan

II berluas penampang A sama disusun secara seri (Ogawa Seiki Co LTD,

1987).

Pada gambar 2.1a A tidak bergantung dengan L, dimana L mewakili ketebalan

bahan. Apabila diintegralkan dalam jangkauan L1 sampai L2, maka persamaan

(2.5) akan menjadi:

(2.6)

Melalui masing-masing dua penampang lintang disusun secara seri

seperti pada gambar 2.1b maka persamaan aliran termal dapat dinyatakan sebagai

berikut:

(simbol R menunjukkan bahan I)

(simbol X menunjukkan bahan II)

Pada sistem terisolasi qR = qx =q, sehingga dapat ditulis menjadi persamaan

berikut:

(2.7)

T1

T2

T2

λ

A

T2 q

kR I

∆kR

λ R

II

kX

∆kX

∆TX

λ X

A

q


commit to user

15

Karena A sama dengan kedua sisi, jika kR, ∆TR, ∆Tx, LR dan Lx diketahui, akan

diperoleh kx yaitu:

(2.8)

Terjadi Resistansi kontak akibat adanya suatu lapisan yang tidak melekat

dengan rekat akan menyebabkan suatu permukaan kontak memperlihatkan

penurunan temperatur seperti ilustrasi gambar 2.2. (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).

Jarak bebas

T

Temperatur

I II

L (ketebalan bahan)

Gambar 2.2 Penurunan suhu di permukaan kontak (Ogawa Seiki Co LTD,

1987).

Berdasarkan gambar 2.2 diatas, apabila suatu bahan (jenis II) diselipkan

diantara bahan lain berbeda jenis (jenis I) yang mempunyai luas penampang sama,

dengan menganggap resistansi kontak adalah sama, jika digunakan dua potongan

bahan jenis II dengan ketebalan berbeda yang disusun secara seri seperti pada

gambar 2.1, maka resistansi kontak akan dapat dihilangkan.


commit to user

16

Dibawah ini merupakan gambar kurva temperatur pada susunan dua bahan

berbeda jenis.

A D B E C

T q

Aliran termal

1 II I II I

4 5

I 6 7

2mm 4 mm 10

0

La Lb

L (ketebalan bahan)

Gambar 2.3. kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis.

Bahan jenis I: A, B, C adalah standar silinder dan bahan jenis II: D dan E adalah

specimen sampel (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).

Apabila Rc dianggap resistansi kontak, dan Ra, Rb dianggap nilai resistansi

dari potongan kedua bahan jenis II dengan ketebalan La pada bahan D dan Lb pada

bahan E, maka resistansi total menjadi:

dan

Sehingga di dapatkan,

(2.9)

Dimana Rb-Ra menunjukkan resistansi dari potongan bahan jenis II

(specimen sampel) yang memiliki ketebalan (Lb–La). Akan tetapi karena resistansi

adalah kebalikan dari konduksi maka persamaan (2.9) akan menjadi:

(2.10)

Persamaan berikut dapat ditetapkan:

dan (2.11)


commit to user

17

Adapun ka’

dan kb’ merupakan konduktivitas termal dengan melibatkan

derajat konduksi dari potongan bahan jenis II (dengan ketebalan La dan Lb) dan

jarak bebas diantara bahan jenis I dan II.

Dari persamaan (2.8) bisa diperoleh ka’ dan kb

’ sebagai berikut:

dan (2.12)

dan dari persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) diperoleh:

(2.13)

maka, konduktivitas termal sesungguhnya dari potongan bahan sejenis II bisa

didapatkan dari persamaan berikut ini (Ogawa Seiki Co LTD, 1987):

(2.14)

Dibawah ini merupakan Tabel 2.4 konduktivitas, k (Giancoli, 1999)

sebagai berikut:

Zat kcal/ms0C J/s.m.

0C

Batu bata dan beton 2,0 x 10-4

0,84

Air 1,4 x 10-4

0,56

Kayu 0,2-0,4 x 10-4

0,08-0,16

Udara 0,055 x 10-4

0,023


commit to user

18

2.3. Kuat Tekan

Tekanan didefinisikan sebagai gaya tekan yang bekerja pada satu satuan

luas permukaan yang mengalami gaya tekan. Simbol tekanan adalah P. Jadi bila

sebuah gaya sebesar F bekerja pada sebuah bidang A (area), maka besarnya

tekanan adalah (Tipler, 1991):

(2.15)

Persamaan 2.15 tersebut dapat diubah menjadi :

atau

Keterangan,

P = tekanan (pressure), satuannya N/m2 atau pascal (Pa)

F = gaya (force), satuannya newton (N)

A = luas bidang (area), satuannya meter per segi (m2)

Satuan tekanan

Jika gaya tekan F= 1 newton bekerja pada luas permukaan A=1m2, maka

menurut persamaan diatas tekanannya adalah

Dalam satuan satuan internasional (SI), satuan tekanan adalah newton/m2

atau N/m2. Satuan tersebut juga diberi nama pascal (disingkat Pa). Jadi

1N/m2=1Pa. Satuan pascal (1 Pa) adalah tekanan yang dilakukan oleh gaya satu

newton pada luas permukaan satu meter persegi.

Kualitas batu bata merah dapat dibagi atas tiga tingkatan dalam hal kuat

tekan menurut NI-10, 1978:6, yaitu:

1. Batu bata merah mutu tingkat I dengan kuat tekan lebih besar dari 100

kg/cm2.

2. Batu bata merah mutu tingkat II dengan kuat tekan antara 100 kg/cm2

sampai 80 kg/cm2.

3. Batu bata merah mutu tingkat III dengan kuat tekan antara 80kg/cm2

sampai 60kg/cm2.


commit to user

19

Sedangkan kuat tekan menurut Standart Industri Indonesia (SII) tahun

1978 terlihat pada Tabel 2.4. sebagai berikut:

Tabel 2.4. Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78)

Kelas

Kuat tekan rata-rata batu bata merah

N/mm2

Koefisien variasi

Izin

25

50

100

150

200

250

2,5

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

25%

22%

22%

15%

15%

15%

Prinsip Kerja dari kuat tekan. Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari

hasil bagi beban Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji

maksimum dan Luas bidang tekan (panjang x lebar sampel) pada persamaan 2.15.


commit to user

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di daerah Kabupaten Karanganyar dan di

beberapa Laboratorium, yaitu Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta

Laboratorium Fakultas Teknik Sipil UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan

Agustus 2010 sampai dengan Desember 2010.

3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan

3.2.1 Alat Penelitian

a. Thermal Conductivity Measuring Apparatus seri HVS-40-200S merek

Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang ( silinder standar Cu: kR = 320

kcal/m jamoC).

b. Compresing testing machine merk control tipe C41/CS italy kapasitas

tekan maksimum 2000kN.

c. Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany.

d. Neraca AX-GENEXSUS dengan ketelitian 0.1gram.

e. Jangka Sorong dengan ketelitian 0.05mm.

f. Mistar dengan ketelitian 1mm.

g. Cetakan kayu berbentuk silinder (d = 6 cm, t = 0,5 cm).

h. Cetakan kayu berbentuk balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal

55mm.

i. Kikir.

j. Saringan.

k. Cangkul.

l. Ember.

20


commit to user

21

3.2.2 Bahan Penelitian

Bahan mentah yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah

3.2.2.1. Tanah liat (Lempung)

Tanah liat sebagai bahan dasar diambil secara homogen dari tanah lahan

pertanian di Desa Popongan, Kecamatan Karanganyar, Kabupaten

Karanganyar.

3.2.2.2. Abu sampah

Abu sampah sebagai bahan campuran yang diperoleh dari sisa hasil

pembakaran sampah organik dan diambil dalam keadaan halus karena

sudah disaring dengan saringan.

3.2.2.3. Serbuk gergaji

Serbuk gergaji (kayu jati) diperoleh dari limbah hasil industri

penggergajian kayu jati di Kabupaten Karanganyar.

3.2.2.4. Abu sekam padi

Abu sekam padi digunakan pada saat pencetakan batu bata merah yang

masih basah (lengket) agar tidak melekat dengan lantai dasar pencetakan.

3.2.2.5. Air

Air digunakan untuk bahan pelengkap pada pembuatan batu bata merah.

3.3 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian yang dilakukan melalui beberapa tahap dengan

urutan: tahap persiapan, pembuatan batu bata merah, proses pembakaran,

pengujian sampel meliputi uji konduktivitas termal dan uji kuat tekan,

pengambilan data, pengolahan data dan analisa data.

3.3.1 Tahap Persiapan

Mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam

penelitian. Bahan-bahan penyusun dalam penelitian batu bata merah antara lain

tanah liat, abu sampah, serbuk gergaji, dan abu sekam padi serta air. Peralatan

yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: cangkul, ember, neraca/timbangan,

saringan, cetakan, furnace/oven, jangka sorong, kikir, alat konduktivitas termal,

dan alat kuat tekan.


commit to user

22

3.3.2 Pembuatan Batu Bata Merah

Tahap pembuatan adukan batu bata merah, yaitu mencampurkan tanah

liat dan abu sampah dengan penambahan serbuk gergaji dan air secukupnya,

hingga membentuk campuran yang homogen dengan persentase campuran tanah

liat dan abu sampah (15%:85%) dengan serbuk gergaji antara 5%, 10%, 15%,

20%, dan 25%. Adukan yang telah jadi dibiarkan selama 1jam.

Adukan yang telah dieram selama 1jam atau lebih dicangkul diinjak-

injak sambil diberi air sedikit demi sedikit hingga menjadi adonan yang siap

cetak. Letakkan cetakan pada lantai dasar pencetakan yang permukaannya datar.

Lantai dasar pencetakan ditaburi abu sekam padi agar dalam mencetak batu bata

merah yang masih basah tidak menempel pada lantai dasar pencetakan. Masukkan

bahan mentah tersebut kedalam cetakan batu bata merah yang telah dibasahi air,

sambil ditekan-tekan hingga mengisi seluruh bidang cetakan, setelah benar-benar

padat cetakan boleh dilepas atau diangkat pelan-pelan. Hasil cetakan tersebut

diberi tanda sesuai dengan proporsi campurannya, dibagian permukaan atasnya

ditaburi abu sekam padi agar tidak retak jika terkena sinar matahari langsung.

Hasil cetakan batu bata merah yang masih mentah diangin-anginkan

sampai kering. Batu bata merah yang telah kering, siap untuk proses pembakaran.

Proses pembakaran menggunakan Nobertherm furnace controller S 27, made in

Germany dengan temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar

28oC sampai 900

oC dengan kecepatan pembakaran 135

oC/jam dan suhu penahan 3

jam.

3.3.3 Proses Pembakaran

Proses pembakaran dalam penelitian ini menggunakan alat Nobertherm

furnace controller S 27, made in Germany di Laboratoriun Pusat MIPA UNS jurusan

Fisika.

Langkah kerja alat Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany

sebagai berikut:

1) Masukkan sampel yang akan dibakar.

2) Hubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC.

3) Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.


commit to user

23

4) Tekan tombol T1 (temperatur pembakaran yang digunakan yaitu

900oC), kemudian tekan Enter.

5) Tekan tombol time 1a (waktu yang diperlukan dalam pembakaran),

kemudian tekan Enter.

6) Tekan tombol time 1b (temperatur konstan=3 jam), kemudian tekan

Enter.

7) Tekan tombol T2 (temperatur ruangan 28oC), kemudian tekan Enter.

8) Tekan tombol time start

9) Tekan tombol start

3.3.4 Pengujian Sampel

Tahap pengujian dilakukan dengan menggunakan benda uji tiap

sampelnya, yang meliputi pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat

tekan. Adapun cara pengujian sebagai berikut:

3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal

Alat yang digunakan yaitu Thermal Conductivity Measuring Apparatus

seri HVS-40-200S merek Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang

(silinder standar Cu: kR = 320 kcal/m jam0C).

Cara pengujian:

a. Mengatur kran masukan dan kran kecepatan alir masukan. Membuka kran

sumber air ledeng ¼ putaran, tunggu hingga bak penampungan penuh.

Membuka kran kecepatan alir hingga kecepatan berkisar antara skala 100-

150 m/s.

b. Memasang sampel pada tempat sampel dengan ukuran diameter 40mm dan

tebal 2mm: atas, dan diameter 40mm dan tebal 4mm: bawah.

c. Menghubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC.

Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.

d. Pengaturan/Pengesetan Temperatur.

Mengakhiri seting temperatur dengan soft button ENTER.


commit to user

24

e. Pembacaan Temperatur.

Menunggu hingga tampilan nilai temperatur sama dengan nilai pengesetan

temperatur. Setelah sama, tunggu hingga kestabilan kurang lebih 15 menit.

mencatat masing-masing temperatur pada tiap posisi termokopel dengan

memindahkan (memutar) saklar “Thermo Sell R”.

Catatan: T1-T10 = temperatur tempat sampel

T12 = temperatur air

3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan

Alat yang digunakan yaitu Compresing testing machine merk control tipe

C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN.

Cara pengujian:

a. Menyiapkan benda uji.

b. Memasang alat compressor meter pada sampel sedemikian rupa sehingga

sampel berada tepat ditengah-tengah commpressor meter.

c. Meletakkan sampel pada alat compressor testing machine manual. Dimana

ukuran harus disesuaikan dengan alat uji kuat tekan yaitu panjang 110mm,

lebar 110mm, dan tebal 55mm.

d. Mengunci panel hidrolik.

e. Melepas compressor meter.

f. Memompa compressor meter dalam keadaan stabil.

g. Memulai menyalakan sistem uji kuat tekan. Caranya yaitu dengan

menekan tombol, kemudian di kunci.

h. Membaca hasil kuat tekan yang terjadi sampai sampel dalam kondisi retak,

pada parameter alat uji kuat tekan (kN/mm).

(Team asisten lab bahan, 2009)


commit to user

25

3.3.5 Diagram Kerja

Gambar diagram penelitian sebagai berikut:

Hasil Data Selesai

Proses Pembakaran dengan menggunakan Alat

Noberthrem Furnace. Suhu pembakaran 900oC,

kecepatan pembakaran 135oC/jam dengan suhu

penahan selama 3jam.

Persiapan Bahan dan Alat yang akan digunakan

Proses pengeringan

Pembuatan benda uji:

1. Silinder (d = 40 mm, t = 4 mm dan 2 mm)

2. Balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm.

Proses penghalusan bahan tanah liat, abu

sampah, dan serbuk gergaji dengan cara disaring.

Proses pencampuran bahan

Abu Sampah dan Tanah Liat dicampur secara

merata dengan komposisi 15%:85%

Abu sampah dan tanah liat yang dicampur secara

homogen, dicampur lagi dengan serbuk gergaji dengan

komposisi 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25%

Pengujian sampel meliputi Uji

Konduktivitas Termal dan Uji Kuat

Tekan.

Analisa Data


commit to user

26

3.3.6 Pengambilan Data

Hasil data pada penelitian ini berupa nilai konduktivitas termal (kkal/

m jam 0C) dan nilai kuat tekan (N/mm

2).

a. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain:

temperatur 0C (T1-T10), tebal sampel (La dan Lb) dalam mm, jarak

(mm).

b. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain:

panjang dan lebar sampel dalam mm, hasil uji maximum (N).

3.3.7 Pengolahan dan Analisa Data

Pengolahan data dilakukan dengan bantuan software microsoft Excel

yang diinterprestasikan dalam bentuk grafik.

3.3.7.1. Pengolahan data untuk konduktivitas termal

Pertama parameter yang diperoleh dihitung menggunakan rumus

seperti dibawah ini:

Setelah itu menghitung dan , karena sudah diketahui La=2mm,

Lb=4mm, LR=30mm, kR=320 kcal/m jam oC, maka dapat dihitung dengan

rumus:

dan disini merupakan gradien kemiringan dari tempat sampel yaitu

dan dibuat grafik menggunakan bantuan software microsoft Excel

dengan hubungan temperatur dengan jarak.

Dalam pengolahan data pada persamaan (2.14), sebelumnya menghitung

dan maka persamaan yang digunakan adalah:

dan

Sehingga hasil pengolahan data untuk konduktivitas termal dapat dihitung

dengan rumus pada persamaan (2.14) dibawah ini,


commit to user

27

3.3.7.2. Pengolahan data untuk kuat tekan

Mula-mula parameter yang diperoleh yaitu nilai tekanan atau hasil uji

maximum dengan satuan Newton (N) kemudian dihitung luasnya L=pxl

dalam satuan mm2. Kemudian hasil pengolahan data sudah bisa dapat

dimasukkan dalam persamaan (2.15) yaitu:


commit to user

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan memecahkan masalah yang diuraikan dalam bab

sebelumnya, yaitu menentukan nilai konduktivitas termal dan menentukan nilai

kuat tekan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah liat yang

dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%, kemudian ditambahkan

dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%.

Pembuatan batu bata merah tersebut dilaksanakan di Desa Popongan

Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar. Penelitian ini dilakukan

dengan dua pengujian, yaitu pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat

tekan di Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta Laboratorium

Fakultas Teknik UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan Agustus 2010 sampai

dengan Desember 2010.

4.1 Pengujian Kualitas Batu Bata Merah

Pengujian kualitas batu bata merah menggunakan cara NI-10 dengan

berpedoman pada SII-0021-78. Hasil pengujian kualitas batu bata merah dengan

penambahan 5%-25% serbuk gergaji diberi kode A(5%), B(10%), C(15%),

D(20%), dan E(25%). Hasil penelitian ini meliputi pengujian konduktivitas

termal, dan kuat tekan pada batu bata merah.

4.1.1 Hasil Pengujian Konduktivitas Termal

Konduktivitas termal merupakan kriteria yang penting dalam bahan

bangunan. Yang dimaksud konduktivitas termal dari batu bata merah adalah sifat

bahan dan menunjukan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika

gradien suhunya satu (Aklis Nur, 2006). Bahan yang mempunyai konduktivitas

termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas

termalnya rendah disebut isolator. Nilai angka konduktivitas termal itu

menunjukan berapa cepat kalor mengalir dalam bahan tersebut. Makin cepat

28


commit to user

29

molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas

termal bergantung pada temperatur. (Abdul Kadir A dkk, 2010).

Bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan sampel uji yaitu tanah liat,

abu sampah, dan serbuk gergaji. Semua bahan tersebut bersifat osilator panas.

Dibawah ini merupakan gambar grafik hubungan antara komposisi sampel (%)

dengan nilai konduktivitas termal (kcal/m jamoC).

Gambar 4.1 Hubungan antara komposisi sampel dan nilai konduktivitas

termal

Dari Perhitungan didapatkan nilai konduktivitas maximum yaitu

(0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06 ± 0,01) 10

-4 kcal/ms

0C pada saat persentase

5%, dan nilai konduktivitas termal minimum yaitu (0,07±0,01) kcal/m jamoC atau

(0,02± 0,01) 10-4

kcal/ms0C pada saat persentase 15%. Pada gambar 4.1 dapat

dijelaskan bahwa dari hasil penelitian konduktivitas termal pada sampel uji, nilai

konduktivitas termal tiap persentase berbeda. Nilai konduktivitas suatu bahan

dipengaruhi oleh laju aliran panas dan temperatur dari sampel uji.

Nilai konduktivitas termal sampel uji maximum disebabkan karena

semakin besar laju aliran panas maka semakin besar kemampuan sampel uji

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 5 10 15 20 25 30

Ko

ndukti

vit

as T

erm

al (k

cal/

m j

am

C)

Komposisi Sampel (%)


commit to user

30

menghantarkan panas, akan tetapi semakin kecil sampel uji menyimpan panas.

Sedangkan nilai konduktivitas termal minimum disebabkan karena semakin kecil

laju aliran panas maka semakin kecil sampel uji menghantarkan panas, akan tetapi

semakin besar sampel uji menyimpan panas. Dari grafik di atas terdapat nilai

konduktivitas termal minimum, hal tersebut terjadi karena kemungkinan

dipengaruhi oleh struktur karakteristik material atau bahan dan komposisi bahan.

Apabila dibandingkan dengan nilai konduktivitas termal pada batu bata

merah biasa yaitu 0,84 Joule/msoC atau 2,0x10

-4 kcal/ms

0C (Giancoli, 1999) maka

nilai konduktivitasnya sangat kecil. Sedangkan apabila dibandingkan dengan nilai

konduktivitas termal udara yaitu 0,05x10-4

kcal/ms0C (Giancoli, 1999) maka nilai

konduktivitas maximum lebih kecil.

Jadi dalam penelitian ini terdapat nilai konduktivitas minimum pada saat

persentase 15% campuran serbuk gergaji.

4.1.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan menggunakan alat yaitu Compresing testing machine

merk control tipe C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN. Nilai kuat

tekan pada batu bata merah ini menandakan seberapa kuat permukaan batu bata

merah menerima tekan dari atas.

Pengujian kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk gergaji

5% sampai 25% dilakukan dengan 5 benda uji untuk masing-masing kode dengan

hasil pengujian seperti terlihat pada Tabel 4.2. Pengujian kuat tekan menggunakan

persamaan 2.15 yaitu:

.

Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji maksimum

dan Luas bidang tekan.


commit to user

31

Selanjutnya hasil pengujian kuat tekan ditunjukan dalam grafik di bawah

ini:

Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah

Dari gambar 4.2 di atas menunjukan batu bata merah dengan penambahan

abu sampah dan tanah liat dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%,

dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%

mengalami penurunan nilai kuat tekan dari 59,8N/mm2 sampai 36,3N/mm

2. Nilai

kuat tekan maximum yaitu 59,8N/mm2, dan nilai kuat tekan minimum yaitu

36,3N/mm2.

Jadi semakin banyak persentase campuran serbuk gergaji, maka semakin

kecil nilai kuat tekan yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan batu bata merah yang

dihasilkan dalam penelitian ini menggunakan campuran serbuk gergaji yang

mempunyai kadar silika sebanyak 0,4%. Dimana pengaruh silika antara lain

mengurangi kekuatan tekan dan mengurangi keplastisan. Sifat plastis ini penting

agar tanah dicetak dengan mudah, dikeringkan tanpa susut, retak-retak maupun

melengkung.

0

10

20

30

40

50

60

70

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%

Kuat

Tek

an (

N/m

m2)

Komposisi Sampel (%)


commit to user

32

Disamping itu, serbuk gergaji juga mempermudah dalam pembentukan

pori-pori. Apabila kerapatan pori-pori kecil maka kuat tekan menjadi besar,

sebaliknya apabila kerapatan pori-pori besar maka kuat tekan menjadi kecil.

Dalam artian, ikatan antar molekul kurang kuat.

Dalam hal ini berkaitan dengan komposisi sampel dan pori-pori adalah

semakin banyak komposisi sampel maka semakin besar pori-pori yang dihasilkan

karena serbuk gergaji sangat mudah terbakar pada saat proses pembakaran.

Hasil pengujian kuat tekan batu bata dengan penambahan serbuk gergaji

tidak sesuai dengan NI-10. Dengan demikian serbuk gergaji yang diperbolehkan

yaitu pada persentase 5% karena tergolong kelas 250 ke atas dalam standart SII-

0021-78.


commit to user

BAB V

PENUTUP

5.1. Simpulan

1. Hasil pengujian konduktivitas termal yaitu

2. Hasil Pengujian kuat tekan yaitu

5.2. Saran

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang di peroleh, maka

diperlukan pula saran-saran untuk penelitian lebih lanjut, sebagai berikut:

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai penambahan variasi

persentase abu sampah sebagai bahan tambah atau bahan campuran selain

batu bata merah, seperti paving block maupun beton.

2. Perlu adanya pengujian lanjut seperti kandungan kadar garam, density,

susut kering, susut bakar, nilai serap air dan lain-lain.

3. Perlu adanya penelitian lanjut untuk memperbanyak data pada komposisi

10%-15%.

4. Perlu adanya pembuatan sampel lebih atau dua kali dari pembuatan

sampel awal agar data yang didapatkan cukup banyak.

Komposisi Konduktivitas Termal (kcal/m jamoC)

5% 0,24±0,01

10% 0,14±0,01

15% 0,07±0,01

20% 0,13±0,01

25% 0,18±0,01

Komposisi Kuat Tekan (N/mm2)

5% 3,63±0,03.10-6

10% 4,17±0,03.10-6

15% 4,55±0,03.10-6

20% 5,45±0,03.10-6

25% 5,98±0,03.10-6

33

pengaruh penambahan serbuk gergaji kayu jati

Documents