KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya

terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikanmakalah

mata kuliah "KIMIA DASAR". Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada

Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-qur’an

dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.

Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Kimia Dasar di program studi

teknik lingkungan Fakultas teknik pada Universitas Lamongan. Selanjutnya penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dra.Khairat,Msi selaku

dosen pembimbing mata kuliah Kimia Dasar dan kepada segenap pihak yang telah

memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari laporan ini, baik dari

materi maupun teknik penyajiannya, mengingat kurangnya pengetahuan dan pengalaman

penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Bandung, 3 Oktober 2013

Penulis

DAFTAR ISI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Selama tahun terakhir beton polimer menjadi pilihan yang baik dalam aplikasi teknik

sipil karena kekuatan, perbaikan yang cepat dan daya tahan yang tinggi bila dibandingkan

dengan beton semen biasa. Banyak dari ini diproduksi menggunakan epoksi dan resin

poliester. Di Amerika Selatan, pengetahuan tentang sifat dan metode produksi bahan-bahan

dan pasar untuk senyawa ini sangat terbaas dan hampir tidak ada, mungkin karena biaya

tinggi yang terkait dengan beton polimer jika dibandingkan dengan bahan konvensional.

Potensi yang besar dari serat yang mempunyai performa tinggi berhasil dieksploitasi

dalam komposit polimer konvensional belum banyak digunakan dalam beton polimer.

Namun , penguatan serat beton polimer bukanlah konsep baru, potongan serat gelas telah

diterapkan pada komposit polimer untuk meningkatkan kekuatan dan mengendalikan retak.

Karakteristik kegagalan komposit polimer dalam hal konstituen, beberapa upaya telah

dilakukan untuk penggunaan yang efisien.

Mode I jenis patah sesuai dengan kondisi pembebanan dipertimbangkan di sebagian

besar penelitian yang dilakukan dalam mekanika fraktur. Namun, ada terjadi retak acak

dalam kondisi beban umum.

Dalam makalah ini, sifat patahan epoksi polimer beton dan beton polimer diperkuat

serat diuji dengan uji tekuk tiga poin setelah terpapar kondisi cuaca yang berbeda. Polimer

beton terdiri dari campuran agregat dicampur dengan resin polimer dalam proporsi yang

sesuai yang sebelumnya telah dipelajari dan digunakan dalam memperbaiki atau

membangun lapisan atau bagian dalam struktur beton bertulang dengan daktilitas tinggi.

1.2 Tujuan

Makalah ini disusun dengan tujuan untuk memberikan suatu gambaran, penjelasan

yang lebih detail mengenai aplikasi dari kimia polimer.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah molekul besar

yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan-

kesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer.

Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat

besar. Sebagai contoh, polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata massa molekul

mendekati 300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan sifat sangat

berbeda dari polimer bermassa molekul rendah, sekalipun susunan kedua jenis polimer itu

sama.

polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat

yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun biasanya merupakan

organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer inorganik. Contoh terkenal dari

polimer adalah plastik dan DNA.

Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer

sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan

yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama

beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuahpolisakarida yang terjadi secara

alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam

nukleat memainkan peranan penting dalam proses biologi.

Polimer mempunyai daya rekat (adhesive) yang tinggi. Oleh karena itu mulai

digunakan dalam rekayasa sipil. Kemampuan polimer sebagai polimer perekat ini

merupakan dasar dari penggunaan polimer sebagai matriks dalam beton yang dapat

menggantikan fungsi semen, atau sebagai mortar yang dapat dikembangkan untuk bahan

perbaikan struktur beton. Penggunaan polimer sebagai matriks ditujukan untuk

menghasilkan material beton yang lebih kedap air, dimana rekatan atar butir agregatnya

sangat kuat. Selain itu penggunaan polimer sebagai matriks juga ditujukan untuk mencari

material yang lebih tahan terhadap korosi, serta mempunyai kuat tekan dan kuat tarik

tinggi.

Penggunaan polimer dalam beton dikelompokkan kedalam jenis berikut :

1. Beton Polimer Semen (Polymer Cement Concrete, PCC)

Pada pembuatan beton polimer semen ini, monomer bersama-sama dengan semen

berfungsi sebagai matriks pengikat dalam campuran beton. Monomer terlebih dahulu

ditambahkan ke dalam semen sebelum semen dicampurkan dalam bahan susun agregat

lainnya. Mengerasnya monomer menjadi polimer secara organik terjadi bersamaan dengan

mengerasnya pasta semen secara anorganik. Akibatnya sebagian pori-pori beton akan terisi

oleh bahan polimer. Jumlah polimer yang dibutuhkan pada pembuatan polymer cement

concrete kurang dari 30% berat total bahan susun beton. Perbandingan berat polimer

dengan pasta semen berkisar antara 15-50%. Dengan komposisi ini pori-pori beton berkisar

antara 10-20% isi total beton.

2. Polimer Impregnated Concrete ( PIC )

Pembuatan polymer impregnated concrete bertujuan untuk menghaslkan beton dengan

porositas yang rendah. Beton yang digunakan untuk polymer impregnated concrete, tidak

memerlukan kriteria campuran yang khusus. Seluruh jenis agregat, semen dan bahan

campuran lain, yang sudah biasa digunakan pada pembuatan beton biasa, bisa digunakan

untuk polymer impregnated concrete, monomer diresapkan kedalam pori-pori beton yang

telah mengeras. Kemudian melalui proses pemanasan atau radiasi, monomer tersebut

mengeras menjadi polimer. Untuk pembuatan polymer impregnated concrete ini

dibutuhkan muatan polimer berkisar antara 3-8% berat total bahan susun beton.

Perbandingan berat polimer dengan pasta semen berkisar antara 5-15%. Komposisi ini

menghasilkan porositas antara 3-5% isi beton.

3. Beton Polimer ( Polymer, PC)

Polymer concrete merupakan jenis beton polimer yang paling berbeda dengan jenis

lainnya. Pembuatan beton polimer ini tidak menggunakan semen Portland, walaupun

semen Portland sudah biasa digunakan sebagai agregat ataupun sebagai filler pada

pembuatan beton biasa. Bahan pengikat (matriks) yang digunakan untuk pembuatan beton

polimer ini adalah bahan polimer. Pada proses pembuatannya, monomer dicampurkan

langsung dengan bahan susun lainnya. Proses pengerasan monomer dapat terjadi melalui

dua cara yaitu dengan cara polimerisasi dan polikondensasi. Pada pembuatan polymer

concrete, jumlah polimer yang digunakan berkisar antara 6-20% dari berat susut beton.

Porositasnya cukup kecil, biasanya kurang dari 5% isi beton.

BAB III

METODE

3.1 Prosedur Eksperimetal

Dalam penelitian tes studi dilakukan pada Polimer balok beton dengan ciri khas

fraktur epoksi dan poliester polimer beton diperkuat dengan serat kaca . Mengingat

penelitian sebelumnya , di mana konten resin dan jenis agregat dipelajari, komposisi

terbaik adalah 20% dari resin dan 80 % agregat massa, isi resin adalah faktor terbesar

pengaruh pada karakteristik. Menganalisis efek utama dan interaksi formulasi optimum .

Komponen bahan PC adalah pasir pengecoran yang terdiri dari pasir silika, yang dirancang

oleh SP55, digunakan dalam industri pengecoran, dengan granulometry seragam, dan

diameter rata-rata 245 m ¹. Resin poliester yang digunakan untuk melakukan penelitian ini

adalah S226E Neste , resin poliester tak jenuh orthophtalic diencerkan dalam 44 % stirena

dengan kekuatan lentur dari 119 MPa .

Sistem resin dipercepat oleh produsen dan inisiator digunakan pada resin ini metil

etil keton peroksida MEKP (2% massa). Sistem resin epoksi yang digunakan adalah

EPOSIL 551 SILICEM berdasarkan eter diglisidil bisphenol A dan amina pengeras alifatik

, dengan rasio campuran maksimum hardener 2:1, dengan viskositas rendah ( 500-600 MPa

s ) dan kekuatan lentur dari 70 § 5 MPa , yang klaster pasir , memberikan kekuatan tinggi

dan kohesi .

Potongan serat E-glass digunakan sebagai penguatan sistem PC. Potongan serat

kaca diberikan oleh PPG tanpa ukuran dan direndam dalam 2% larutan A174 silan. Agen

penghubung (couping agent) silan (°-methacryloxypropyltrimethoxysilane) dimasukkan ke

PC dengan pretreatment serat kaca. Kelompok trimetoksi mengalami hidrolisis dalam

larutan air dan gugus hidroksil yang kemudian tersedia untuk membentuk band oxane ke

pasir dan permukaan kaca serat. Serat dicampur dalam campuran beton polimer dengan 1%

dari fiber glass dari berat total, dan serat yang digunakan adalah 6 mm panjang.

Semua formulasi pengikat yang berbeda dan proporsi campuran yang dicampur dan

dibentuk dalam spesimen prismatik, menurut RILEM TC-113/PC2 [11] spesifikasi.

Spesimen beton polimer dipadatkan dalam cetakan baja dimensi 30 mm x 60 mm x 600

mm, kemudian dipotong menurut ukuran akhir sesuai RILEM. Spesimen awalnya

didiamkan pada suhu kamar selama 24 jam. Epoxy spesimen setelah didiamkan selama 7

jam pada 60˚ C sedangkan spesimen poliester yang pasca-diawetkan selama 4 jam pada

suhu 80˚C. Sampel yang berlekuk menggunakan 2 mm berlian melihat kedalaman 20 mm.

Sampel PC diuji menggunakan mesin Instron dengan kecepatan silang kepala 0,5 mm /

menit.

Ujung celah perpindahan (CMOD) diukur dengan menggunakan pengukur COD

dijepitkan ke bagian bawah balok dan diadakan di posisi oleh dua 1,5 mm (H0) tepi pisau

baja terpaku pada spesimen. Dalam tes ini, hubungan a0 = W 1 = 4 1 = 3. Pendekatan ini

sama seperti yang diusulkan dalam [9] (lihat Gambar. 1).

3.2 Patahan mekanika tes

Tes dilakukan dalam rangka mengevaluasi KIC, dengan dua metode fraktur

parameter dijelaskan dalam laporan RILEMs [8, 9] dan J terpisahkan. Untuk menghitung

KIC, efektif kritis retak panjang a1, yang a0 + pertumbuhan retak stabil pada beban

puncak, harus ditentukan terlebih dahulu. Untuk memperoleh nilai a1 persamaan berikut

harus diselesaikan

E=6 Sa 1V 1 ( α1 )

Cu W 2 B (1)

dimana S adalah pemuatan rentang spesimen, H0 adalah ketebalan pemegang pengukur

klip, W dan B adalah kedalaman dan lebar balok, masing-masing, Cu adalah kepatuhan

bongkar pada beban puncak yang diasumsikan sama dengan kepatuhan bongkar di sekitar

95% dari beban puncak di postpeak tahap V1 (α) adalah

V 1 (α )=0.76−2.28 α+3.78 α 2−2.04 α3+ 0.66(1−α )❑2 (2)

Dan a1adalah

α 1=(a1+H0 )(W +H 0 )

(3)

Nilai dari faktor intensitas tegangan kritis, KIc, kemudian dihitung dengan menggunakan

K IC=3 PmaxS

2 BW√π a1 F (α ) (4)

dimana Pmax adalah beban puncak, a1 adalah efektif panjang retak kritis dan F (α) diberikan

oleh

F ( α )= 1√π

1.99−α (1−α ) (2.15−3.93α+2.7α2 )(1+2α ) (1−α )3/2 (5)

Dimana

α=α 1

W(6)

3.3 Penentuan JIC

Metode J-integral dapat diterapkan untuk menemukan fraktur ketangguhan dari bahan

elastis nonlinier [10]. Metode ini didasarkan pada penentuan perubahan energi potensial

ketika retak memanjang. Artinya,

J=−1B

dUda

(7)

Dimana B adalah lebar spesimen, U adalah energi potensial, dan adalah panjang retak. Jika

sistem polimer diasumsikan bahan elastis linier, faktor intensitas tegangan dapat dikonversi

ke tingkat pelepasan energi regangan. Untuk bahan elastis linier, laju pelepasan energi

regangan sama dengan J integral, yang dapat diselesaikan kira-kira ke JI sebagai berikut,

J=(1−v2 )

EK Ic

2 (8)

Dimana v adalah rasio Poisson dan E adalah modulus lentur material. Diselesaikan J-

integral nilai dihitung dengan menggunakan persamaan di atas dan hasilnya disajikan dari

tabel 1 sampai 4.

BAB IV

HASIL DAN DISKUSI

Hasil tes tiga titik disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1: Kaca serat polimer uji fraktur beton

Tabel 1: Hasil tes poliester polimer beton

Specimens

KIC

(MPap )

JIC

(N/m)m

POLY1 1.217 125.454

POLY2 1.241 130.451

POLY3 1.445 176.864

POLY4 1.186 119.144

POLY5 1.098 102.119

Average 1.237 130.806

St.Dev 0.12806366 27.794526

COV 10.3494146 21.35233

CI (95%) 0.13441643 29.624506

Tabel 1 menampilkan hasil pengujian dari beton tanpa diperkuat dengan serat

polimer poliester. Kaca serat beton yang diperkuat poliester polimer disajikan dalam tabel

2.

Tabel 2: Hasil pengujian kaca serat beton yang diperkuat polimer poliester

Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m

FVP1 1.471 184.374

FVP2 1.538 201.552

FVP3 1.501 191.971

FVP4 1.423 172.538

FVP5 1.372 160.392

Average 1.461 182.165

St.Dev 0.06518052 16.1526758

COV 4.46136335 8.86703831

CI (95%) 0.06841389 16.9539512

Tabel 3 merupakan hasil pengujian, Stress Intensity Factor (KIC (MPa√m)) dan J

Integral dari epoxy tanpa diperkuat dengan beton polimer. Kaca serat diperkuat polimer

epoxy beton hasil pengujian disajikan dalam tabel 4.

Tabel 3: Hasil pengujian epoxy polimer beton

Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m

EPOXY1 2.401 534.821

EPOXY2 2.039 385.708

EPOXY3 2.207 451.886

EPOXY4 2.214 454.757

EPOXY5 2.323 500.636

Average 2.237 465.562

St.Dev 0.13686197 56.3636338

COV 6.11865049 12.1065899

CI (95%) 0.1436512 59.1596282

Tabel 4: Hasil pengujian kaca serat diperkuat polimer epoxy beton

Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m

FVE1 2.379 550.320

FVE2 2.576 645.236

FVE3 2.437 577.481

FVE4 2.340 532.425

FVE5 2.294 511.698

Average 2.405 566.710

St.Dev 0.10895733 59.116068

COV 4.53007364 10.4314496

CI (95%) 0.11436231 62.0486006

Gambar 2. Menampilkan beban-membongkar pengujian hasil tanpa diperkuat dengan

beton polimer poliester.

Gambar 2: Hasil uji pondasi beton tanpa perkuatan polimer poliester

Gambar 3 menunjukkan uji siklik diperkuat serat gelas polimer beton

Gambar 3: polimer poliester hasil uji beton serat kaca

Gambar 4 menampilkan beban vs pengujian CMOD hasil tanpa diperkuat dengan beton

polimer epoksi

Gambar 4: Hasil uji pondasi beton tanpa perkuatan epoxy polimer

Gambar 5 menunjukkan uji siklik dari fiber glass epoxy polimer beton

Gambar 5: epoxy polimer hasil uji beton serat kaca

Secara jelas , dapat dianalisis dari hasil tes, bahwa penguatan serat meningkatkan

ketangguhan retak beton polimer. Faktor intensitas tekanan kaca sistem diperkuat serat

adalah 18,1% dan integral J meningkat 39,3% ketika sistem poliester digunakan sebagai

pengikat.

Menerapkan analogi yang sama, ketika serat gelas memperkuat sistem resin epoxy

peningkatan ketangguhan patah adalah 7,5% dan 21,7% diamati dengan kecendrungan

peningkatannya untuk integral J.

Pondasi tanpa perkuatan beton polimer epoxy memiliki ketangguhan patah tinggi

daripada polyester 80% dan serat kaca diterapkan pada campuran 64,6% diamati dengan

kecendrungan peningkatannya. Hasil integral J bahkan lebih tinggi, 255,9% untuk polimer

tanpa tulangan beton dan 211,1% untuk serat kaca yang diperkuat beton polimer epoxy bila

dibandingkan dengan serat gelas polyester beton polimer.

Serat perkuatan telah digunakan oleh industri konstruksi selama dekade terakhir

memperkuat struktur beton. Polimer beton merupakan bahan terakhir dan membuktikan

bahwa polimer beton adalah pilihan yang baik daripada beton semen biasa untuk aplikasi

tertentu. Seperti yang terjadi dengan semen biasa yang dipearkuat dengan serat gelas

meningkatkan fraktur ketangguhan beton polimer.

BAB V

KESIMPULAN

Faktor-faktor seperti variabilitas material (polimer, agregat, promotor, inisiator),

tingkat kepadatan dan kondisi pengawetan akan mempengaruhi sifat PC.

Parameter fraktur yang berbeda dihitung untuk mengevaluasi penerapan metode yang

diusulkan oleh RILEM dan Shah dan Carpinteri , dan dalam beton polimer polos dan

diperkuat.

Seperti yang diharapkan penggunaan penguat serat kaca meningkatkan parameter

fraktur seperti faktor intensitas tegangan, KIc. Kecenderungan kenaikan diamati dalam

penelitian ini adalah lebih tinggi pada beton polimer poliester dibandingkan dengan

beton polimer epoxy.

Seperti diamati dalam daya patah, hasil integral J lebih tinggi dalam PC poliester

dibandingkan yang epoxy. Kaca serat meningkatkan ketangguhan retak beton polimer

dengan kedua pengikat menghasilkan penguatan yang lebih baik dalam sistem

poliester resin daripada di epoxy resin.

Menurut studi sebelumnya dan seperti yang diharapkan karena lebih baik dilakukan

dari resin epoksi, hasil yang beton polimer ketika resin epoksi digunakan sebagai

pengikat secara jelas lebih tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Budiman. 2011. All About Polymer Of Concrete. Diakses pada 3 Oktober 2013.

http://henggarrisa.wordpress.com/2011/10/16/all-about-polymer-for-concrete/

J.M.L. Reis. 2007. Fracture toughness of fiber reinforced polymer concrete. Penerjemah

Sayyidatun Nisa. Brazil: Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering

Syaju, H. 2013. Makalah Kimia Polimer. Diakses pada 3 Oktober 2013.

http://polimerkesehatan.blogspot.com/