Gatutkaca analisis kekedapan air dengan hukum archimedes

1

MAKALAH OPSI 2011

DINDING GATUTKACA

(Analisis Kekokohan dan Kekedapan Air Berdasarkan

Hukum Archimedes dan Teori Kontinuitas)

Kelompok Bidang Penelitian : Sains Dasar

Bidang Ilmu : Fisika

Ketua Tim Peneliti

Nama Lengkap : Febrianti Silviana Dewi

NIS : 16195

Kelas : XI IPA 5

Anggota Peneliti

Nama Lengkap : Muhammad Hasan Habib

NIS : 16200

Kelas : XI IPA 5

Pembimbing

1. Pembimbing 1:

Nama Lengkap : Fatma Taufiyanti, S.Si

NBM : 948022

Bidang Studi yang Diampu : Kimia

2. Pembimbing 2:

Nama Lengkap : Ridwan Wicaksono

NIM : 09/284228/TK/35189

Bidang Studi yang Diampu : Teknik Elektro UGM, Teknologi Tepat Guna

Instansi Lain yang Terlibat

Nama Instansi : Laboratorium Kimia SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta

Alamat : Jalan Kapas No 7 Yogyakarta

Core business Instansi :

Nama Instansi : Laboratorium Kimia Analitik Dasar UGM

Alamat : Sekip Utara Kotak Pos: BLS 21 Yogyakarta


Nama Instansi : Laboratorium Teknik Sipil dan Lingkungan

Alamat : Jl. Grafika No. 2 Kampus UGM, Yogyakarta 55581, Indonesia,

Phone +62 274 545675, 545676(Fax) [email protected]


Nama Instansi : BPPTK Yogyakarta

Alamat : Jl. Cendana 15 Yogyakarta - 55166. Telepon: 62 274 514192, 62

274 514180. Fax: 62 274 563630


SMA MUHAMMADIYAH 2 YOGYAKARTA

JALAN KAPAS NO. 7 YOGYAKARTA

2010/2011

mailto:[email protected]

2

HALAMAN PENGESAHAN

1. Judul Makalah : Dinding Gatutkaca (Analisis Kekokohan

dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum

Archimedes dan Teori Kontinuitas)

2. Kelompok Bidang Penelitian : Sains Dasar

3. Bidang Ilmu : Fisika

4. Ketua Tim Penelitian


NIS : 16195

Kelas : XI IPA 5

E-mail : [email protected]

Asal Sekolah : SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta

Alamat Sekolah : Jalan Kapas No. 7 Yogyakarta,

Tlp/faks : (0274)540937/(0274)562545

5. Menyatakan bahwa substansi ini, yang berjudul “Dinding Gatutkaca (Analisis

Kekokohan dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum Archimedes dan Teori

Kontinuitas)” belum pernah disertakan dalam lomba apapun, dan dikerjakan dengan

melibatkan anggota peneliti sebanyak 1 orang, pembimbing sebanyak 2 orang, dengan

rincian sebagai berikut:

Anggota Peneliti


NIS : 16200

Kelas : XI IPA 5

Pembimbing

1. Pembimbing 1:


NBM : 948022


2. Pembimbing 2:


NIM : 09/284228/TK/35189


Yogyakarta, 4 Oktober 2011

Kepala SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta Ketua Tim Peneliti

Drs. H.M. Mahfudz, M.A Febrianti Silviana Dewi

NIP. 19600716 198903 1 011 NIS. 16195


3

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS

MAKALAH DAN HASIL PENELITIAN

Yang bertanda tangan di bawah ini,


NIS : 16195

Kelas : XI IPA 5

Sekolah : SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta

Alamat Sekolah : Jalan kapas No 7 Yogyakarta

Telepon/faks sekolah : (0274)540937/(0274)562545

Alamat Rumah : Perum GKPN No 4 Ketandanbaru, Banguntapan, Bantul

Telepon/HP : 087739161195

menyatakan bahwa makalah ini, yang berjudul “Dinding Gatutkaca (Analisis Kekokohan

dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum Archimedes dan Teori Kontinuitas)” adalah

1) sepenuhnya ditulis oleh tim peneliti yang beranggotakan sebanyak 1 orang dengan rincian

sebagai berikut:

Anggota Peneliti


NIS : 16200

Kelas : XI IPA 5

2) dikerjakan di bawah pembimbing,

Pembimbing

1. Pembimbing 1:


NBM : 948022


2. Pembimbing 2:


NIM : 09/284228/TK/35189


3) orisinal karya tim peneliti ini, tanpa ada unsur plagiatisme baik dalam aspek substansi

maupun penulisan.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya. Bila dikemudian hari

ditemukan kekeliruan, maka kami bersedia menanggung semua risiko atas perbuatan yang

kami lakukan sesuai dengan aturan yang berlaku.


Pembimbing Penelitian 2, Yang membuat pernyataan,

Ketua Tim Peneliti

Ridwan Wicaksono Febrianti Silviana Dewi

NIM. 09/284228/TK/35189 NIS. 16195

Kepala SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta Pembimbing Penelitian 1,

Drs. H.M. Mahfudz, M.A Fatma Taufiyanti, S.Si

NIP. 19600716 198903 1 011 NBM. 948022

4

ABSTRAK

Gunung Merapi merupakan gunung api teraktif di dunia. Erupsi Gunung Merapi

menyebabkan sumber mata air di sekitar lokasi bencana tertutup. Selain itu, Gunung Merapi

juga menghasilkann abu vulkanik yang jarang dimanfaatkan oleh masyarakat. Abu vulkanik

cukup berbahaya bagi saluran pernapasan dan kendaraan bermotor, bahkan mesin pesawat.

Namun, abu vulkanik ini juga dapat bermanfaat bagi masyarakat. Kandungan silika pada abu

vulkanik bersifat andesitik (57% 58%) dan berukuran butir lempung (< 2mm). Dugaan

peneliti, abu vulkanik ini dapat dimanfaatkan sebagai campuran untuk pembuatan dinding

yang kokoh dan kedap air. Hal ini dikarenakan, senyawa yang terdapat pada semen dan pasir

adalah SiO2, sehingga molekul semen, pasir dan abu vulkanik dapat berikatan dengan kuat

dan rapat. Oleh karena itu, peneliti membuat bak penampungan air yang kokoh dan kedap air

dengan menggunakan campuran abu vulkanik.

Kegiatan penelitian ini dilakukan dengan langkah-langkah: pertama, abu vulkanik di-

treatmen dalam bentuk cairan, lalu dianalisis menggunakan AAS (Atomic Absorption

Spectrophotometry). Kedua, semen dimasukkan ke dalam ember kemudian ditambahkan

pasir, abu vulkanik dan air lalu diaduk sampai rata. Bahan-bahan tersebut dicampur dengan

perbandingan tertentu, semen:abu vulkanik:pasir adalah 1:0:4,1:1:3, 1:2:2, 1:3:1, dan 1:4:0,

sedangkan airnya ditambahkan setengah dari perbandingan. Dari percobaan tersebut, kami

mendapatkan hasil bahwa campuran abu vulkanik dapat memperkokoh dinding dan

meningkatkan daya kedap dinding dengan perbandingan 1:2:2 (semen:abu vulkanik:pasir).

Ketiga, kami mennganalisis kuat tekan beton dan kekedapan beton dengan menggunakan

hukum Archimedes dalam rumus tekanan, dan debit air.

Key word: abu vulkanik, silika, AAS, kuat tekan beton, kekedapan beton,rumus tekanan,

hukum Archimedes dan debit air.

5

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan karunia,

rahmat, dan hidayah–Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah yang

berjudul “DINDING GATUTKACA (Analisis Kekokohan dan Kekedapan Air

Berdasarkan Hukum Archimedes dan Teori Kontinuitas)”.

Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dan uluran tangan dari berbagai pihak, karya

tulis ilmiah ini tidak akan terwujud. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah

penyusun mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Drs. H.M. Mahfudz, M.A, selaku kepala SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta,

yang telah memberikan fasilitas dan bimbingannya yang diperlukan dalam penyusunan

Karya Tulis Ilmiah ini.

2. Ibu Fatma Taufiyanti, S.Si selaku pembimbing penyusun dalam Karya Tulis Ilmiah ini.

3. Mas Ridwan Wicaksono selaku pembimbing penyusun dalam Karya Tulis Ilmiah ini.

4. Bapak Ibnu Santosa selaku laboran Laboratorium Kimia SMA Muhammadiyah 2

Yogyakarta yang telah banyak membantu dalam pembuatan alat.

5. Bapak Sugiyanto selaku laboran Laboratorium Teknik Struktur Jurusan Teknik Sipil dan

Lingkungan Fakultas Teknik, UGM yang telah banyak membantu dalam pembuatan alat.

6. Bapak Suprapto selaku Dosen Jurusan Mineralogi, Fakultas Geologi, UPN Veteran yang

telah memberikan referensi kepada penyusun.

7. Ibu Dewi Sri selaku pegawai di Bidang Kegunungapian, BPPTK Yogyakarta yang telah

memberikan referensi kepada penyusun.

8. Orang tua penyusun yang telah memberikan dukungan dan kasih sayang serta

motivasinya kepada penyusun.

9. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Akhirnya penyusun menyadari bahwa penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini mungkin masih

jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi, susunan bahasa, maupun tata tulisnya. Oleh karena

itu, saran dan kritik sangat penyusun harapkan untuk menuju perbaikan. Semoga Karya Tulis

Ilmiah yang sederhana ini dapat memberikan manfaat yang lebih besar bagi penyusun

khususnya dan pembaca.


Penyusun

6

DAFTAR ISI

Halaman Judul ............................................................................................................................i

Halaman Pengesahan..................................................................................................................ii

Halaman Pernyataan Orisinalitas ..............................................................................................iii

Abstrak ......................................................................................................................................iv

Halaman Kata Pengantar.............................................................................................................v

Daftar Isi....................................................................................................................................vi

Daftar Tabel.............................................................................................................................viii

Daftar Grafik dan Gambar.........................................................................................................ix

BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................................1

A. Latar Belakang Masalah………………………………………………………….......1

B. Rumusan Masalah…………………………….……………………….......................2

C. Tujuan Penelitian…………………………………….…………………....................2

D. Batasan Masalah…………………………………………………………………......2

E. Manfaat Penelitian………………………………………….………….....................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... .............................................................................................3

A. Abu Vulkanik................................................................................................................3

B. Silika..............................................................................................................................3

C. AAS...............................................................................................................................4

D. Kuat Tekan Beton..........................................................................................................6

1. Faktor Air Semen dan Jumlah Semen.....................................................................6

2. Umur Beton.............................................................................................................6

3. Sifat Agregat............................................................................................................6

a. Kekerasan Permukaan dan Ukuran Butir Maksimum.......................................6

b. Gradasi Agregat.................................................................................................7

E. Kekedapan Beton...........................................................................................................7

F. Hukum Archimedes……………………………………………………………….….8

G. Tekanan.........................................................................................................................9

H. Debit Air........................................................................................................................9

I. Hipoteis..........................................................................................................................9

BAB III METODOLOGI .........................................................................................................10

A. Jenis Penelitian……………….……………………………………………………....10

B. Waktu dan Tempat Penelitian………………………………..…………....................10

C. Alat dan Bahan…………………………………………..…………….......................13

D. Analisis Persentase Kandungan Silika pada Abu Vulkanik………………………….13

7

E. Variabel dan Subjek Penelitian…………………….…………...................................14

1. Variabel kontrol (A)..………………..…………………………………………....14

2. Variabel pembanding…………………………………………………………......14

a. Variabel B……………..…………………………………………………......14

b. Variabel C…………………..……………………………………………......15

c. Variabel D………………..………………………………………………......15

d. Variabel E……………………………………………………………………16

F. Penghitungan Secara Matematis…………………………………………………......16

1. Uji kekedapan air pada dinding bangunan……………………………………......16

a. Tekanan…………………………………………………………………….....16

b. Debit (Kontinuitas)……………………………………………………….......17

2. Pengujian kuat tekan beton……………………………………………………….17

G. Desain Penelitian………………………..………….…………...................................18

1. Uji Permeabilitas Dinding Bangunan…………………………………………….18

a. Tekanan air dalam bak………………………………………………………..18

b. Debit air……………………………………………………………………….19

2. Uji Kuat Tekan Dinding………………………………………………………….19

BAB IV PEMBAHASAN ........................................................................................................20

A. Persentase Kandungan Silika Pada Abu Vulkanik……………………………….......20

B. Pengaruh Kandungan Silika Pada Abu Vulkanik Terhadap Dinding………………...21

1. Analisis Kekokohan dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum Archimedes dan

Teori Kontinuitas……..……………………………………………………………....28

2. Ikatan Molekul Abu Vulkanik dengan Molekul Pasir dan Semen………………..29

C. Kualitas Air Pada Bak Penampungan Air………………………………………….....30

D. Cara Pembuatan Bak Penampungan Air dengan Abu Vulkanik………………….......31

E. Kelebihan dan Kekurangan Penelitian……..…………………………………………33

F. Aplikasi Penelitian………………………………………………………………........33

BAB V PENUTUP....................................................................................................................36

A. Simpulan.......................................................................................................................36

B. Saran..............................................................................................................................36

DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................37

LAMPIRAN..............................................................................................................................39

A. Foto-foto Penelitian…………………………………………………………..…….....39

B. Anggaran Penelitian…………………………………………………………..……....43

C. Biodata Peneliti………………………………………………………………..……...45

8

DAFTAR TABEL

Tabel 2.4.2.1. Rasio Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur…………………………………6

Tabel 4.1.1. Analisis Kandungan Silika pada Abu Vulkanik oleh Peneliti…………………..20

Tabel 4.1.2. Analisis Kandungan Silika pada Abu Vulkanik oleh BPPTK…………………..21

Tabel 4.2.1.1. Data Kekedapan Air Percobaan Pertama….…………………………………..22

Tabel 4.2.1.2. Data Kekedapan Air Percobaan Kedua……………………………………….22

Tabel 4.2.1.3. Data Kekedapan Air Percobaan Ketiga…………………………………….....22

Tabel 4.2.1.4. Rata-rata Percobaan Kekedapan Air…………………………………………..23

Tabel 4.2.2.1. Data Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 1…………………………..24

Tabel 4.2.2.2. Rata-rata Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 1……………………...24

Tabel 4.2.2.3. Data Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 2…………………………..25

Tabel 4.2.2.4. Rata-rata Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 2……………………...25

Tabel 4.2.2.5. Data Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2)………………………27

Tabel 4.2.2.6. Rata-rata Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2)………………….27

Tabel 4.2.3.1. Hasil Penghitungan Debit Air ………………………………………………...29

Tabel 4.2.4.2. Karakteristik Abu Vulkanik dan Pasir………………………………………...30

Tabel 4.3.1. Uji Kualitas Air……………………………………………………………….....31

9

DAFTAR GRAFIK DAN GAMBAR

Gambar 2.3.1. Cara Kerja AAS………………………………………………………………..5

Grafik 4.2.1. Rata-rata Percobaan Kekedapan Air…………………………….……………...23

Grafik 4.2.2.1. Rata-rata Kuat Tekan Beton Tahap 1………………………………………...25

Grafik 4.2.2.2. Rata-rata Kuat Tekan Beton Tahap 2………………………………………...26

Grafik 4.2.2.3. Rata-rata Kuat Tekan Beton umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2) ………………...28

Gambar 4.6.1. Desain Bak Penampungan Air Hujan………………………………………...34

10

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang di kelilingi banyak gunung berapi. Salah satu

daerah di Indonesia yang memiliki gunung berapi paling aktif adalah di Provinsi Daerah

Istimewa Yogyakarta, yaitu Gunung Merapi. Gunung Merapi ini terkenal dengan gunung

api yang sangat aktif. Sehingga sewaktu-waktu dapat menyebabkan bencana gunung

meletus.

Bencana meletusnya Gunung Merapi menghasilkan beberapa material vulkanik, salah

satunya abu vulkanik yang berukuran < 2mm. Komposisi material ini mayoritas

didominasi oleh senyawa-senyawa yang memiliki melting (titik didih) yang rendah seperti

SiO2 dan Al2O3. Sebagian masyarakat menganggap material vulkanik yang dapat

dimanfaatkan untuk bangunan hanya yang berupa pasir dan batu. Dari sisi lain material

abu vulkanik hanya dapat dimanfaatkan untuk memperkaya unsur hara dalam tanah dalam

kurun waktu tertentu. (sains.kompas.com)

Dugaan peneliti, kandungan silika pada abu vulkanik yang dapat digunakan sebagai

campuran bahan bangunan yang ringan, kedap air dan kokoh. Hal itu dikarenakan,

senyawa yang terdapat pada semen dan pasir adalah SiO2, sehingga molekul semen, pasir

dan abu vulkanik dapat berikatan dengan kuat dan rapat. Selain itu ukuran butir abu

vulkanik lebih kecil daripada pasir, tetapi luas permukaan abu vulkanik lebih besar

daripada pasir, sehingga laju reaksinya lebih cepat dan lebih rapat.

Selain menghasilkan abu vulkanik, erupsi Gunung Merapi menyebabkan tertutupnya

sumber mata air di daerah bencana sehingga masyarakat kekurangan air bersih. Mereka

membutuhakan tempat untuk menampung air bersih yang kokoh dan kedap air. Sehingga,

peneliti ingin melakukan penelitian dengan memanfaatkan silika abu vulkanik untuk

pembuatan bak penampungan air yang kokoh dan kedap air.

Oleh karena itu, peneliti melakukan suatu penelitian yang berjudul “DINDING

GATUTKACA (Analisis Kekokohan dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum

Archimedes dan Teori Kontinuitas)” (Dinding yang GAgah, berkualiTas, kUaT, Kedap

Air karena siliCA pada abu vulkanik Gunung Merapi). Penelitian ini bertujuan untuk

membuktikan bahwa silika (SiO2) dapat memperkedap dan memperkokoh dinding,

dengan menggunakan Hukum Archimedes dalam rumus tekanan untuk pembuktian

kekokohan dan teori kontinuitas untuk kekedapan beton.

http://www.kompas.com/

11

B. Rumusan Masalah

1. Berapa persentase kandungan silika pada abu vulkanik dari Gunung Merapi?

2. Bagaimana pengaruh penggunaan abu vulkanik terhadap kekokohan dan kekedapan

dinding?

3. Apakah penggunaan silika pada abu vulkanik dalam pembuatan bak penampungan air

berbahaya terhadap kesehatan?

4. Bagaimana cara pembuatan bak penampungan air yang kokoh dan kedap air dengan

memanfaatkan kandungan silika yang ada pada abu vulkanik?

C. Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui persentase kandungan silika pada abu vulkanik dari Gunung

Merapi.

2. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan abu vulkanik terhadap kekokohan dan

kekedapan dinding.

3. Untuk mengetahui bahaya silika pada abu vulkanik dalam pembuatan bak air terhadap

kesehatan.

4. Untuk mengetahui cara pembuatan bak penampungan air yang kokoh dan kedap air

dengan memanfaatkan kandungan silika yang ada pada abu vulkanik.

D. Batasan Masalah

1. Analisis kekedapan menggunakan hukum Archimedes, debit air (kontinuitas), dan

ikatan antar molekul.

2. Analisis kekokohan menggunakan rumus tekanan beton.

3. Peneliti meneliti bahaya abu vulkanik untuk kesehatan hanya pada kualitas air yang

akan dikonsumsi.

E. Manfaat

Manfaat penelitian ini termasuk dalam manfaat praktis. Dari penelitian yang peneliti

lakukan, didapatkan data bahwa abu vulkanik dapat memperkokoh dan memperkedap

beton. Oleh karena itu, peneliti berharap penelitian ini dapat dipergunakan untuk:

1. memberikan wawasan atau pengetahuan kepada masayarakat tentang kelebihan dan

manfaat abu vulkanik,

2. masyarakat mau memanfaatkan abu vulkanik dalam pembuatan bak penampungan air,

dinding rumah ataupun batako.

12

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Abu Vulkanik

Saat meletus, gunung berapi pada umumnya menyemburkan uap air (H2O), karbon

dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2), asam klorida (HCl), asam fluorida (HF), dan abu

vulkanik. Abu vulkanik memiliki kekerasan yang tinggi, tahan abrasi, tahan gesekan dan

konduktivitas panas yang rendah. Abu vulkanik ini mengandung silika, mineral dan

bebatuan. (www.ruanghati.com)

Abu yang terbentuk selama letusan gunung berapi ini terdiri dari fragmen batuan

halus, mineral, dan kaca dengan karakter keras, kasar, korosif dan tidak larut dalam air.

Hal itu sehubungan dengan kutipan dari laman volcanoes.usgs.gov, partikel mikroskopis

abu vulkanik bisa dengan mudah terhirup ke dalam paru-paru dan menimbulkan masalah

pernapasan dan bisa memperparah gangguan kesehatan. Selain itu, partikel abu vulkanik

yang kasar umumnya membuat mata terasa tidak nyaman, bahkan memicu iritasi terutama

mereka yang mengenakan lensa kontak.

Disamping abu vulkanik memiliki beberapa bahaya bagi makhluk hidup, ternyata abu

vulkanik juga memiliki banyak manfaat, selain dapat menyuburkan tanah dalam kurun

waktu tertentu. Abu vulkanik juga dapat digunakan sebagai campuran bahan-bahan

pembuatan beton yang kokoh dan kedap air. Karena abu vulkanik memiliki kandungan

SiO2, sehingga ikatan antar partikel SiO2 dengan semen terikat sangat erat dan kecil

kemungkinan terdapat celah pada air untuk merembes terhadap dinding.

B. Silika (SiO2)

Komposisi material abu vulkanik mayoritas didominasi oleh senyawa-senyawa yang

memiliki melting (titik didih) yang rendah seperti SiO2 dan Al2O3. Sehingga abu vulkanik

memiliki kandungan unsur yang berbentuk runcing dan tajam, serta memiliki ikatan antar

partikel yang lebih kuat.

Hal ini sejalan dengan pernyataan, bahwa “Silika dalam jumlah tertentu dapat

menggantikan semen dan juga berperan sebagai pengisi antara partikel-partikel semen,

sehingga adanya silikat maka porositas beton akan menjadi lebih kecil dan selanjutnya

kedapan beton akan menjadi bertambah sehingga permeabilitas semakin kecil. Bahan ini

mereduksi kecepatan pengerasan beton dan ini adalah salah satu keberatan dari

penggunaannya”. (Murdock et alI, 1991)

http://www.ruanghati.com/

http://www.ruanghati.com/

13

semen

Sedangkan menurut Jane Wertheim yang diterjemahkan oleh Dra. Agusniar

Trisnamiarti, M. Si. , “Silikon dioksida (SiO2) disebut juga Silikon (IV) oksida atau silika.

Suatu padatan kristalin yang bewarna putih dan tidak larut. Zat ini ada dalam berbagai

bentuk, misalnya sebagai batu api atau kuarsa. Zat ini bersifat asam dan bereaksi dengan

basa pekat. Silikon dioksida memiliki banyak kegunaan, misalnya pada pembuatan gelas

dan keramik”. (Kamus Kimia Bergambar, 2000:63)

Pendapat tersebut juga diperkuat dengan pernyataan John Daintith, BSc, PhD (ed.) :

Silicon (IV) oxide (silicon dioxide;silica), silikon (IV) oksida; silikon dioksida;silika.

Padatan seperti kaca yang berwarna putih atau bening. Silika dalam bentuk bata silika

adalah bahan perdagangan yang penting, digunakan sebagai pelapis tungku refraktif, yang

juga tahan abrasi dan korosi. Silikon (IV) oksida juga merupakan bahan dasar pembuatan

kaca yang bening maupun buram, yang digunakan dengan melewatkan radiasi ultraviolet

dan tahan terhadap renjatan termal dan mekanis. Proporsi tertentu dari silikon (IV) oksida

juga digunakan dalam kaca biasa dan dalam beberapa email. (Kamus lengkap Kimia

Oxford, 1990:392)

Dugaan peneliti, silika pada abu ulkanik dapat digunakan sebagai campuran bahan

pembuatan beton yang kokoh dan kedap air, karena didalam pembuatan semen juga

membutuhkan unsur SiO2. Hal ini sejalan dengan teori yang terdapat dalam buku Acuan

Pelajaran Kimia SMU 3, tahun 1997 oleh Irfan Ashory bahwa selain gelas dan kaca silika

dapat dibuat menjadi semen, dengan campuran kalsium silikat dan almuniat. Semen

dibuat dengan memanaskan batuan yang mengandung batu kapur (CaCO3) dan tanah liat

(Al2O3. 2SiO2. 2H2O) dalam perbandingan tertentu, pada suhu sekitar 1500o C.

CaCO3(s) CaO(s) + CO2

Al2O3. 2SiO2. 2H2O(s) + 3CaO (s) Ca(AlO2)2 (s) + 2CaSiO3(s) + 2H2O(g)

(Acuan Pelajaran Kimia SMU 3, 1997:150-152)

C. Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS)

Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) atau disebut juga Spektrofotometer

Serapan Atom (SSA) adalah sebuah alat untuk mengetahui kandungan unsur pada suatu

atom secara detail. Sebelum diuji menggunakan AAS, suatu zat yang berbentuk padatan

terlebih dahulu di-treatmen menjadi bentuk cairan.

Hal ini sejalan dengan pengertian AAS dalam Kamus Lengkap Kimia, bahwa atomic

absorption spectroscopy, spektroskopi serapan atom (AAS) adalah suatu teknik analisis

yang cuplikannya diuapkan dan atom yang tak tereksitasi menyerap radiasi

14

elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu. (Kamus lengkap Kimia Oxford,

1990:44)

Spektrofotometer serapan atom (AAS) merupakan teknik analisis kuantitafif dari

unsur-unsur yang pemakainnya sangat luas di berbagai bidang karena prosedurnya

selektif, spesifik, biaya analisisnya relatif murah, sensitivitasnya tinggi (ppm-ppb), dapat

dengan mudah membuat matriks yang sesuai dengan standar, waktu analisis sangat cepat

dan mudah dilakukan. AAS pada umumnya digunakan untuk analisa unsur,

spektrofotometer absorpsi atom juga dikenal sistem single beam dan double beam

layaknya Spektrofotometer UV-VIS. Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh

atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung

pada sifat unsurnya. Metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan dan tidak

bergantung pada temperatur. Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu unit

teratomisasi, sumber radiasi, sistem pengukur fotometerik.

Sumber cahaya pada AAS adalah sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari

elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel

yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui

monokromator. Chopper digunakan untuk membedakan radiasi yang berasal dari sumber

radiasi, dan radiasi yang berasal dari nyala api. Detektor akan menolak arah searah arus

(DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak-balik dari sumber radiasi atau

sampel.

Atom dari suatu unsur pada keadaan dasar akan dikenai radiasi maka atom tersebut

akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat

energi yang lebih tinggi atau tereksitasi. Jika suatu atom diberi energi, maka energi

tersebut akan mempercepat gerakan elektron sehingga elektron tersebut akan tereksitasi ke

tingkat energi yang lebih tinggi dan dapat kembali ke keadaan semula. Atom-atom dari

sampel akan menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan

energi oleh atom terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang

dibutuhkan oleh atom tersebut.

Gambar 2.3.1. Cara Kerja AAS

(Modern Methodsof Chemical Analysis: 244)

Source

Chopper

Burner

Monochromator

of Filter Detector Amplifier

Meter

15

D. Kuat Tekan Beton

Kelebihan beton terletak pada kuat tekannya yang dapat tinggi. Namun untuk

mendapatkan beton dengan mutu tinggi harus mempertimbangkan faktor yang

mempengaruhinya, antara lain: faktor air semen, jumlah semen, umur beton dan sifat

agregatnya.

1. Faktor Air Semen dan Jumlah Semen

Menurut Yolanda (2003), jika diinginkan adukan beton yang memiliki nilai slump

tinggi (pengerjaannya mudah) dan kuat beton sama, maka diperlukan jumlah semen

yang banyak untuk nilai faktor air semen yang sama. Sebaliknya, perencanaan adukan

beton yang memiliki nilai slump rendah dan kuat tekan beton tinggi maka dapat

dipakai jumlah semen yang lebih banyak serta penggunaan faktor air semen yang

kecil.

2. Umur Beton

Menurut Suroso (2001), hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton dapat

ditulis dengan rumus:

Keterangan:

Y= kuat tekan beton B= X= umur beton

A= 3,5126 x 10-6

R=1,435

Tabel 2.4.2.1. Rasio Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur

No Umur Beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365

1 PB 1971, NI-2 0,40 0,65 0,88 0,95 1 1,20 1,35

2 Kardiyono, 1987 0,49 0,68 0,84 0,93 1 1,27 -

3 Suroso, H., dan Kardiyono 2003 0,51 0,75 0,91 - 1 1,05 -

(Tjokrodimuljo, 2004)

3. Sifat Agregat

a. Kekerasan permukaan dan ukuran butir maksimum

Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah kekasaran

permukaan dan ukuran butir maksimumnya (Tjokrodimuljo, 2004). Sifat-sifat

tersebut berhubungan dengan jumlah pasta dan retakan.

Kekasaran permukaan agregat dapat meningkatkan retakan antara agregat

dengan semen, sehingga kuat tekan betonnya juga dapat meningkat. Sebagai

16

contoh, perbedaan kekasaran permukaan antara batu pecah dengan kerikil

menghasilkan kuat tekan yang berbeda.

Beton yang menggunakan ukuran butir agregat maksimal lebih besar akan

memerlukan jumlah pasta yang lebih sedikit. Pasta yang sedikit menyebabkan

pori-pori betonnya juga sedikit, namun retakan antara permukaan agregat dan

pasta semen menjadi kurang kuat, sehingga kuat tekan betonnya juga menjadi

rendah.

b. Gradasi agregat

Distribusi ukuran butiran dari agregat sebagai pernyataan gradasi dipakai nilai

persentase dari berat butiran yang tertinggal di dalam suatu susunan ayakan.

Susunan ayakan itu ialah ayakan dengan lubang: 76 mm; 38 mm; 19 mm; 9,6 mm;

4,80 mm; 1,20 mm; 0,60 mm; 0,30 mm; dan 0,15 mm.

Gradasi agregat yang baik akan memudahkan cara pengerjaan dan pemadatan

beton sehingga dapat dihaslikan beton yang lebih kedap air dan kuat tekan lebih

tinggi.

Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas yang menyebabkan benda uji

beton hancur bila ditekan dibanding dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan oleh

mesin tekan.

Keterangan: P= beban maksimum (kg)

A= luas penampang uji (cm2)

(Metode Pengujian Kuat Tekan Beton SNI: 03-1974-1990 dalam buku Bahan Konstruksi

Bangunan dan Rekayasa Sipil SNI ABSTRAK: 2008: 87)

E. Kekedapan Beton

Kepadatan beton berpengaruh besar pada permeabilitasnya. Semakin tinggi tingkat

kepadatannya maka semakin sedikit pori-pori yang terjadi dan permeabilitas menjadi

semakin rendah. Untuk mendapatkan kepadatan beton yang baik, harus diperhatikan

tingkat kemudahan pekerjaannya (workbility). Makin cair adukan maka makin mudah cara

pengerjaannya sehingga semakin mudah untuk dipadatkan.

Tingkat kemudahan pengerjaan ini berhubungan tingkat kelecakan adekan beton yang

biasanya diketahui dengan melakukan percobaan slump. Nilai slump berkisar antara 5 cm

sampai dengan 12,5 cm. (Tjokrodimuljo, 2004)

17

Sedangkan pengertian kekedapan beton menurut Spesifikasi Beton Bertulang Kedap

Air (SNI-03-2941-1992) adalah beton yang sangat padat sehingga air tidak dapat meresap

ke dalamnya atau rembes melalui pori-pori dalam beton. Pembuatan beton kedap air dapat

diusahakan dengan cara:

- Menambahkan butiran halus (pasir atau semen yang lebih kecil dari 0,3 mm

sampai sekitar 400-520 kg per meter kubik beton)

- Menambahkan jumlah semen sampai sekitar 280-380 kg per meter kubik beton.

- Faktor air semen maksimum 0,45-0,5 (tergantung kedap air tawar atau air

payau/air laut)

- Memakai jenis semen Portland tertentu (tergantung kedap air tawar atau air

payau/air laut)

Berdasarkan SK-SNI-S-36-1990-03, pengukuran kedap beton dilakukan dengan cara

menghitung persentase berat air yang mampu diserap jika beton direndam dalam air selama

10 menit dan 24 jam.

Beton dinamakan kedap air normal jika setelah dilakukan uji kekedapan beton memenuhi

persyaratan sebagai berikut:

- Selama perendaman 10 ± 0,5 menit, resapan maksimun 2,5% terhadap berat beton

kering oven.

- Selama perendaman 24 jam, resapan maksimum 6,5% terhadap berat beton kering

oven.

F. Hukum Archimedes

Menurut Hukum Archimedes, “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya

pada suatu zat cair, akan mendapatkan gaya ke atas yang besarnya sama dengan zat cair

yang dipindahkan oleh benda tersebut”. Secara matematik, nilai dari gaya apung (FA) itu

dapat dihitung sebagai berikut:

Di mana = massa fluaida yang didesak oleh benda yang dicelupkan, = massa

jenis fluida, dan = volume fluida yang tumpah (yang didesak). (Ensiklopedi, Sains dan

Kehidupan, 2003: 232-233)

18

G. Tekanan

Tekanan adalah gaya yang bekerja pada zat padat, cair, atau gas dalam arah tegak

lurus per suatu luas zat (padat, cair atau gas). Tekanan yang bekerja di dalam wadah

berbunyi,”Makin besar gaya yang bekerja pada suatu luasan, makin besar tekanannya”.

Di bagian atas wadah, contohnya, sedikit molekul air yang menekan ke bawah

sehingga beratnya (gayanya) kecil dan karena itu tekanannya kecil. Akan tetapi, makin ke

bawah molekul air makin banyak, sehingga beratnya (gayanya) makin besar dan karena

itu tekanannya juga makin besar.

Rumus dari tekanan adalah dengan P adalah tekanan, F adalah gaya, A adalah

luas permukaan yang ditekan. Satuan tekanan adalah pascal (Pa). (Kamus Fisika

Bergambar, 2000: 25)

H. Debit Air

Banyaknya fluida yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu disebut

debit (Q). Secara sistematis dirumuskan sebagai berikut: , dengan Q adalah debit air

(m3/s), v adalah volume (m

3) dan t adalah waktu (s). (Fisika SMA Kelas XI, 2007: 24)

I. Hipotesis

Campuran abu vulkanik dengan perbandingan semen:pasir:abu vulkanik (1:0:4) dapat

menambah kekedapan beton terhadap rembesan air, sedangkan campuran semen:pasir:abu

vulkanik (1:2:2) dapat memperkokoh dinding bangunan.

19

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang peneliti gunakan adalah penelitian eksperimen (kuantitatif).

B. Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Waktu : 12 Desember 2010 sampai 4 Oktober 2011

Tempat : Lab. Kimia SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta

Lab. Kimia Analitik Dasar UGM

Lab. Teknik Sipil UGM

Lab. Kimia BPPTK Yogyakarta

No Hari, tanggal Kegiatan

1 Sabtu, 6 November 2010 Pengambilan sampel abu vulkanik di Kali

Code

2 Rabu, 10 November 2010 Penemuan ide

3 Rabu, 10 November 2010 Pengambilan sampel abu vulkanik di Kulon

Progo

4 Kamis, 11 November

2010

Pencarian referensi (di internet dan

perpustakaan) dan pembuatan proposal.

5 Jumat, 12 November

2010 Pengumpulan proposal

6 Sabtu-Minggu, 11-12

Desember 2010 Workshop penelitian

7 Senin, 13 Desember 2010 Laporan hasil workshop dan konsultasi kepada

guru pembimbing dan BBPTK

8 Selasa, 14 Desember

2010 Konsultasi kepada guru pembimbing

9 Rabu, 15 Desember 2010 Pengambilan sempel abu vulkanik ke

Cangkringan

10 Kamis,16 Desember 2010 Pencarian buku referensi di BPPTK

11 Senin, 20 Desember 2010 Analisis kandungan silika pada abu vulkanik di

UGM dan BPPTK.

20

12 Selasa, 21 Desember

2010

Konsultasi kepada guru pembimbing dan ambil

buku referensi di tempat Bu Fatma.

13 Kamis, 23 Desember

2010 Perancangan karya tulis.

14 Jumat, 24 Desember 2010 Revisi BAB 3 dan konsultasi kepada guru

pembimbing di SMA Muh.2 Yogyakarta.

15 Senin, 27 Desember 2010 Revisi BAB 1 pada bagian rumusan masalah

dan tujuan masalah pada nomer 1.

16 Rabu, 29 Desember 2010 Laporan penelitian kepada guru pembimbing 2

melalui e-mail.

17 Kamis, 30 Desember

2010

Pengambilan data analisis di UGM dan

konsultasi kepada guru pembimbing 2.

18 Senin, 3 Januari 2010

Peneliti melakukan konsultasi kepada Bu Dewi

bagian PGM, Gunung Merapi BPPTK

mengenai masalah kandungan silika abu

vulkanik yang berbeda.

19 Jumat, 7 Januari 2010

Kumpul penelitian bidang TTG dan konsultasi

kepada pembimbng 2, kami membahas agenda

penelitian lapangan di Masjid DIKPORA

Yogyakarta.

20 Minggu, 9 Januari 2010

Persiapan penelitian lapangan (eksperimen

membuat tiruan bak mandi) di SMA Muh.2

Yogyakarta.

21 Senin, 10 Januari 2010

Peneliti melakukan eksperimen pembuatan

tiruan bak mandi di Lab. Kimia SMA Muh.2

Yogyakarta.

22 Selasa, 11 Januari 2011

Konsultasi permasalahan perbedaan analisis

abu vulkanik di UPN bertemu dengan Bapak

Suprapto, Dosen Minerelogi.

23 Minggu, 23 Januari 2011 Pembuatan BAB 4 dan peneliti melengkapi

hal-hal yang lain.

24 Rabu-Kamis, 26-27

Januari 2011

Uji perembesan air pada bak mandi A tahap

pertama (Variabel 1 dan 2).

25 Selasa-Rabu, 1-2 Februari Uji perembesan air pada bak mandi A tahap

21

2011 pertama (Variabel 3 dan 4).

26 Kamis-Jumat, 17-18

Februari 2011


kedua (Variabel 1, 2, 3 dan 4).


Februari 2011


ketiga (Variabel 1, 2, 3 dan 4).

28 Selasa, 1 Maret 2011

Survey ke Laboratorium Teknik Struktur

Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas

Teknik UGM.

29 Kamis, 10 Maret 2011 Pembuatan kubus beton (5cm x 5cm x 5cm) di

Lab. Teknik Struktur UGM.

30 Jumat, 11 Maret 2011 Perendaman kubus beton di Lab. Teknik

Struktur UGM.

31 Senin-Selasa, 14-15

Maret 2011

Uji perembesan air pada bak mandi B dan C

tahap pertama (Variabel 1, 2, 3 dan 4).


Maret 2011


tahap kedua (Variabel 1, 2, 3 dan 4).

33 Rabu, 30 Maret 2011 Uji tekan beton di Lab. Teknik Struktur UGM.


Maret 2011


tahap ketiga (Variabel 1, 2, 3 dan 4).

35 Jumat-Sabtu,1-2 April

2001

Penyelesaian laporan penelitian dan

pengumpulan.

36 Rabu, 27 April 2011-

Sabtu, 28 Mei 2011

Penambahan data dengan variabel abu 25%

37 Rabu, 13 Juli 2011 Uji kualitas air di Lab. Kimia SMA

Muhammadiyah 2 Yogyakarta

38 Rabu, 20 Juli 2011

Perbaikan makalah dari bidang ekologi

menjadi fisika murni, di Perpustakaan SMA

Muhammadiyah 2 Yogyakarta dengan

pembimbing dari DIKPORA Yogyakarta.

39 Kamis, 21 Juli 2011

Perbaikan makalah dari bidang ekologi

menjadi fisika murni di Perpustakaan SMA

Muhammadiyah 2 Yogyakarta.

40 Senin, 19 September

2011

Cari referensi ke UGM

22

41

Jumat, 16 september-

Selasa, 27 september

2011

Perbaikan isi makalah peneitian dan analisis

data

42 Rabu, 28 September-

Minggu, 4 Oktober 2011

Perbaikan data kuat tekan beton

43 Selasa, 4 Oktober 2011 Uji kedua kuat tekan beton di Laboratorium

Teknik Sipil UGM

C. Alat dan Bahan Penelitian

1) Abu vulkanik

2) Semen

3) Pasir

4) Air

5) Batu bata

6) Ember

7) Pengaduk

8) Pengayak pasir

9) Gelas ukur 250 ml

10) Spatula

11) Cetakan

12) Plastik

13) Pipet

14) Lakmus merah, biru dan indikator universal

15) Plat tetes

16) Alat uji kuat tekan beton

D. Analisis Persentase Kandungan Silika pada Abu Vulkanik

Untuk meneliti kandungan SiO2 dilakukan dengan cara-cara berikut :

1. Treatmen zat padatan (abu vulkanik)

Cara men-treatmen zat padatan tersebut (abu vulkanik) sebagai berikut: Abu dari

lapangan dikeringkan 6 jam dengan suhu 80oC menggunakan oven setelah

kering, abu digerus menggunakan mesin vulfurecer hingga benar-benar halus

ditimbang dimasukkan ke dalam bom teflor ditambah reagen ditambah air

raja (HCl : HNO3 = 3:1) ditambah asam fluorida (HF) tutup rapat dipanaskan

dengan oven hingga larut sempurna diencerkan dengan labu takar dengan volume

23

tertentu menggunakan asam bor volume ditepatkan pada tanda ukur menggunakan

aquades. (Lab. Kimia BPPTK Yogyakarta)

2. Setelah proses treatmen selesai, cairan tersebut dibawa ke laboratorium dan diuji

kandungan unsurnya dengan AAS.

E. Variabel dan Subjek Penelitian

Pembuatan replika/miniatur bak mandi dengan menggunakan 2 variabel, variabel

pertama sebagai variabel kontrol sedangkan variabel yang kedua sebagai pembanding.

1. Variabel kontrol

Variabel A

- Semen + pasir + air dimasukkan dalam ember, diaduk sampai rata.

- Dengan perbandingan semen:pasir:abu vulkanik adalah 1:4:0, takarannya

menggunakan gelas ukur 250 ml = 400 gr semen, 404 gr abu vulkanik, dan 477 gr

pasir.

- Campuran tersebut setelah merata diaduk, kemudian “dilepokan” pada batu bata

yang sudah ditata rapi atau pada cetakan.

- Setelah mengering/mengeras, maka bangunan tersebut siap diuji permeabilitasnya

terhadap air dengan mengisi bangunan yang berbentuk bak dengan air dan bagian

luar ditutup dengan plastik hitam.

- Kemudian ditunggu selama 18 jam.

- Sisa air yang terdapat dalam bak mandi tersebut dihitung sebagai tingkat

kekedapan air. Semakin banyak air yang tersisa berarti semakin bagus

kekedapannya.

- Setelah 28 hari dilakukan uji kekokohan.

2. Variabel pembanding

a. Variabel B

- Semen + pasir + abu vulkanik + air dimasukkan dalam ember, diaduk sampai rata.



pasir.






24




kekedapannya.


b. Variabel C

- Semen + pasir + abu vulkanik + air dimasukkan dalam ember, diaduk sampai rata.



pasir.









kekedapannya.


c. Variabel D

- Semen + pasir (yang sudah diayak) + abu + air dimasukkan dalam ember, diaduk

sampai rata.



pasir.









kekedapannya.

25


d. Variabel E

- Semen + pasir + abu vulkanik + kapur/labur + air dimasukkan dalam ember,

diaduk sampai rata.



pasir.









kekedapannya.


Dari keempat percobaan di atas perbandingan antara semen, pasir, abu vulkanik

dengan air adalah 2:1.

F. Penghitungan Secara Matematis

3. Uji kekedapan air pada dinding bangunan

c. Tekanan

Tekanan yang bekerja di dalam wadah berbunyi,”Makin besar gaya yang

bekerja pada suatu luasan, makin besar tekanannya”. Di bagian atas wadah,

contohnya, sedikit molekul air yang menekan ke bawah sehingga beratnya

(gayanya) kecil dan karena itu tekanannya kecil. Akan tetapi, makin ke bawah

molekul air makin banyak, sehingga beratnya (gayanya) makin besar dan

karena itu tekanannya juga makin besar.

Rumus dari tekanan adalah dengan P adalah tekanan, F adalah gaya,

A adalah luas permukaan yang ditekan. Satuan tekanan adalah pascal (Pa).

(Kamus Fisika Bergambar, 2000: 25)

Rumus dari tekanan= atau , F disubtitusikan dengan rumus

Hukum Archimedes (F= ) dan A adalah luas alas bak yaitu panjang kali

26

lebar (p×l). Sehingga rumusnya menjadi , dimana P adalah

tekanan, adalah massa jenis air, V adalah volume air mula-mula dalam bak,

dan g adalah gaya gravitasi bumi.

Maka tekanan yang bekerja pada alas bak penampungan sebagai berikut:

d. Debit (Kontinuitas)

Sehubungan dengan adanya tekanan dan pori-pori di dalam bak, maka

besar kemungkinan terjadinya debit air. Rumus dari debit air adalah ,

dengan Q adalah debit air (m3/s), v adalah volume air ang merembes (m

3) dan t

adalah waktu (s). Maka, debit air yang terjadi pada bak penelitian dengan

waktu merembes 18 jam x 3600 sekon = 64800 sekon adalah sebagai berikut:

4. Pengujian kuat tekan beton

Uji kuat beton ini dilakukan dengan menggunakan alat yang bernama comprest test.

Untuk pengukuran kuat tekan beton dapat digunakan rumus sebagai berikut:

Keterangan: P= beban maksimum (kg)

A= luas penampang uji (cm2)

Umur beton berpengaruh pada kekokohan beton, sehingga dapat dirumuskan sebagai

berikut.

Keterangan:


A= 3,5126 x 10-6

R=1,435

(Suroso, 2001)

27

G. Desain Penelitian

1. Uji kekedapan air pada dinding bangunan

Ukuran panjang, lebar dan tingginya pada bagian luar bak adalah 22 cm, 15 cm,

dan10 cm. Ukuran panjang, lebar, tinggi dan tebalnya pada bagian dalam bak adalah

16,5 cm, 10 cm, 8cm dan 2 cm.

a. Tekanan air di dalam bak

Tekanan yang terbesar terjadi pada dinding bak yang berada di paling bawah, sehingga

penghitungan dilakukan dengan menggunakan luas alas dinding bagian dalam.

606,06 Pa

606,06 Pa

28

b. Debit Air

Apabila ikatan antar molekul tidak kuat dan rapat atau terdapat pori-pori, maka

pada saat ada tekanan, bak akan mengalami perembesan yang banyak dan debit air

juga semakin cepat.

Tekanan sama, jumlah pori-pori dan ukuran pori-pori yang berbeda, maka tingkat

perembesan dan debit airnya pun berbeda. Semakin sedikit pori-porinya semakin

lambat debit airnya, sehingga perembesannya semakin sedikit.

2. Uji kuat tekan beton

keringkan selama 3 hari,

lalu uji dengan alat compress test

setelah kering, lepas dari cetakan,

lalu rendam dalam

air selama 25 hari

tekanan

5 c

m5 c

m

cetakan

masukan campuran

bahan

5 cm

Hasilcetakan

Sebelum melakukan uji kuat tekan beton, peneliti membuat 3 kubus beton dengan

ukuran 5cm x 5cm x 5cm pada setiap perbandingan. Pembatan beton dilakukan dengan cara

mencetaknya ke dalam cetakan, kemudian setelah satu hari kering dilepas dari cetakan.

Setelah itu, kubus beton direndam ke dalam ember berisi air selama 25 hari. Kemudian, di

keluarkan dari rendaman dan dikeringkan kembali selama 2 hari. Pada hari ke 28, peneliti

melakukan uji kuat tekan beton. Setelah itu, peneliti menganalisis kuat tekan beton

menggunaan hubungan umur beton dengan kuat tekan beton dan rumus kuat beton.

29

BAB IV

PEMBAHASAN

A. Persentase Kandungan Silika Pada Abu Vulkanik

Abu vulkanik merupakan salah satu material yang dihasilkan Gunung Merapi saat

erupsi. Sifat batuan dari abu vulkanik ini adalah andesitik, yang berarti dalam satu butiran

abu vulkanik memiliki sekitar 57% sampai 58% silika, karena sifat dari Gunung Merapi

adalah intermediet. Dari ketiga sampel abu vulkanik yang peneliti uji dengan AAS,

terdapat ketidaksesuaian antara teori yang ada dengan hasil penelitian.

Tabel 4.1.1. Analisis Kandungan Silika pada Abu Vulkanik oleh Peneliti

NO KODE

SAMPEL

PARA

METER

HASIL PENGUKURAN (%)

ME

TO

DE

RA

TA

-

RA

TA

I II III

1 Kulon Progo SiO2 58,4106 57,6301 57,2398 AAS 173,2805 57,76017

2 Kali Code SiO2 25,9794 26,7588 27,1485 AAS 79,8867 26,6289

3 Cangkringan SiO2 24,1146 25,2878 23,3325 AAS 72,7349 24,24497

Dari data kandungan silika di atas, dapat dilihat bahwa yang sesuai dengan teori sifat

abu vulkanik Gunung Merapi adalah andesitic hanyalah yang berada di Kulon Progo. Hal

ini dikarenakan kemungkinan kesalahan dalam pengambilan sampel abu vulkanik dari

lokasi Kali Code dan Cangkringan.(Ibu Dewi Sri, Bidang Kegunungapian BPPTK)

Sedangkan dari pendapat lain mengemukakan bahwa kandungan silika pada abu

vulkanik yang berkisar antara 57% sampai 58% merupakan kumpulan silika pada

Bowen’s Series. Jadi, silika yang teranalisis di dalamnya tidak hanya silika dalam kuarsa

tetapi juga silika dalam olivin, ortopiroksen, klinopiroksen, amfibol, biotit, anortit,

plagioklas (labradorit, albit), K. feldspar (ortoklas), muskovit dan kuarsa itu sendiri.

Sedangkan kandungan silika tunggal yang teranalisis hanya berkisar 20% sampai 30% itu

merupakan silika dalam kuarsa saja. Silika dalam bentuk kuarsa lebih resisten terhadap

erosi dan korosi dibandingkan dengan silika dalam bentuk lain. (Bapak Suprapto, Dosen

Mineralogi UPN Veteran Yogyakarta)

30

Sedangkan data yang diteliti oleh BPPTK memiliki kesesuaian dengan teori yang ada.

Tabel 4.1.2. Analisis Kandungan Silika pada Abu Vulkanik oleh BPPTK

Bentuk contoh: Padat

Pengirim contoh: Tim Abu Gunung Merapi

Asal contoh: Gunung Merapi

Waktu pengambilan: Rabu, 27 Oktober 2010

NO LOKASI KANDUNGAN SILIKA

(%)

1 Ngandong 1 58,18

2 Ngandong 2 59,24

3 Tritis 59,88

4 Pos Ngepos 57,28

5 Kali Adem 1 59,35

6 Kali Adem 2 58,82

7 Kinahrejo 54,41

8 Jalan Kaliurang 57,30

Jumlah 464,46

Rata-rata 58,0575

Dengan demikian, menurut data penelitian dan data dari BPPTK dapat disimpulkan

bahwa pengambilan abu vulkanik dengan kandungan silika yang tepat tidak mudah untuk

dilakukan. Faktor-faktor yang mempengaruhi perbedaan tersebut adalah kesalahan dalam

memilih lokasi pengambilan abu, tercampurnya abu dengan molekul lain dan reaksi silika

yang ada dalam Bowen’s Series.

B. Pengaruh Penggunaan Abu Vulkanik Terhadap Kekokohan dan Kekedapan

Dinding

Dalam percobaan kandungan silika pada abu vulkanik terhadap bak penampungan air,

menghasilkan bahwa abu vulkanik dapat menahan rembesan air pada dinding, sehingga

dinding bangunan tidak mudah basah dan berkerak karena rembesan air tersebut. Peneliti

melakukan percobaan dengan menggunakan 2 variabel yaitu variabel kontrol dan variabel

pembanding. Variabel kontrol digunakan pada variabel A yaitu variabel dengan komposisi

semen:pasir:abu vulkanik adalah 1:4:0. Variabel pembanding digunakan pada variabel B,

C, D, dan E. Variabel B yaitu variabel dengan komposisi semen:pasir:abu vulkanik adalah

31

1:3:1. Variabel C yaitu variabel dengan komposisi semen:pasir:abu vulkanik adalah 1:2:2.

Variabel D yaitu variabel dengan komposisi semen:pasir:abu vulkanik adalah 1:1:3.

Variablel E yaitu variabel dengan komposisi semen:pasir:abu vulkanik adalah 1:0:4.

Percobaan kekedapan air dilakukan selama 18 jam, hal ini dilakukan karena pada waktu

18 jam air baru mulai merembes sempurna. Hal ini terbukti dari data berikut ini:

Tabel 4.2.1.1. Data Kekedapan Air Percobaan Pertama

No Variabel

I a II a III a Rata-

rata

(mL)

Keterangan Waktu Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

1 A 1000 0 1000 0 1000 0 0 Keropos 18 jam

2 B 1000 41 1000 20 1000 148 69,67 Keropos 18 jam

3 C 1000 29 1000 269 1000 700 332,67 Tidak keropos 18 jam

4 D 1000 15 1000 69 1000 390 158 Keropos 18 jam

5 E 1000 750 1000 770 1000 828 782,67 Tidak keropos 18 jam

Tabel 4.2.1.2. Data Kekedapan Air Percobaan Kedua

No Variabel

I b II b III b Rata-

rata

(mL)


(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

1 A 1000 293 1000 117 1000 121 177 Tidak keropos 18 jam

2 B 1000 311 1000 340 1000 522 391 Tidak keropos 18 jam

3 C 1000 370 1000 70 1000 24 154,67 Keropos 18 jam

4 D 1000 140 1000 190 1000 146 158,67 Keropos 18 jam


Tabel 4.2.1.3. Data Kekedapan Air Percobaan Ketiga

No Variabel

I c II c III c Rata-

rata

(mL)


(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

Masuk

(mL)

Sisa

(mL)

1 A 1000 150 1000 131 1000 210 163,67 Tidak keropos 18 jam

2 B 1000 9,5 1000 0 1000 150 53,167 Keropos 18 jam

3 C 1000 280 1000 55 1000 241 192 Keropos 18 jam

4 D 1000 490 1000 500 1000 218 402,67 Tidak Keropos 18 jam


32

Tabel 4.2.1.4. Rata-rata Percobaan Kekedapan Air

No Variabel a

(mL)

b

(mL)

c

(mL)

Rata-rata

(mL) Waktu

1 A 0 177 163,67 170,34 18 jam

2 B 69,67 391 53,167 171,28 18 jam

3 C 332,67 154,67 192 226,45 18 jam

4 D 158 158,67 402,67 239,78 18 jam

5 E 782,67 826,67 783,33 797,56 18 jam

Grafik 4.2.1. Rata-rata Kekedapan Air

Dari data di atas dapat diketahui bahwa komposisi terbaik antara abu vulkanik, pasir

dan semen sehingga menghasilkan campuran bangunan yang kedap air terdapat pada

variabel E. Variabel E dengan komposisi antara semen:pasir:abu vulkanik yaitu 1:0:4

memiliki kerapatan antarpartikel yang cukup bagus sehingga air yang meresap melalui

celah dinding hanya sedikit. Sebaliknya, komposisi terburuk dalam kekedapan air adalah

variabel A 1:4:0 untuk semen:pasir:abu vulkanik. Dalam percobaan ini, peneliti

menggunakan gelas ukur 250 ml sebagai takarannya, atau setara dengan 400 gram semen,

404 gram abu vulkanik, dan 477 gram pasir.

Selain kandungan silika pada abu vulkanik dapat mengurangi perembesan air pada

bak, abu vulkanik juga dapat memperkokoh struktur dari dinding terhadap kuat tekan

beton dibandingkan dengan dinding biasa. Peneliti melakukan analisis kuat tekan beton

(Y) dengan menggunakan rumus tekanan beton yaitu:

Pada penelitian ini, P merupakan berat benda yang menekan beton dengan satuan

kiloNewton. Sedangkan A merupakan alas bidang tekan, dengan satuan cm2. Satuan

170.34 171.28 226.45 239.78

797.56

0

200

400

600

800

1000

A B C D ESis

a a

ir d

ala

m b

ak

(m

l)

Variabel

Grafik Kekedapan Air

33

newton (kg.m/s2) pada besaran P diperoleh dari massa benda (m) dengan satuan kg dikali

gaya gravitasi bumi ( ) dengan satuan m/s2. Untuk mendapatkan satuan kg pada besaran

P, maka P dapat dibagi dengan gravitasi bumi ( ). Sehingga rumusnya menjadi:

Misalkan nilai P= 20.18 kN dan A= 25.60 maka besar Y adalah

Hal ini dapat dilihat dari hasil uji laboratorium di Teknik Sipil UGM:

Tabel 4.2.2.1. Data Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 1

No Kode

Beton

Dimensi W

(gram)

P

(kN)

A

(cm2)

Y

(kg/cm2)

Keterangan p

(cm)

l

(cm)

t

(cm)

1 A1 5.05 5.07 4.93 274 20.18 25.60 78.82 Keropos

2 A2 5.00 5.15 4.99 276 23.12 25.75 89.79 Tidak keropos

3 A3 5.00 4.98 4.98 270 18.84 24.90 75.66 Keropos

4 B1 4.86 4.92 5.07 254 13.26 23.91 52.13 Tidak keropos

5 B2 4.91 5.07 5.05 266 10.60 24.89 40.03 Keropos

6 B3 4.92 5.10 5.04 254 11.70 25.09 43.83 Keropos

7 C1 4.92 5.00 5.02 261 21.36 24.60 86.83 Keropos

8 C2 4.95 5.05 5.03 256 19.58 25.00 78.33 Keropos

9 C3 5.00 5.10 5.10 270 21.15 25.50 82.94 Keropos

10 D1 4.97 5.04 4.97 244 9.83 25.05 39.24 Keropos

11 D2 5.01 5.00 5.01 241 9.92 25.05 39.60 Keropos

12 D3 5.05 4.99 5.02 241 8.64 25.20 34.29 Keropos

13 E1 5.07 5.05 4.90 224 8.31 25.60 32.46 Keropos

14 E2 4.95 5.07 4.92 228 8.50 25.10 33.87 Keropos

15 E3 5.10 4.90 4.95 229 10.01 24.99 40.06 Tidak keropos

(Analisis atau perhitungannya berada pada lampiran Microsoft Excel)

Tabel 4.2.2.2. Rata-rata Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 1

No Variabel Rata-rata

(kg/cm2)

1 A 81.42

2 B 45.33

3 C 82.70

4 D 37.71

5 E 35.46

34

Grafik 4.2.2.1. Rata-rata Kuat Tekan Beton Tahap 1

Tabel 4.2.2.3. Data Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 2

No Kode

Beton

Dimensi W

(gram)

P

(kN)

A

(cm2)

Y

(kg/cm2)

Keterangan p

(cm)

l

(cm)

t

(cm)

1 A4 5.10 4.93 5.15 253 15.49 25.12 67.41 Tidak keropos

2 A5 5.09 4.93 5.13 254 15.51 25.09 67.56 Tidak keropos

3 A6 4.94 5.10 5.09 251 13.98 25.19 60.65 Keropos

4 B4 4.89 5.05 5.14 256 17.90 24.69 79.23 Keropos

5 B5 4.92 5.00 5.11 260 21.65 24.60 96.19 Tidak keropos

6 B6 4.93 5.16 5.12 264 25.58 25.39 110.1 Keropos

7 C4 5.03 5.05 5.15 272 27.58 25.40 118.7 Keropos

8 C5 5.05 5.03 5.05 269 20.38 25.40 87.69 Tidak keropos

9 C6 5.11 5.13 5.17 280 32.23 26.21 134.4 Keropos

10 D4 5.10 4.97 4.89 235 34.19 25.35 147.4 Tidak keropos

11 D5 4.99 4.94 4.90 228 30.26 24.65 134.2 Tidak keropos

12 D6 4.95 4.99 4.84 223 32.25 24.70 142.7 Tidak keropos

13 E4 4.96 5.03 4.99 201 13.70 24.95 60.02 Tidak keropos

14 E5 4.95 5.02 5.00 201 15.68 24.85 68.97 Tidak keropos

15 E6 4.95 5.00 4.98 200 16.81 24.75 74.24 Tidak keropos


Tabel 4.2.2.4. Rata-rata Uji Kuat Tekan Beton Umur 21 Hari Tahap 2


(kg/cm2)

1 A 65.21

2 B 95.17

3 C 113.60

4 D 141.43

5 E 67.74

81.42

45.33

82.7

37.71 35.46

0

20

40

60

80

100

A B C D E

Ku

at

tek

an

bet

on

Variabel

Grafik Kuat Tekan Beton Tahap 1 (kg/cm2)

35

Grafik 4.2.2.2. Rata-rata Kuat Tekan Beton Tahap 2

Dari kedua penelitian kuat tekan beton di atas terdapat perbedaan yang mencolok.

Perbedaan tersebut terletak pada proses pengadukan adonan. Pada penelitian tahap 1,

dalam pengadukan adonan tanpa menggunakan mixer (manual), sehingga terdapat

kesalahan data pada variabel B. Sedangkan pada penelitian tahap 2 dalam pengadukan

adonan menggunakan mixer, sehingga adonan mrnjadi lebih homogen dan data lebih

mendekati benar.

Penambahan abu vulkanik pada pembuatan dinding sangat berpengaruh terhadap

kekuatan dan kekedapan air terhadap dinding. Kuat tekan beton dalam penelitian ini

dilakukan pada umur 21 hari, sehingga kuat tekan beton belum maksimal.

Untuk mengetahui kuat tekan beton yang maksimal dari penelitian ini dapat dilakukan

perhitungan dengan menggunakan rumus:

Keterangan:


A= 3,5126 x 10-6

R=1,435

(Suroso, 2001)

Jadi, kuat tekan beton yang berumur 21 hari setelah dihitung dengan menggunakan

rumus di atas akan didapatkan data kuat tekan beton yang berumur 28 hari.

65.21

95.17

113.6

141.43

67.74

0

20

40

60

80

100

120

140

160

A B C D E

Ku

at

tek

an

bet

on

Variabel

Grafik Kuat Tekan Beton Tahap 2 (kg/cm2)

36

Tabel 4.2.2.5. Data Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2)

No Kode

Beton

Dimensi W

(gram)

P

(kN)

A

(cm2)

Y

(kg/cm2)

Keterangan p

(cm)

l

(cm)

t

(cm)

1 A1 5.05 5.07 4.93 274 20.18 25.60 83.85 Keropos

2 A2 5.00 5.15 4.99 276 23.12 25.75 95.52 Tidak keropos

3 A3 5.00 4.98 4.98 270 18.84 24.90 80.49 Keropos

4 A4 5.10 4.93 5.15 253 15.49 25.12 71.71 Tidak keropos

5 A5 5.09 4.93 5.13 254 15.51 25.09 71.87 Tidak keropos

6 A6 4.94 5.10 5.09 251 13.98 25.19 64.52 Keropos

7 B1 4.86 4.92 5.07 254 13.26 23.91 55.46 Tidak keropos

8 B2 4.91 5.07 5.05 266 10.60 24.89 42.58 Keropos

9 B3 4.92 5.10 5.04 254 11.70 25.09 46.63 Keropos

10 B4 4.89 5.05 5.14 256 17.90 24.69 84.29 Keropos

11 B5 4.92 5.00 5.11 260 21.65 24.60 102.34 Tidak keropos

12 B6 4.93 5.16 5.12 264 25.58 25.39 117.16 Keropos

13 C1 4.92 5.00 5.02 261 21.36 24.60 92.37 Keropos

14 C2 4.95 5.05 5.03 256 19.58 25.00 83.33 Keropos

15 C3 5.00 5.10 5.10 270 21.15 25.50 88.24 Keropos

16 C4 5.03 5.05 5.15 272 27.58 25.40 126.25 Keropos

17 C5 5.05 5.03 5.05 269 20.38 25.40 93.29 Tidak keropos

18 C6 5.11 5.13 5.17 280 32.23 26.21 142.96 Keropos

19 D1 4.97 5.04 4.97 244 9.83 25.05 41.75 Keropos

20 D2 5.01 5.00 5.01 241 9.92 25.05 42.13 Keropos

21 D3 5.05 4.99 5.02 241 8.64 25.20 36.47 Keropos

22 D4 5.10 4.97 4.89 235 34.19 25.35 156.85 Tidak keropos

23 D5 4.99 4.94 4.90 228 30.26 24.65 142.74 Tidak keropos

24 D6 4.95 4.99 4.84 223 32.25 24.70 151.82 Tidak keropos

25 E1 5.07 5.05 4.90 224 8.31 25.60 34.53 Keropos

26 E2 4.95 5.07 4.92 228 8.50 25.10 36.03 Keropos

27 E3 5.10 4.90 4.95 229 10.01 24.99 42.61 Tidak keropos

28 E4 4.96 5.03 4.99 201 13.70 24.95 63.85 Tidak keropos

29 E5 4.95 5.02 5.00 201 15.68 24.85 73.37 Tidak keropos

30 E6 4.95 5.00 4.98 200 16.81 24.75 78.98 Tidak keropos


Tabel 4.2.2.6. Rata-rata Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2)


(kg/cm2)

1 A 77.99

2 B 74.74

3 C 104.41

4 D 95.29

5 E 54.90

37

Grafik 4.2.2.3. Rata-rata Kuat Tekan Beton umur 28 Hari (Tahap 1 dan 2)

Setelah dilakukan penyetaraan data pada uji kuat tekan beton tahap 1 dan 2, penelit

mencari rata-rata gabungan antara keduanya untuk memperkecil galat penelitian dan data

mendekati benar. Dari tabel dan grafik kuat tekan beton tersebut, dapat disimpulkan

bahwa kuat tekan yang paling baik berada pada variabel C atau setara dengan

perbandingan semen:pasir:abu vulkanik yaitu 1:2:2.

Suatu bangunan akan lebih berkualitas jika kuat tekan dan kekedapan airnya

seimbang. Dari percobaan dan data di atas, baik yang kuat tekan beton maupun kekedapan

air dapat disimpulkan bahwa komposisi varibel C dengan perbandingan semen:pasir:abu

vulkanik adalah 1:2:2, atau setara dengan 400 gr semen, 808 gr abu vulkanik, dan 954 gr

pasir, yang paling bagus.

1. Analisis Kekokohan dan Kekedapan Air Berdasarkan Hukum Archimedes dan

Teori Kontinuitas

Hukum Archimedes, rumus tekanan dan teori kontinuitas digunakan untuk

menghitung kekedapan air pada dinding bak penampungan air. Rumus hukum

archimedes disubtitusikan ke dalam rumus tekanan, yaitu yang semula

rumus tekanan itu adalah . Hasil dari tekanan air di dalam bak penampungan air

terhadap luas permukaan alas bak yaitu . Sedangkan untuk menghitung

berapa banyaik air yang merembes per detik, maka dapat dihitung dengan

menggunakan rumus kontinuitas dengan hasil

sebagai berikut:

77.99 74.74

104.4195.29

54.9

0

20

40

60

80

100

120

A B C D E

Ku

at

tek

an

bet

on

Variabel

Grafik Kuat Tekan Beton (kg/cm2)

38

semen

Tabel 4.2.3.1. Hasil Penghitungan Debit Air

No Variabel Volume air yang merembes

(m3)

Waktu

(sekon)

Debit air

(m3/s)

1 A 0,83 × 10-3

64800 1,281 x 10-8

2 B 0,829 × 10-3

64800 1,279 x 10-8

3 C 0,774 × 10-3

64800 1,194 x 10-8

4 D 0,760 × 10-3

64800 1,173 x 10-8

5 E 0,202 × 10-3

64800 0,312 x 10-8


2. Ikatan Molekul Abu Vulkanik dengan Molekul Pasir dan Semen

Abu vulkanik Gunung Merapi mengandung 57% sampai 58% silika atau dapat

dikatakan lebih dari separuh senyawa yang terdapat dalam abu vulkanik adalah silika.

Silikon merupakan unsur peringkat kedua terbanyak setelah oksigen pada kulit bumi.

Meliputi sekitar 28% dari berat kulit bumi, silikon terdapat sebagai silika (SiO2) dan

senyawa silikat (SiO32-

). Silikon dapat dikatakan sebagai kunci dunia mineral

(anorganik). Pasir yang tersebar di bumi ini merupakan bentuk dari silika yang tidak

murni, sedangkan bentuk dari silika yang murni adalah batu api, serta silika paling

murni adalah kuarsa.

Rumus kimia dari abu vulkanik dan pasir adalah SiO2 (silika). Hal ini yang

menyebabkan molekul abu vulkanik dapat saling berikatan erat dengan pasir, sehingga

dinding dengan campuran abu vulkanik dan pasir yang sama akan memiliki kekedapan

dan kuat tekan beton yang bagus.

Silika dalam jumlah tertentu dapat menggantikan semen dan juga berperan sebagai

pengisi antara partikel-partikel semen, sehingga adanya silikat maka porositas beton

akan menjadi lebih kecil dan selanjutnya kedapan beton akan menjadi bertambah

sehingga permeabilitas semakin kecil. Bahan ini mereduksi kecepatan pengerasan

beton dan ini adalah salah satu keberatan dari penggunaannya.

Semen dibuat dengan memanaskan batuan yang mengandung batu kapur (CaCO3)

dan tanah liat (Al2O3. 2SiO2. 2H2O) dalam perbandingan tertentu, pada suhu sekitar

1500o C.

CaCO3(s) CaO(s) + CO2

Al2O3. 2SiO2. 2H2O(s) + 3CaO (s) Ca(AlO2)2 (s) + 2CaSiO3(s) + 2H2O(g)

39

Tabel 4.2.4.2. Karakteristik Abu Vulkanik dan Pasir

No Pembanding Abu Vulkanik Pasir

1 Luas permukaan

untuk massa yang

sama Lebih besar Lebih kecil

2 Laju reaksi Lebih cepat kering dan merata Lebih lambat dan tidak merata

3 Secara fisik Halus Kasar

4 Rumus kimia SiO2 SiO2

Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa dalam proses pengeringan beton

berbahan semen, abu vulkanik dan pasir, terjadi proses polimerisasi. Reaksi

polimerisasi adalah proses pembentukan polimer yang terdiri dari molekul-molekul

besar yaitu semen,pasir dan abu vulkanik menjadi makromolekul. Ikatan antarmolekul

semen, abu vulkanik, dan pasir disebut ikatan kovalen karena memliki unsur yang

sama yaitu terdapat SiO2. Selain itu, dalam reaksi polimerisasi semen, abu vulkanik,

dan pasir akan membentuk senyawa baru yang tidak akan membahayakan kualitas air.

Selain itu, molekul air di dalam bak bersifat kohesi yaitu saling tarik-menarik pada

molekul zat yang sama.

C. Kualitas Air Pada Bak Penampungan Air

Selain bermanfaat terhadap kekokohan dan kekedapan dinding, abu vulkanik juga

tidak berpengaruh terhadap kualitas air. Hal ini sesuai dengan percobaan yang peneliti

lakukan terhadap kualitas air sebelum dituangkan ke dalam bak dan sesudah dituangkan

selama 15 menit ke dalam bak dengan menggunakan lakmus merah, biru dan indikator

universal, tidak terjadi perubahan (layak dipakai). Bak yang digunakan adalah bak dengan

komposisi varabel C (1semen:2pasir:2abu vulkanik).

40

Tabel 4.3.1. Uji Kualitas Air

No Gambar Pembeda Air Sebelum Air Sesudah

1

Warna Air tidak berwarna Air tidak berwarna

2 Bau Tidak berbau Tidak berbau

3 pH 7 (netral) 7 (netral)

4

Lakmus biru=biru Lakmus biru=biru

5 Lakmus

merah=merah

Lakmus

merah=merah

6 Indikator

universal=7, hijau

Indikator

universal=7, hijau

7 Rasa Tidak berasa Tidak berasa

D. Cara Pembuatan Bak Penampungan Air dengan Abu Vulkanik

Pembuatan bak penampungan air dari abu vulkanik ini dengan cara mencampurkan

abu vulkanik ke dalam campuran semen dan pasir. Sebelum pembuatan dilakukan,

terlebih dahulu menguji kandungan silika pada abu vulkanik dengan AAS, untuk

menentukan kualitas abu vulkanik yang bagus, karena kandungan silika di dalam abu

vulkanik satu dengan yang lainnya tidak sama. Langkah-langkah pembuatan dinding

bangunan dengan abu vulkanik sebagai berikut:

1.

siapkan alat dan bahan.

2. Ayak pasir dan abu vulkanik terlebih dahulu agar lebih halus.

41

3.

tuangkan pasir, abu

vulkanik, dan semen (1:2:2) ke dalam wadah yang sudah disediakan.

4. tambahkan air dengan perbandingan 2:1 dan

diaduk hingga rata.

5. kemudian dicetak

dengan cetakan agar rapi.

6. lepaskan

cetakan bagian dalam dengan hati-hati.

42

7.

tunggu cetakan tersebut hingga kering dan mengeras (sekitar 1-2 hari), kemudian

lepaskan bagian luar cetakan.

Kerapatan dan kerataan dalam pembuatan sebuah bangunan sangat berpengaruh

terhadap kuat titik tekan suatu beton dan kekedapan air. Selain itu, penambahan air juga

berpengaruh terhadap tingkat kemudahan pekerjaannya (workbility). Makin cair adukan

maka makin mudah cara pengerjaannya sehingga semakin mudah untuk dipadatkan.

E. Kelebihan Hasil Penelitian dan Keterbatasan Penelitian

Kelebihan hasil penelitian ini adalah abu vulkanik dapat dimanfaatkan sebagai bahan

campuran pembuatan bak penampungan air yang kokoh dan kedap air untuk daerah

kekurangan air bersih dan daerah curah hujan rendah (arid). Selain itu, dapat

dimanfaatkan untuk bahan pembuatan bangunan terutama rumah agar dinding ruangan

tidak mudah basah dan berkerak, dan batako. Biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan

bak penampungan air hujan dengan menggunakan abu vulkanik akan jauh lebih murah

dibandingkan yang tidak menggunakan abu vulkanik, karena abu vulkanik dapat

menghemat semen. Selain itu, abu vulkanik tidak mempengaruhi kualitas air yang ada di

dalamnya.

Keterbatasan penelitian ini adalah pada pemilahan abu vulkanik dengan tanah,

sehingga sebelum pemakaian harus diayak terlebih dahulu. Selain itu, dalam proses

pengambilan abu vulkanik harus menunggu hingga Gunung Merapi mengalami erupsi.

F. Aplikasi Penelitian

Penilitian ini dapat diaplikasikan dalam pembuatan:

- dinding-dinding rumah atau bangunan lainnya

- batako,

- bak mandi, dan

- bak penampungan air hujan.

43

Desain bak penampungan air hujan yang dapat diaplikasikan di daerah Lereng Merapi

sebagai mitigasi kekurangan air pada bencana Gunung Merapi meletus di Lereng Gunung

Merapi.

Gambar 4.6.1. Desain Bak Penampungan Air Hujan

2 meter2 m

eter

1.3

met

er

Air yang dapat ditampung oleh bak dengan ukuran 2m x 2m x 1,3 m adalah ± 5200 liter.

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk dindingnya (semen:pasir:abu vulkanik yaitu 1:2:2)

adalah

1. Batu bata (22cm x 11 cm x 5cm)

Luas bak depan dan belakang

2(2m x 1,3m) = 5,2 m2

Luas bak samping kanan dan kiri

2(1,78 x 1,3m) = 4,628 m2

Luas keseluruhan adalah 9,828 m2

Batu bata yang dibutuhkan dalam 1m2

adalah 70 buah, jadi 9,828m2 x 70 = 687,96

atau 688 batu bata.

2. Semen yang dibutuhkan dalam 1m2

adalah 11,5 kg, jadi 9,828m2 x 11,5 kg = 113,022

atau 114 kg.

3. Pasir yang dibutuhkan dalam 1m2

adalah 0,0215 m3, jadi 9,828m

2 x 0,0215 m

3 =

0,211302 m3

atau 0,22 m3.

4. Abu vulkanik yang dibutuhkan dalam 1m2

adalah 0,0215 m3, jadi 9,828m

2 x 0,0215m

3

= 0,211302 m3

atau 0,22 m3.

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk lantainya (semen:pasir:abu vulkanik yaitu 1:2:2)

adalah

1. Bagian bawahnya hanya plesteran tanpa batu bata dengan tebal 3cm memiliki volume

0,03m x 1,78m x 1,78m = 0,095 m3, semen yang dibutuhkan dalam 1m

3 adalah

11,38kg, jadi 0,095m3

x 11,38kg = 1,08 kg atau 1,1 kg.

44

2. Pasir yang dibutuhkan dalam 1m3

adalah 0,021m3, jadi 0,095m

3 x 0,021m

3 =

0,001995m3

atau 0,002 m3.

3. Abu vulkanik yang dibutuhkan dalam 1m3

adalah 0,021m3, jadi 0,095m

3 x 0,021m

3 =

0,001995m3

atau 0,002 m3.

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk plesteran kasar dengan tebal 2 cm (semen:pasir:abu

vulkanik yaitu 1:2:2) adalah

Luas penampang plesteran dinding bak luar: (2m x 1,3m)4= 10,4 m2

Luas penampang plesteran dinding dalam: 1,3m-0,03m=1,27m (1,27m x 1,78m)4=

9,04m2. Jumlah keduanya adalah 19,44m

2.

Luas penampang plesteran mulut bak depan-belakang: (0,15m x 2m)2= 0,6m2.

Luas penampang plesteran mulut bak samping kanan-kiri: 1,78m-0,04m= 1,74m

(1,74m x 0,15)2=0,522m2. Jumlah keduanya adalah 1,122m

2. Jadi, luas penampang

plesterannya 20,562m2, sehingga volumenya 20,562m

2 x 0,02m= 0,41124m

3.

1. Semen yang dibutuhkan dalam 1m3 adalah 8,68 kg, maka 0,41124m

3 x 8,68 kg=

3,57kg.

2. Pasir yang dibutuhkan dalam 1m3 adalah 0,014m

3, maka 0,41124m

3 x 0,014m

3=

0,00575736m3.

3. Abu vulkanik yang dibutuhkan dalam 1m3 adalah 0,014m

3, maka 0,41124m

3 x

0,014m3= 0,00575736m

3.

45

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

1. Persentase kandungan silika pada abu vulkanik dari Gunung Merapi adalah sekitar

57% sampai 58%.

2. Penggunaan abu vulkanik berpengaruh terhadap kekokohan dan kekedapan dinding.

Hal ini ditunjukkan dari penelitian yang peneliti lakukan, diantaranya yaitu:

a. Hukum Archimedes disubtituskan ke dalam rumus tekanan untuk menghitung

tekanan yang dialami oleh setiap bak penelitian.

b. Teori kontinuitas digunakan untuk menghitung berapa kecepatan air merembes

dinding dalam waktu 64800 sekon, apabila debit air semakin kecil maka air yang

merembes semakin sedikit, menandakan pori-porinya sedikit. Hal ini dikarenakan,

ikatan molekul abu vulkanik dengan molekul pasir dan semen adalah ikatan

kovalen dengan reaksi polimerisasi, sehingga dinding memiliki sedikit pori-pori.

3. Penggunaan silika pada abu vulkanik dalam pembuatan bak air tidak berbahaya bagi

kesehatan, dalam hal ini adalah kualitas airnya.

4. Pembuatan dinding yang kuat akan tekanan dan kedap air dapat dilakukan dengan cara

menambahkan komposisi variabel C dengan perbandingan semen:pasir:abu vulkanik

adalah 1:2:2, atau setara dengan 400 gr semen, 808 gr abu vulkanik, dan 954 gr pasir.

B. Saran

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan abu vulkanik di bidang

lain.

2. Perlu adanya tindakan langsung dari masyarakat terhadap pemanfaatan abu vulkanik

untuk bangunan yang kedap air dan kokoh.

3. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai kandungan silika pada abu vulkanik.

46

DAFTAR PUSTAKA

Ajiraga. 2008. “AAS Atomic Absorption Spectrophotometer”.

http://ajiraga.blogspot.com/2008/11/atomic-absorption-spectrofotometer-aas.html.

Diakses pada tanggal 23 Desember 2010 pukul 7:45 WIB di warnet SMA


Anonim, 1990, Spesifikasi Beton Bertulang Kedap Air, (SK SNI S-36-1990-03), DPU

Yayasan LPMB, Bandung.

Anshory, Irfan. 1997. Acuan Pelajaran KIMIA SMU 3. Jakarta: Erlangga.

Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum. 2008. Metode Pengujian

Kuat Tekan Beton SNI 03-1974-1990 dalam Buku Bahan Konstruksi Bangunan dan

Rekayasa Sipi SNI ABSTRAK.

BPPTK. 2010. Hasil Analisis Kandungan Silika Abu Vulkanik Merapi. Yogyakarta: BPPTK.

C. Welz, M. Sperling (1999), Spektrometri Serapan Atom, Wiley-VCH, Weinheim, Jerman,

Daintith, John (ed.). 1990. Oxford KAMUS LENGKAP KIMIA, Edisi Baru. Jakarta: Erlangga.

Diakses dari laman http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/14212/1/09E00757.pdf 15

Desember 2010 pukul 19:00 WIB di rumah peneliti.

Diakses dari laman

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai

Ekonomi pada hari Jumat, 9 Desember 2010 16.25 WIB di rumah peneliti.

Diakses dari laman volcanoes.usgs.gov 15 Desember 2010 pukul 18:20 WIB di rumah

peneliti.

Diansah, Ronyar . 2010. “Apakah Silica Fume Itu?”.

http://ronymedia.wordpress.com/2010/05/26/apakah-silica-fume-itu/ Diakses pada

tanggal 15 Desember 2010 pukul 18:17 WIB di rumah peneliti.

Husin, Abdul Djamil. 2000. Kamus Fisika Bergambar. Jakarta: Erlangga.

ISBN 3-527-28571-7.

Kompas. 2010. “SISI LAIN LETUSAN MERAPI, Pasir dan Abu Vulkanik Bernilai

Ekonomi”.

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai.E

konomi Diakses pada tanggal 10 desember 2010 pukul 18:53 WIB di rumah peneliti.

Otomotif. 2010. “Bahaya Abu Vulkanik Gunung Merapi Terhadap Performa Mesin

Kendaraan” http://lifestyle.okezone.com/read/2010/11/02/195/388800/bahaya-abu-

vulkanik-gunung-merapi-terhadap-performa-mesin-kendaraan Diakses pada tanggal 10

Desember 2010 pukul 21:05 WIB di rumah peneliti.

http://ajiraga.blogspot.com/2008/11/atomic-absorption-spectrofotometer-aas.html

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/14212/1/09E00757.pdf

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai%20Ekonomi

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai%20Ekonomi

http://ronymedia.wordpress.com/2010/05/26/apakah-silica-fume-itu/

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/3527285717&prev=/search%3Fq%3DAAS%26hl%3Did%26sa%3DG%26prmd%3Divns&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhgMtfi4vX85b2IdjO01HL5O_QRzrw

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai.Ekonomi

http://sains.kompas.com/read/2010/11/08/06534541/Pasir.dan.Abu.Vulkanik.Bernilai.Ekonomi

http://lifestyle.okezone.com/read/2010/11/02/195/388800/bahaya-abu-vulkanik-gunung-merapi-terhadap-performa-mesin-kendaraan

http://lifestyle.okezone.com/read/2010/11/02/195/388800/bahaya-abu-vulkanik-gunung-merapi-terhadap-performa-mesin-kendaraan

47

Pdf.2008.“spektrofotometri-serapan-atom”.

http://mahboeb.files.wordpress.com/2008/04/spektrofotometri-serapan-atom.pdf

Diakses pada tanggal 28 Desember 2010 pukul 11:40 WIB di warnet SMA


Pecsok, Robert L, dkk. 1968. Modern Methods of Chemical Analysis. Jil.2. New York:

Library of Congress Cataloging in Publication Data.

Purba, Michael. 2007. KIMIA untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Ruang Hati. 2010. “Fakta Abu Vulkanik Lebih Berbahaya Dari Debu Biasa (Picture)”.

http://ruanghati.com/2010/11/07/fakta-abu-vulkanik-lebih-berbahaya-dari-debu-biasa-

picture/ Diakses pada tanggal 10 Desember 2010 pukul 20:55 WIB di rumah peneliti.

Suroso, AY, dkk. 2003. Ensiklopedi, Sains dan Kehidupan. Jakarta: tarity Samudra Berlian.

Suroso, H., 2001, Pemanfaatan Pasir Pantai Sebagai Bahan Agregat Halus Pada Beton,

Tesis S-2, Jurusan Tekni Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Tjokrodimuljo, K., 2004, Teknologi Beton, Buku Ajar, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Trisnamiati, Agusniar. 2000. KAMUS KIMIA BERGAMBAR. Jakarta: Erlangga.

W.J. Price, Analytic Atomic Absorption Spectometry, Heyden & Son, London, 1972.

Yaz, M. Ali. 2007. Fisika SMA Kelas XI. Bogor: Quadra.

Yolanda, A., 2003, Pengaruh Jumlah Semen dan Faktor Air Semen Terhadap Nilai Slump

dan Kuat Tekan Beton dengan Agregat Batu Pecah, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

http://mahboeb.files.wordpress.com/2008/04/spektrofotometri-serapan-atom.pdf

http://ruanghati.com/2010/11/07/fakta-abu-vulkanik-lebih-berbahaya-dari-debu-biasa-picture/



48

LAMPIRAN

A. Foto-foto Penelitian

Alat dan bahan pembuatan bak

Hasil cetakan

49

Tempat pengambilan abu

vulkanik di cangkringan

Alat AAS Lab Kimia Analitik Dasar

UGM

Perbedaan 3 sampel abu

vulkanik

Penampang microcopis abu

vulkanik

Uji perembesan air

Lab. Teknik Struktur UGM

50

Hasil pencetakan

Pengukuran kubus beton sebelum diuji

Tranducer

Perendaman kubus beton Alat & bahan

pembuatan kubus beton

51

Uji kuat tekan beton

Uji kualitas air

Fakta dinding berkerak

52

B. Anggaran Penelitian

REVISI RANCANGAN ANGGARAN 1

No Kegiatan Alat dan Bahan Biaya (Rp)

1 Pembelian 2 sak semen @ Rp 80.000,- 160.000,-

2 4 sak pasir @ Rp 50.000,- 200.000,-

3 1 sak labur/gamping 50.000,-

4 1 sak abu vulkanik

5 100 biji @ Rp 700,- 70.000,-

6 1 pengayak pasir 10.000,-

7 2 ember 20.000,-

8 2 pengaduk/cetok 10.000,-

9 Sewa alat uji ketahanan 4 variabel @ Rp 100.000,- 400.000,-

10 Pembuatan KIR 5 eksemplar @ Rp 10.000,- 50.000,-

11 Pembuatan proposal 3 eksemplar @ Rp 8.000,- 24.000,-

Jumlah 994.000,-

53

REVISI RANCANGAN ANGGARAN 2

No Kegiatan Alat dan Bahan Biaya (Rp)

1 Pembelian 2 sak semen @ Rp 70.000,- 140.000,-

2 4 sak pasir @ Rp 50.000,- 200.000,-

3 1 sak labur/gamping 50.000,-

4 1 sak abu vulkanik

5 100 biji @ Rp 700,- 70.000,-

6 1 pengayak pasir 10.000,-

7 2 ember 20.000,-

8 2 pengaduk/cetok 10.000,-

9 Sewa alat uji ketahanan 4 variabel @ Rp 50.000,- 200.000,-

10 Pembuatan KIR 5 eksemplar @ Rp 10.000,- 50.000,-

11 Pembuatan laporan 5 eksemplar @ Rp 10.000,- 50.000,-

12 Dokumentasi penelitian 50.000,

Jumlah 850.000,-

54

C. Biodata Peneliti

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Curriculum Vitae

Data Pribadi / Personal Details

Nama / Name : Febrianti Silviana Dewi

Alamat / Address : Perum GKPN No.4 Rt 01 Rw 38 Ketandanbaru,

Banguntapan, Bantul

Kode Post / Postal Code : 55198

Nomor Telepon / Phone : 087739161195

Email : [email protected]

Jenis Kelamin / Gender : Perempuan

Tempat Kelahiran / Place of Birth : Kulon Progo

Tanggal Kelahiran / Date of Birth : 7 Februari 1994

Nama Orang tua / Parents : Ir. Anang Indriarto

Warga Negara / Nationality : Indonesia

Agama / Religion : Islam

Sekolah / School : SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta

Prestasi / Achievement : - Juara harapan 3 Lomba Menulis Cerpen

Radar Jogja Tingkat Regional.

- Grand Finalis 10 Besar Lomba Essay Inggris

Hukum UII Tigkat DIY-Jateng.

- Juara 3 KIR Lalulintas, AHM Best Student

Tingkat Regional.

- Nominalis KIR Lalulintas, AHM Best Student

Tingkat Nasional.


55

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Curriculum Vitae

Data Pribadi / Personal Details

Nama / Name : Muhammad Hasan Habib

Alamat / Address : Jalan Jogokariyan No.56 Yogyakarta

Kode Post / Postal Code : 55143

Nomor Telepon / Phone : 085725752475

Email : [email protected]

Jenis Kelamin / Gender : Laki-laki

Tempat Kelahiran / Place of Birth : Yogyakarta

Tanggal Kelahiran / Date of Birth : 8 Januari 1994

Nama Orang tua / Parents : Muhammad Ichsan

Warga Negara / Nationality : Indonesia

Agama / Religion : Islam

Sekolah / School : SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta


Gatutkaca analisis kekedapan air dengan hukum archimedes

Education

Transcript of Gatutkaca analisis kekedapan air dengan hukum archimedes