PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI … · SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits...
Transcript of PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI … · SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI
(Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN
ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH
DI KABUPATEN KARANGANYAR
Disusun Oleh :
FENY INDRARINI WULANDARI
M0206080
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
April, 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I
Drs. Harjana, M.Si., Ph.D.
NIP. 19590725 198601 1 001
Pembimbing II
Utari, S.Si., M.Si.
NIP. 19701206 200003 2 001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :
Hari : Senin
Tanggal : 18 April 2011
Anggota Tim Penguji :
1. Drs. Usman Santosa, M.S.
(.............................................)
NIP. 19510407 197503 1 003
2. Drs. Hery Purwanto, M.Sc.
NIP. 19590518 198703 1 002
(.............................................)
Disahkan oleh
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Ketua Jurusan Fisika,
Drs. Harjana, M.Si, Ph.D
NIP. 19590725 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH
PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI (Tectona Grandits L.f),
PADA PADUAN TANAH LIAT DAN ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS
BATU BATA MERAH DI KABUPATEN KARANGANYAR” belum pernah
diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan
sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah dipublikasikan oleh orang lain,
kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka.
Surakarta, April 2011
Feny Indrarini Wulandari
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK GERGAJI KAYU JATI
(Tectona Grandits L.f), PADA PADUAN TANAH LIAT DAN
ABU SAMPAH TERHADAP KUALITAS BATU BATA MERAH
DI KABUPATEN KARANGANYAR
FENY INDRARINI WULANDARI
Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Universitas Sebelas Maret
Abstrak
Batu bata merah merupakan salah satu bahan bangunan yang terbuat dari tanah
liat dengan atau tanpa bahan campuran yang dibakar pada suhu tinggi hingga
tidak hancur jika direndam dalam air. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai
konduktivitas termal dan menentukan nilai kuat tekan pada batu bata merah dengan
campuran serbuk gergaji. Di mana bahan utama abu sampah dan tanah liat dicampur
secara homogen dengan komposisi 15%:85% dengan variasi campuran serbuk gergaji
5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%. Dari hasil uji konduktivitas termal didapat bahwa nilai
konduktivitas termal maximum ada pada saat persentase campuran serbuk gergaji 5%
yaitu (0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06±0,01).10
-4 kcal/ms
0C. Dari hasil uji kuat
dari 59,8 N/mm2 sampai 36,3 N/mm
2 menyebabkan penurunan kuat tekan. Di mana
semakin besar persentase serbuk gergaji maka kuat tekannya semakin kecil.
Kata kunci: Abu sampah, serbuk gergaji, konduktivitas termal, dan kuat tekan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
EFFECT OF ADDITION OF SAW DUST TEAK (Tectona grandits L.f) IN THE
BLENDING OF CLAY AND ASH TRASH TOWARD BRICK RED QUALITY
IN THE DISTRICT KARANGANYAR
FENY INDRARINI WULANDARI
Departement of Physics. Mathematics and Natural Sciences Faculty.
University Eleven March
ABSTRACT
Red brick is one of building materials made of clay mixed with or without the material
being burned at high temperatures up to not be destroyed if submerged in water. This
study aims of this research were to determine thermal conductivity value and
determines compressive strength value at red brick with sawdust mixture. The main
material of red brick, ash trash and clay, were mingled homogeneously with
composition 15%:85% with various sawdust mixture 5%,10%,15%,20% and 25%.
The result of thermal conductivity research shows that maximum thermal conductivity
value was at the time of sawdust mixture persentage 5% (0,24±0,01) kcal/m jamoC or
(0,06±0,01)10-4
kcal/msoC. The result of compressive strength research shows that of
59.8 N/mm2 to 36.3 N/mm
2 because degradation of compressive strength. When ever
greater of sawdust persentage hence the compressive strength was become smaller.
Keywords: ash trash, sawdust, thermal conductivity, and compressive strength.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
MOTTO
^ Dengan ilmu kehidupan menjadi mudah.
Dengan seni kehidupan menjadi indah.
Dan dengan agama hidup menjadi terarah dan bermakna.
(H.A. Mukti Ali).
^ Orang bijaksana merasa girang dapat berbuat kebaikan kepada
orang lain, sebab memberi dan berbuat baik adalah tanda
keagungan budi, sedang menerima itu tanda kerendahan hati.
(Aris toteles).
^ Jangan pernah menyerah selagi kita masih bisa berusaha.
(Penulis).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Tulisan ini kupersembahkan untuk orang-orang yang begitu aku sayangi: Ibu dan bapakku yang senantiasa memberikan doa, semangat dan kasih sayangnya
Kakakku (Mey Prihandani Wulandari dan Mawan Akhir Riwanto)
Adikku Rizki Romadhoni Arbi dan seluruh keluarga besarku
My Soulmate yang senantiasa menemani, yang selalu memberi dukungan dan semangat
Almamater UNS FMIPA Fisika dan Semua teman-teman di Fisika’06
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirrobil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis bisa
menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
Program S1 Jurusan Fisika FMIPA Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan
dorongan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih
dan penghargaan setulusnya kepada:
1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Drs. Harjana, M.Si., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Fisika yang telah
memberikan ijin penelitian sekaligus selaku Pembimbing I atas waktu, bimbingan
dan segala dukungannya serta kesabarannya bagi penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3. Ibu Utari, S.Si., M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan ijin
dalam penyusunan skripsi sekaligus selaku Pembimbing II atas waktu, bimbingan
serta dukungannya bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Tim Skripsi Jurusan Fisika atas waktu, bimbingan, nasehat dan ilmunya bagi
penulis selama ini.
5. Bapak Drs. Usman Santosa, M.S., dan Bapak Drs. Hery Purwanto, M.Sc., selaku
penguji tugas akhir, atas masukan dan kerelaan waktu yang diberikan untuk
menguji.
6. Bapak dan Ibu dosen serta staff di Jurusan Fisika FMIPA UNS.
7. Keluarga besar UPT Laboratorium Pusat FMIPA UNS, terkhusus teknisi dan
administrasi Sub Laboratorium Fisika yang banyak membantu dalam proses
pengerjaan skripsi dan memberikan kemudahan dalam pemakaian alat percobaan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
8. Bapak dan Ibu tersayang yang senantiasa mendoakan yang terbaik serta
memberikan kasih sayang, nasehat dan dorongan serta semangat bagi penulis
dalam menyelesaikan skripsi.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan
dengan baik.
Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan dan bantuan
yang telah Anda berikan.
Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya
dan pembaca pada umumnya. Amin
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. ii
HALAMAN PERNYATAAN ................................................................. iii
HALAMAN ABSTRAK ......................................................................... iv
HALAMAN ABSTRACT ....................................................................... v
MOTTO .................................................................................................. vi
PERSEMBAHAN ................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ............................................................................. viii
DAFTAR ISI ........................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah ...................................................... 3
1.3. Batasan Masalah ............................................................ 3
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ......................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan .................................................... 4
BAB II DASAR TEORI
2.1. Batu Bata Merah ............................................................ 6
2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah ......... 6
2.1.1.1. Tanah Liat (Lempung) ......................... 6
2.1.2. Bahan Campuran................................................ 9
2.1.2.1. Abu Sampah ....................................... 9
2.1.2.2 Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f) . 10
2.2. Konduktivitas Termal .................................................... 11
2.3. Kuat Tekan .................................................................... 18
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................ 20
3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan .................................... 20
3.2.1. Alat Penelitian ................................................... 20
3.2.2. Bahan Penelitian ................................................ 21
3.2.2.1. Tanah Liat (Lempung) ......................... 21
3.2.2.2. Abu Sampah ........................................ . 21
3.2.2.3. Serbuk Gergaji .................................... . 21
3.2.2.4. Abu Sekam Padi ................................. . 21
3.2.2.5. Air ..................................................... . 21
3.3. Prosedur Penelitian ........................................................ 21
3.3.1. Tahap Persiapan ................................................. 21
3.3.2. Pembuatan Batu Bata Merah .............................. 22
3.3.3. Proses Pembakaran ............................................ 22
3.3.4. Pengujian Sampel .............................................. 23
3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal .......... 23
3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan.......................... 24
3.3.5. Diagram Kerja ................................................... 25
3.3.6. Pengambilan Data .............................................. 26
3.3.7. Pengolahan dan Analisa Data ............................. 26
3.3.7.1.Pengolahan Data untuk konduktivitas Termal 26
3.3.7.2.Pengolahan Data untuk Kuat Tekan ........ 27
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Kualitas Batu Bata Merah ............................. 28
4.1.1. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal ............... 28
4.1.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan ............................... 30
BAB V KESIMPULAN
5.1 Simpulan ....................................................................... 33
5.2. Saran ............................................................................. 33
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 34
LAMPIRAN ............................................................................................ 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a). Konduksi Termal pada dinding bidang ....................... 14
Gambar 2.1 (b). Konduksi Termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II
berluas penampang (A) sama dengan disusun secara seri. .. 14
Gambar 2.2 Penurunan temperatur pada permukaan kontak ................. 15
Gambar 2.3 Kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis; bahan
jenis I :A, B, C; bahan jenis II; D dan E ............................ 16
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 25
Gambar 4.1 Hubungan antara Komposisi sampel dan Nilai konduktivitas Termal
......................................................................................... 29
Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah ................................. 31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perkiraan Perubahan Tanah Liat Mentah setelah Proses Pembakaran 7
Tabel 2.2 Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78 9
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Kayu Jati ........................................................... 11
Tabel 2.4 Konduktivitas Termal, k ..................................................... 17
Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78) 19
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran. Hasil Pengujian Konduktivitas Termal dan Kuat Tekan .......... 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Pembangunan pada sektor perumahan dirasakan semakin meningkat
seiring dengan jumlah dan laju perkembangan penduduk. Kebutuhan akan
perumahan dapat terpenuhi dengan menyediakan bahan bangunan yang memenuhi
persyaratan teknis, mudah didapat, dan harganya murah sehingga dapat dijangkau
oleh masyarakat luas terutama bagi mereka yang berpenghasilan menengah ke
bawah.
Bahan bangunan yaitu semua bahan olahan yang mempunyai bentuk
beraturan dan ukuran tertentu yang digunakan sebagai bahan untuk membuat
elemen bangunan. Elemen bangunan merupakan suatu bagian fungsional dari
suatu bangunan yang terbuat dari bahan bangunan atau komponen bangunan yang
merupakan bagian dari suatu bangunan, seperti lantai, atap, maupun dinding (SK
SNI S-02-1989-F).
Dinding merupakan salah satu struktur bangunan yang berfungsi untuk
melindungi penghuni dari serangan binatang buas, angin, maupun hujan (cuaca).
Pembuatan dinding biasanya menggunakan batu bata merah, batako, papan, atau
triplek. Dinding pasangan batu bata merah adalah bahan yang paling banyak
digunakan sebagai dinding luar bangunan atau dinding pembatas antara
ruangan yang satu dengan lainnya. Batu bata merah adalah batu buatan yang
terbuat dari tanah liat dengan atau tanpa bahan campuran, dikeringkan dengan
dijemur beberapa hari kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga mengeras
dan tidak hancur jika direndam dalam air.
Bahan mentah untuk membuat batu bata merah bisa menggunakan
bahan campuran dan tanpa bahan campuran tergantung dari keadaan tanah liat
yang dipakai. Bahan campuran yang sering dipakai, seperti pasir yang
berfungsi untuk mengurangi penyusutan dan mempermudah pengeringan; sekam
1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
padi, abu sekam dan serbuk gergaji untuk mempermudah proses pembakaran dan
sebagai pembentuk pori-pori batu bata merah.
Tanah liat merupakan bahan dasar dalam pembuatan batu bata merah
yang memiliki sifat plastis. Sifat plastis pada tanah liat sangat penting untuk
mempermudah dalam proses awal pembuatan batu bata merah. Apabila tanah liat
yang dipakai terlalu plastis, maka akan mengakibatkan batu bata merah yang
dibentuk mempunyai sifat kekuatan kering yang tinggi sehingga akan
mempengaruhi kekuatan, memperbesar penyusutan, dan mempengaruhi hasil
pembakaran batu bata merah yang sudah jadi.
Hasil penelitian yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya menunjukkan
bahwa persentase abu sampah dan tanah liat yang paling optimal dalam batu bata
adalah (15%:85%) (Romadhona Y, 2007).
Abu sampah organik adalah abu yang diperoleh dari hasil pembakaran
sampah organik. Sampah organik yaitu sampah yang terdiri dari bahan-bahan
penyusun tumbuhan dan hewan yang diambil dari alam, atau dihasilkan dari
kegiatan pertanian, perikanan atau yang lainnya. Sampah ini dengan mudah
diuraikan dalam proses alami, mudah hancur, serta mudah diolah. Sampah rumah
tangga sebagian besar sampah organik, termasuk sampah organik misalnya:
sampah dari dapur, sisa tepung, sayuran, kulit buah dan daun (Ari Suprihatin dan
Nisandi, 1999). Dalam hal ini peneliti menggunakan sampah organik dari daun
kering, sekam padi. Abu hasil pembakaran memiliki karakteristik seperti butirnya
halus/lembut, ringan, dan berwarna abu-abu kehitaman dengan kandungan unsur
silika (SiO2) sebanyak 4557 mg/kg (Balai Laboratorium Kesehatan, Semarang).
Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa,
lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori,
sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk
gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono Ali, 2007).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Dalam penelitian ini digunakan abu yang berasal dari sampah organik
dan juga serbuk gergaji sebagai bahan pengisi dalam pembuatan batu bata
sehingga dari segi pengelolaan lingkungan sosial juga memberikan dampak positif
yaitu pengurangan pencemaran. Selain itu dari segi ekomomi penggunaan abu
sampah organik dan serbuk gergaji juga diharapkan memberikan keuntungan
karena dapat mengurangi pembiayaan untuk pembelian bahan pengisi dalam
pembuatan batu bata (Petavratzi, E. & Wilson, S. 2007).
1.2. Perumusan Masalah
Dari uraian di atas, masalah yang akan dijawab pada penelitian ini
adalah bagaimana pengaruh penambahan serbuk gergaji pada paduan tanah liat
dan abu sampah terhadap kualitas batu bata merah ditinjau dari uji konduktivitas
termal, dan uji kuat tekan?
1.3. Batasan Masalah
Permasalahan pada penelitian ini dibatasi pada:
1. Bahan dasar pembuatan batu bata merah menggunakan tanah liat di Desa
Popongan Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar.
2. Pembuatan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah
liat dengan komposisi 15%:85%, kemudian bahan tersebut dicampur
dengan serbuk gergaji dengan persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%.
3. Ukuran cetakan pada uji konduktivitas termal berbentuk lingkaran
berdiameter 40mm, tebal 4mm dan tebal 2mm. Untuk ukuran cetakan
pada uji kuat tekan dengan panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal
55mm.
4. Pengujian yang dilakukan untuk menentukan kualitas batu bata merah
meliputi uji konduktivitas termal, dan uji kuat tekan.
5. Temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar 28oC
sampai 900oC dengan kecepatan pembakaran 135
oC/jam dan suhu
penahan 3 jam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan nilai konduktivitas termal bata merah dengan penambahan
serbuk gergaji.
2. Menentukan nilai kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk
gergaji.
1.5. Manfaat Penelitian
Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat:
1. Memberikan informasi bahwa abu sampah dan serbuk gergaji dapat
dimanfaatkan sebagai alternatif campuran dalam pembuatan batu bata
merah.
2. Dapat meningkatkan kualitas batu bata merah yang sesuai dengan NI-10
maupun SII-0021-78.
1.6. Sistematika Penulisan
Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I Merupakan bab pendahuluan, berisikan tentang latar belakang
penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, serta sistematika penulisan skripsi.
BAB II Dasar Teori, memaparkan teori dasar dari penelitian yang dilakukan,
meliputi pengertian dan pengenalan bahan serta uji yang akan di
lakukan. Uji yang di lakukan antara lain uji konduktivitas termal, dan
uji kuat tekan. Kemudian dijelaskan mengenai prinsip kerja benda
uji.
BAB III Metode Penelitian, membahas tentang tempat, waktu dan
pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang diperlukan, serta
langkah-langkah dalam penelitian.
BAB IV Hasil dan Pembahasan, berisi tentang hasil penelitian dan
analisa/pembahasan yang dibahas dengan acuan dasar teori yang
berkaitan dengan penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB V Penutup, berisi simpulan dari pembahasan di bab sebelumnya serta
saran guna pengembangan lebih lanjut untuk memperoleh batu bata
merah yang berkualitas sesuai dengan NI-10 maupun SII-0021-78.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Batu Bata Merah
Batu bata merah adalah unsur bangunan yang digunakan untuk membuat
suatu bangunan. Batu bata merah berasal dari tanah liat dengan atau tanpa
campuran bahan-bahan lain yang kemudian dibakar pada temperatur tinggi hingga
tidak dapat hancur lagi apabila direndam dalam air (NI-10 dan SII-0021-78).
2.1.1. Bahan-bahan Pembuatan Batu Bata Merah
2.1.1.1 Tanah Liat (Lempung)
Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan batu
bata merah. Tanah liat berasal dari peruraian batuan terutama batuan beku. Tanah
liat kebanyakan diambil dari permukaan tanah yang mengendap. Endapan tanah
liat sering juga terdapat dalam lapisan lain, sehingga proses pengambilannya
dengan cara membuat sumur-sumur. “Tanah liat yang dipergunakan dalam
pembuatan batu bata merah adalah bahan yang asalnya dari tanah porselin yang
telah bercampur dengan tepung pasir-kwart dan tepung oxid-besi (Fe2O3) dan
tepung kapur (CaCO3)” (Edi Widjojo Sutopo, Bhakti Probowo, 1977).
Bahan dasar pembuatan batu bata merah bersifat plastis, dimana tanah liat
akan mengembang bila terkena air dan terjadi penyusutan bila dalam keadaan
kering atau setelah proses pembakaran. Tanah liat sebagai bahan dasar pembuatan
batu bata merah mengalami proses pembakaran dengan temperatur yang tinggi
hingga mengeras seperti batu. Proses perubahan yang terjadi pada pembakaran
tanah liat pada temperatur diatas 800oC, terjadi perubahan-perubahan kristal dari
tanah liat dan mulai terbentuk bahan gelas yang akan mengisi pori-pori sehingga
batu bata merah menjadi padat dan keras (Hartono J.M.V, 1990).
Tanah liat yang dibakar akan mengalami perubahan warna sesuai dengan
zat-zat yang terkandung didalamnya. Warna tanah liat bermacam-macam
tergantung dari oxid-oxid logam yang tergantung dalam tanah liat seperti silika,
alumina, alkali, besi, kalsium, magnesium, dan karbon (Hartono J.M.V, 1990).
6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Senyawa-senyawa silika menghasilkan warna hijau, senyawa-senyawa
besi menghasilkan warna krem, kuning, merah, hitam dan coklat. Senyawa
magnesium menghasilkan warna coklat, dan senyawa karbon menghasilkan warna
biru, abu-abu, hijau atau coklat.
Perubahan warna batu bata merah dari keadaan mentah sampai setelah
dibakar biasanya sulit dipastikan. Berikut tabel perkiraan perubahan warna tanah
liat mentah setelah proses pembakaran.
Tabel 2.1 Perkiraan perubahan warna tanah liat mentah setelah proses
pembakaran (Hartono J.M.V, 1990).
Warna tanah liat mentah Kemungkinan perubahan warna
setelah dibakar
1. Merah
2. Kuning Tua
3. Coklat
4. Putih
5. Abu-abu atau hitam
6. Hijau
7. Merah, kuning, abu-abu tua
Merah atau coklat
Kuning tua, coklat, atau merah
Merah atau coklat
Putih atau putih kekuningan
Merah, kuning tua atau putih
Merah
Pertama merah lalu krem, kuning
tua atau kuning kehijauan pada saat
melebur
Proses terbentuknya mineral lempung di alam dapat dikelompokan
menjadi dua golongan menurut Hartono J.M.V, 1990 yaitu:
1. Proses hipogenik
Tempat terjadinya proses ini adalah di permukaan bumi karena pengaruh
uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia.
2. Proses epigenik
Tempat terjadinya proses ini adalah di atas permukaan bumi biasa dikenal
dengan pelapukan, dimana dapat dibagi menjadi dua yaitu:
a. Pelapukan fisika
Pelapukan ini dipengaruhi oleh cuaca, mekanis atau benturan, akar
tumbuh-tumbuhan dan jamur.
b. Pelapukan kimia
Pasir halus hasil pelapukan fisika diteruskan oleh pelapukan kimia
karena pengaruh air dan udara.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Komponen-Komponen utama di dalam lempung antara lain :
1. Silika
Silika dalam bentuk bebas adalah kwarsa, amorf, silika gel, flint, kalsedon.
Pengaruh silika dalam lempung adalah antara lain: mengurangi
keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, mengurangi
kekuatan tekan dan tarik, mengurangi sifat ketahanan api. Silika dalam
bentuk kombinasi alumina membentuk mineral-mineral lempung.
2. Alumina
Pengaruh alumina bebas dalam lempung antara lain adalah mengurangi
keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, dan meningkatkan
sifat tahan api lempung.
3. Senyawa-senyawa yang mengandung alkali
Senyawa-senyawa ini umumnya berkombinasi dengan alumina. Senyawa
alkali terpenting adalah senyawa silika atau alumina silika (feldspar, mika
atau hidromika). Pengaruh utama dari senyawa-senyawa alkali ini adalah
akan mengurangi sifat tahan apinya dan memudahkan padat pada
pembakaran.
4. Senyawa-senyawa besi
Senyawa-senyawa besi yang mungkin terdapat di dalam lempung adalah
senyawa oksida besi, senyawa besi karbonat, dan senyawa sulfida besi.
Pengaruh utama mineral-mineral besi ini pada lempung adalah
mempengaruhi perubahan dalam warna dan mengurangi sifat tahan api
dari lempung.
5. Mineral-mineral kalsium
Mineral-mineral kalsium yang terdapat di dalam lempung adalah seperti:
kalsit, argonit, alumina silika, gypsum, anhidrit dan apatit. Pengaruh
senyawa kalsium antara lain: bertindak sebagai pelebur, pada temperatur
rendah (dibawah temperatur reaksi) akan menurunkan susut dan
mempermudah pengeringan, memucatkan warna merah yang diakibatkan
oleh senyawa besi, setelah lempung dibakar, senyawa kalsium sulfat dapat
menyebabkan bengkak-bengkak pada badan batu bata merah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
6. Senyawa magnesium
Senyawa magnesium yang terdapat dalam lempung adalah antara lain:
magnesit, dolomite, dan epnosit. Senyawa magnesium ini mempunyai
pengaruh pada lempung terutama akan mengurangi sifat tahan apinya.
7. Senyawa karbon
Terdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuhan dan senyawa-senyawa organik
lainnya. Pengaruh bahan-bahan karbon pada lempung adalah antara lain
memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah,
menghasilkan suasana reduksi dalam dapur waktu pembakaran, dan akan
mempengaruhi warna serta bila pembakaran terlalu cepat membentuk inti
hitam.
Ukuran batu bata merah yang standar menurut NI-10, 1978: 6 yaitu
batu bata merah dengan panjang 240 mm; lebar 115 mm; tebal 52 mm, dan
batu bata merah dengan panjang 230 mm; lebarnya 110 mm; tebal 50 mm.
Sedangkan standar ukuran batu bata merah menurut SII-0021-78 yang terlihat
pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Modul Standar Ukuran Batu Bata Merah sesuai dengan SII-0021-78
Modul Tebal (mm) Lebar (mm) Panjang (mm)
M-5a
M-5b
M-6
65
65
55
90
140
110
190
190
220
2.1.2 Bahan Campuran
2.1.2.1 Abu Sampah
B a h a n campuran dalam pembuatan batu bata merah digunakan untuk
memperbaiki kualitas tanah liat atau bahan penolong yang akan dijadikan sebagai
bahan mentah supaya menjadi bahan yang plastis. Bahan mentah batu bata merah
terdiri dari bahan dasar berupa tanah liat dengan atau tanpa menggunakan bahan
campuran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Bahan-bahan campuran yang biasa digunakan seperti abu sekam, pasir
kali, sekam padi, maupun semen merah. Sedangkan bahan campuran yang
digunakan dalam penelitian ini adalah abu sampah organik yang menghasilkan
limbah, yaitu abu. Limbah pada dasarnya berarti suatu bahan yang terbuang atau
dibuang dari sumber hasil aktivitas manusia maupun proses alam yang belum
memiliki nilai ekonomis. Limbah padat disebut dengan sampah.
Sampah pada dasarnya merupakan suatu bahan yang terbuang atau
dibuang dari suatu sumber hasil aktivitas manusia maupun proses- proses
alam yang tidak mempunyai nilai ekonomi, bahkan dapat mempunyai nilai
ekonomi yang negatif karena dalam penanganannya baik untuk membuang
atau membersihkannya memerlukan biaya yang cukup besar.
Sampah organik adalah merupakan barang yang dianggap sudah tidak
terpakai dan dibuang oleh pemilik atau pemakai sebelumnya, tetapi bisa dipakai
apabila dikelola dengan prosedur yang benar. Sampah organik adalah sampah
yang bisa mengalami pelapukan (dekomposisi) dan terurai menjadi bahan yang
lebih kecil dan tidak berbau.
Sampah organik sendiri dibagi:
1. Sampah organik basah
Istilah sampah organik basah dimaksudkan sampah mempunyai kandungan
air yang cukup tinggi. Contohnya: kulit buah dan sisa sayuran.
2. Sampah organik kering
Sementara bahan yang termasuk sampah organik kering adalah bahan organik
lain yang kandungan airnya kecil. Contohnya: kertas, kayu atau ranting
pohon, dan dedaunan kering.
(Setyo Purwendro, 2010).
2.1.2.2 Serbuk Gergaji (Tectona grandits L.f)
Serbuk Gergaji adalah serbuk kayu berasal dari kayu yang dipotong
dengan gergaji. Kayu jati memiliki nama botani Tectona grandits L.f. Serbuk
gergaji mempunyai manfaat yaitu mempermudah pembentukan pori-pori.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Tabel 2.3. Sifat-Sifat Kayu Jati (S Wirjomartono, 1991)
No. Sifat Satuan Nilai
1 Berat Jenis Kg/cm3 0,62-0,75
2 Kadar Abu % 1,4
3 Kadar Silika % 0,4
4 Serabut % 66,3
5 Nilai Kalor Cal/gram 5081
6 Kerapatan Cal/gram 0.44
Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa,
lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori,
sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk
gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air (Wardono A, 2007).
2.2. Konduktivitas Termal
Perpindahan panas adalah proses transport energi bila dalam suatu sistem
tersebut terdapat gradien temperatur, atau bila dua sistem yang temperaturnya
berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi. Energi yang
dipindahkan dinamakan kalor atau panas (Heat) (Kreith Frank dan Prijono Arko,
1976).
Cara perpindahan panas antara lain, konduksi. Perpindahan panas konduksi
atau hantaran adalah perpindahan energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke
bagian yang bersuhu rendah apabila terdapat perbedaan temperatur atau
temperatur gradien.
Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan
oleh ilmuwan perancis, J.B.J Fourier, dalam tahun 1882. Hubungan ini
menyatakan bahwa q, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan,
sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran berikut:
a. k, konduktivitas termal bahan
b. A, luas penampang melalui mana panas mengalir dengan cara
konduksi yang harus diukur tegak lurus terhadap arah aliran panas.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
c. dT/dL, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan
temperatur T terhadap jarak dalam arah aliran panas L.
Perjanjian tanda untuk menuliskan persamaan konduksi panas dalam
bentuk matematik ditetapkan bahwa arah naiknya jarak L adalah arah aliran panas
positif. Mengingat menurut hukum kedua termodinamika, panas akan mengalir
secara otomatik dari titik yang bertemperatur lebih tinggi ke titik yang
bertemperatur lebih rendah, maka aliran panas menjadi positif bila gradien
temperatur negatif. Sesuai dengan hal itu, persamaan dasar untuk konduksi satu
dimensi dalam keadaan stedi ditulis (Kreith Frank dan Prijono Arko, 1976).
(2.1)
Keterangan:
q = Laju aliran panas (kcal/jam)
k = Konduktivitas termal bahan (kcal/m jamoC)
A = Luas penampang (m2)
dT/dL = Gradien temperatur (0C/m)
dalam satuan SI, satuan panas adalah Joule dengan 1 kal=4186 J.
Perpindahan panas pada dinding datar dapat dihitung dengan
mengintegrasikan gradien temperatur, bila konduktivitas termal dianggap tetap
maka persamaannya:
(2.2)
Proses perpindahan kalor dapat digambarkan dengan jaringan tahanan.
Perpindahan kalor menyeluruh dihitung dengan cara membagi beda temperatur
menyeluruh dengan jumlah tahanan termal:
(2.3)
Apabila konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap.
Tebal dinding adalah ΔL sedang T1 dan T2 adalah temperatur muka dinding. Maka
konduktivitas termal berubah menurut hubungan linier dengan temperatur, seperti
k=ko(1+βT), maka persamaan aliran kalor menjadi (Holman J.P., 1997).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
(2.4)
Laju perpindahan kalor dapat dipandang sebagai aliran, sedangkan
gabungkan dari konduktivitas termal, tebal bahan dan luas penampang merupakan
tahanan aliran ini. Temperatur merupakan fungsi potensial, atau pendorong aliran
dan dapat dituliskan sebagai berikut (Holman J.P., 1997).
Adapun nilai merupakan sebuah nilai k antara T1 dan
T2. Jika nilai rata-rata tersebut disimbolkan dengan kav dan (T2 – T1) dinyatakan
sebagai ∆T, maka dari persamaan (2.4) menjadi:
(2.5)
Di bawah ini merupakan konduksi termal didalam sebuah zat padat yang
memiliki sebuah luasan termal tetap pada dinding bidang (gambar 2.1a),
Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II berluas penampang A
sama disusun secara seri (gambar 2.1b) (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
L1 L L2 LR Lx
(a) (b)
Gambar 2.1 Dilihat secara horizontal (a) Konduksi termal pada
dinding bidang (b) Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan
II berluas penampang A sama disusun secara seri (Ogawa Seiki Co LTD,
1987).
Pada gambar 2.1a A tidak bergantung dengan L, dimana L mewakili ketebalan
bahan. Apabila diintegralkan dalam jangkauan L1 sampai L2, maka persamaan
(2.5) akan menjadi:
(2.6)
Melalui masing-masing dua penampang lintang disusun secara seri
seperti pada gambar 2.1b maka persamaan aliran termal dapat dinyatakan sebagai
berikut:
(simbol R menunjukkan bahan I)
(simbol X menunjukkan bahan II)
Pada sistem terisolasi qR = qx =q, sehingga dapat ditulis menjadi persamaan
berikut:
(2.7)
T1
T2
T2
λ
A
T2 q
kR I
∆kR
λ R
II
kX
∆kX
∆TX
λ X
A
q
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Karena A sama dengan kedua sisi, jika kR, ∆TR, ∆Tx, LR dan Lx diketahui, akan
diperoleh kx yaitu:
(2.8)
Terjadi Resistansi kontak akibat adanya suatu lapisan yang tidak melekat
dengan rekat akan menyebabkan suatu permukaan kontak memperlihatkan
penurunan temperatur seperti ilustrasi gambar 2.2. (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).
Jarak bebas
T
Temperatur
I II
L (ketebalan bahan)
Gambar 2.2 Penurunan suhu di permukaan kontak (Ogawa Seiki Co LTD,
1987).
Berdasarkan gambar 2.2 diatas, apabila suatu bahan (jenis II) diselipkan
diantara bahan lain berbeda jenis (jenis I) yang mempunyai luas penampang sama,
dengan menganggap resistansi kontak adalah sama, jika digunakan dua potongan
bahan jenis II dengan ketebalan berbeda yang disusun secara seri seperti pada
gambar 2.1, maka resistansi kontak akan dapat dihilangkan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Dibawah ini merupakan gambar kurva temperatur pada susunan dua bahan
berbeda jenis.
A D B E C
T q
Aliran termal
1 II I II I
4 5
I 6 7
2mm 4 mm 10
0
La Lb
L (ketebalan bahan)
Gambar 2.3. kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis.
Bahan jenis I: A, B, C adalah standar silinder dan bahan jenis II: D dan E adalah
specimen sampel (Ogawa Seiki Co LTD, 1987).
Apabila Rc dianggap resistansi kontak, dan Ra, Rb dianggap nilai resistansi
dari potongan kedua bahan jenis II dengan ketebalan La pada bahan D dan Lb pada
bahan E, maka resistansi total menjadi:
dan
Sehingga di dapatkan,
(2.9)
Dimana Rb-Ra menunjukkan resistansi dari potongan bahan jenis II
(specimen sampel) yang memiliki ketebalan (Lb–La). Akan tetapi karena resistansi
adalah kebalikan dari konduksi maka persamaan (2.9) akan menjadi:
(2.10)
Persamaan berikut dapat ditetapkan:
dan (2.11)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Adapun ka’
dan kb’ merupakan konduktivitas termal dengan melibatkan
derajat konduksi dari potongan bahan jenis II (dengan ketebalan La dan Lb) dan
jarak bebas diantara bahan jenis I dan II.
Dari persamaan (2.8) bisa diperoleh ka’ dan kb
’ sebagai berikut:
dan (2.12)
dan dari persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) diperoleh:
(2.13)
maka, konduktivitas termal sesungguhnya dari potongan bahan sejenis II bisa
didapatkan dari persamaan berikut ini (Ogawa Seiki Co LTD, 1987):
(2.14)
Dibawah ini merupakan Tabel 2.4 konduktivitas, k (Giancoli, 1999)
sebagai berikut:
Zat kcal/ms0C J/s.m.
0C
Batu bata dan beton 2,0 x 10-4
0,84
Air 1,4 x 10-4
0,56
Kayu 0,2-0,4 x 10-4
0,08-0,16
Udara 0,055 x 10-4
0,023
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
2.3. Kuat Tekan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya tekan yang bekerja pada satu satuan
luas permukaan yang mengalami gaya tekan. Simbol tekanan adalah P. Jadi bila
sebuah gaya sebesar F bekerja pada sebuah bidang A (area), maka besarnya
tekanan adalah (Tipler, 1991):
(2.15)
Persamaan 2.15 tersebut dapat diubah menjadi :
atau
Keterangan,
P = tekanan (pressure), satuannya N/m2 atau pascal (Pa)
F = gaya (force), satuannya newton (N)
A = luas bidang (area), satuannya meter per segi (m2)
Satuan tekanan
Jika gaya tekan F= 1 newton bekerja pada luas permukaan A=1m2, maka
menurut persamaan diatas tekanannya adalah
Dalam satuan satuan internasional (SI), satuan tekanan adalah newton/m2
atau N/m2. Satuan tersebut juga diberi nama pascal (disingkat Pa). Jadi
1N/m2=1Pa. Satuan pascal (1 Pa) adalah tekanan yang dilakukan oleh gaya satu
newton pada luas permukaan satu meter persegi.
Kualitas batu bata merah dapat dibagi atas tiga tingkatan dalam hal kuat
tekan menurut NI-10, 1978:6, yaitu:
1. Batu bata merah mutu tingkat I dengan kuat tekan lebih besar dari 100
kg/cm2.
2. Batu bata merah mutu tingkat II dengan kuat tekan antara 100 kg/cm2
sampai 80 kg/cm2.
3. Batu bata merah mutu tingkat III dengan kuat tekan antara 80kg/cm2
sampai 60kg/cm2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Sedangkan kuat tekan menurut Standart Industri Indonesia (SII) tahun
1978 terlihat pada Tabel 2.4. sebagai berikut:
Tabel 2.4. Kekuatan Tekan Rata-Rata Batu Bata Merah ( SII-0021-78)
Kelas
Kuat tekan rata-rata batu bata merah
N/mm2
Koefisien variasi
Izin
25
50
100
150
200
250
2,5
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
25%
22%
22%
15%
15%
15%
Prinsip Kerja dari kuat tekan. Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari
hasil bagi beban Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji
maksimum dan Luas bidang tekan (panjang x lebar sampel) pada persamaan 2.15.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di daerah Kabupaten Karanganyar dan di
beberapa Laboratorium, yaitu Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta
Laboratorium Fakultas Teknik Sipil UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan
Agustus 2010 sampai dengan Desember 2010.
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan
3.2.1 Alat Penelitian
a. Thermal Conductivity Measuring Apparatus seri HVS-40-200S merek
Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang ( silinder standar Cu: kR = 320
kcal/m jamoC).
b. Compresing testing machine merk control tipe C41/CS italy kapasitas
tekan maksimum 2000kN.
c. Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany.
d. Neraca AX-GENEXSUS dengan ketelitian 0.1gram.
e. Jangka Sorong dengan ketelitian 0.05mm.
f. Mistar dengan ketelitian 1mm.
g. Cetakan kayu berbentuk silinder (d = 6 cm, t = 0,5 cm).
h. Cetakan kayu berbentuk balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal
55mm.
i. Kikir.
j. Saringan.
k. Cangkul.
l. Ember.
20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
3.2.2 Bahan Penelitian
Bahan mentah yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah
3.2.2.1. Tanah liat (Lempung)
Tanah liat sebagai bahan dasar diambil secara homogen dari tanah lahan
pertanian di Desa Popongan, Kecamatan Karanganyar, Kabupaten
Karanganyar.
3.2.2.2. Abu sampah
Abu sampah sebagai bahan campuran yang diperoleh dari sisa hasil
pembakaran sampah organik dan diambil dalam keadaan halus karena
sudah disaring dengan saringan.
3.2.2.3. Serbuk gergaji
Serbuk gergaji (kayu jati) diperoleh dari limbah hasil industri
penggergajian kayu jati di Kabupaten Karanganyar.
3.2.2.4. Abu sekam padi
Abu sekam padi digunakan pada saat pencetakan batu bata merah yang
masih basah (lengket) agar tidak melekat dengan lantai dasar pencetakan.
3.2.2.5. Air
Air digunakan untuk bahan pelengkap pada pembuatan batu bata merah.
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang dilakukan melalui beberapa tahap dengan
urutan: tahap persiapan, pembuatan batu bata merah, proses pembakaran,
pengujian sampel meliputi uji konduktivitas termal dan uji kuat tekan,
pengambilan data, pengolahan data dan analisa data.
3.3.1 Tahap Persiapan
Mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam
penelitian. Bahan-bahan penyusun dalam penelitian batu bata merah antara lain
tanah liat, abu sampah, serbuk gergaji, dan abu sekam padi serta air. Peralatan
yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: cangkul, ember, neraca/timbangan,
saringan, cetakan, furnace/oven, jangka sorong, kikir, alat konduktivitas termal,
dan alat kuat tekan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
3.3.2 Pembuatan Batu Bata Merah
Tahap pembuatan adukan batu bata merah, yaitu mencampurkan tanah
liat dan abu sampah dengan penambahan serbuk gergaji dan air secukupnya,
hingga membentuk campuran yang homogen dengan persentase campuran tanah
liat dan abu sampah (15%:85%) dengan serbuk gergaji antara 5%, 10%, 15%,
20%, dan 25%. Adukan yang telah jadi dibiarkan selama 1jam.
Adukan yang telah dieram selama 1jam atau lebih dicangkul diinjak-
injak sambil diberi air sedikit demi sedikit hingga menjadi adonan yang siap
cetak. Letakkan cetakan pada lantai dasar pencetakan yang permukaannya datar.
Lantai dasar pencetakan ditaburi abu sekam padi agar dalam mencetak batu bata
merah yang masih basah tidak menempel pada lantai dasar pencetakan. Masukkan
bahan mentah tersebut kedalam cetakan batu bata merah yang telah dibasahi air,
sambil ditekan-tekan hingga mengisi seluruh bidang cetakan, setelah benar-benar
padat cetakan boleh dilepas atau diangkat pelan-pelan. Hasil cetakan tersebut
diberi tanda sesuai dengan proporsi campurannya, dibagian permukaan atasnya
ditaburi abu sekam padi agar tidak retak jika terkena sinar matahari langsung.
Hasil cetakan batu bata merah yang masih mentah diangin-anginkan
sampai kering. Batu bata merah yang telah kering, siap untuk proses pembakaran.
Proses pembakaran menggunakan Nobertherm furnace controller S 27, made in
Germany dengan temperatur pembakaran yang digunakan yaitu dari suhu kamar
28oC sampai 900
oC dengan kecepatan pembakaran 135
oC/jam dan suhu penahan 3
jam.
3.3.3 Proses Pembakaran
Proses pembakaran dalam penelitian ini menggunakan alat Nobertherm
furnace controller S 27, made in Germany di Laboratoriun Pusat MIPA UNS jurusan
Fisika.
Langkah kerja alat Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany
sebagai berikut:
1) Masukkan sampel yang akan dibakar.
2) Hubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC.
3) Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
4) Tekan tombol T1 (temperatur pembakaran yang digunakan yaitu
900oC), kemudian tekan Enter.
5) Tekan tombol time 1a (waktu yang diperlukan dalam pembakaran),
kemudian tekan Enter.
6) Tekan tombol time 1b (temperatur konstan=3 jam), kemudian tekan
Enter.
7) Tekan tombol T2 (temperatur ruangan 28oC), kemudian tekan Enter.
8) Tekan tombol time start
9) Tekan tombol start
3.3.4 Pengujian Sampel
Tahap pengujian dilakukan dengan menggunakan benda uji tiap
sampelnya, yang meliputi pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat
tekan. Adapun cara pengujian sebagai berikut:
3.3.4.1. Pengujian Konduktivitas Termal
Alat yang digunakan yaitu Thermal Conductivity Measuring Apparatus
seri HVS-40-200S merek Ogawa Seiki buatan Tokyo Meter Jepang
(silinder standar Cu: kR = 320 kcal/m jam0C).
Cara pengujian:
a. Mengatur kran masukan dan kran kecepatan alir masukan. Membuka kran
sumber air ledeng ¼ putaran, tunggu hingga bak penampungan penuh.
Membuka kran kecepatan alir hingga kecepatan berkisar antara skala 100-
150 m/s.
b. Memasang sampel pada tempat sampel dengan ukuran diameter 40mm dan
tebal 2mm: atas, dan diameter 40mm dan tebal 4mm: bawah.
c. Menghubungkan AC Cord Kabel dengan jala-jala listrik 220V AC.
Nyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.
d. Pengaturan/Pengesetan Temperatur.
Mengakhiri seting temperatur dengan soft button ENTER.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
e. Pembacaan Temperatur.
Menunggu hingga tampilan nilai temperatur sama dengan nilai pengesetan
temperatur. Setelah sama, tunggu hingga kestabilan kurang lebih 15 menit.
mencatat masing-masing temperatur pada tiap posisi termokopel dengan
memindahkan (memutar) saklar “Thermo Sell R”.
Catatan: T1-T10 = temperatur tempat sampel
T12 = temperatur air
3.3.4.2. Pengujian Kuat Tekan
Alat yang digunakan yaitu Compresing testing machine merk control tipe
C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN.
Cara pengujian:
a. Menyiapkan benda uji.
b. Memasang alat compressor meter pada sampel sedemikian rupa sehingga
sampel berada tepat ditengah-tengah commpressor meter.
c. Meletakkan sampel pada alat compressor testing machine manual. Dimana
ukuran harus disesuaikan dengan alat uji kuat tekan yaitu panjang 110mm,
lebar 110mm, dan tebal 55mm.
d. Mengunci panel hidrolik.
e. Melepas compressor meter.
f. Memompa compressor meter dalam keadaan stabil.
g. Memulai menyalakan sistem uji kuat tekan. Caranya yaitu dengan
menekan tombol, kemudian di kunci.
h. Membaca hasil kuat tekan yang terjadi sampai sampel dalam kondisi retak,
pada parameter alat uji kuat tekan (kN/mm).
(Team asisten lab bahan, 2009)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
3.3.5 Diagram Kerja
Gambar diagram penelitian sebagai berikut:
Hasil Data Selesai
Proses Pembakaran dengan menggunakan Alat
Noberthrem Furnace. Suhu pembakaran 900oC,
kecepatan pembakaran 135oC/jam dengan suhu
penahan selama 3jam.
Persiapan Bahan dan Alat yang akan digunakan
Proses pengeringan
Pembuatan benda uji:
1. Silinder (d = 40 mm, t = 4 mm dan 2 mm)
2. Balok panjang 110mm, lebar 110mm, dan tebal 55mm.
Proses penghalusan bahan tanah liat, abu
sampah, dan serbuk gergaji dengan cara disaring.
Proses pencampuran bahan
Abu Sampah dan Tanah Liat dicampur secara
merata dengan komposisi 15%:85%
Abu sampah dan tanah liat yang dicampur secara
homogen, dicampur lagi dengan serbuk gergaji dengan
komposisi 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25%
Pengujian sampel meliputi Uji
Konduktivitas Termal dan Uji Kuat
Tekan.
Analisa Data
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
3.3.6 Pengambilan Data
Hasil data pada penelitian ini berupa nilai konduktivitas termal (kkal/
m jam 0C) dan nilai kuat tekan (N/mm
2).
a. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain:
temperatur 0C (T1-T10), tebal sampel (La dan Lb) dalam mm, jarak
(mm).
b. Dalam pengambilan data, parameter yang diperoleh antara lain:
panjang dan lebar sampel dalam mm, hasil uji maximum (N).
3.3.7 Pengolahan dan Analisa Data
Pengolahan data dilakukan dengan bantuan software microsoft Excel
yang diinterprestasikan dalam bentuk grafik.
3.3.7.1. Pengolahan data untuk konduktivitas termal
Pertama parameter yang diperoleh dihitung menggunakan rumus
seperti dibawah ini:
Setelah itu menghitung dan , karena sudah diketahui La=2mm,
Lb=4mm, LR=30mm, kR=320 kcal/m jam oC, maka dapat dihitung dengan
rumus:
dan disini merupakan gradien kemiringan dari tempat sampel yaitu
dan dibuat grafik menggunakan bantuan software microsoft Excel
dengan hubungan temperatur dengan jarak.
Dalam pengolahan data pada persamaan (2.14), sebelumnya menghitung
dan maka persamaan yang digunakan adalah:
dan
Sehingga hasil pengolahan data untuk konduktivitas termal dapat dihitung
dengan rumus pada persamaan (2.14) dibawah ini,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
3.3.7.2. Pengolahan data untuk kuat tekan
Mula-mula parameter yang diperoleh yaitu nilai tekanan atau hasil uji
maximum dengan satuan Newton (N) kemudian dihitung luasnya L=pxl
dalam satuan mm2. Kemudian hasil pengolahan data sudah bisa dapat
dimasukkan dalam persamaan (2.15) yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini bertujuan memecahkan masalah yang diuraikan dalam bab
sebelumnya, yaitu menentukan nilai konduktivitas termal dan menentukan nilai
kuat tekan batu bata merah dengan bahan utama abu sampah dan tanah liat yang
dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%, kemudian ditambahkan
dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%.
Pembuatan batu bata merah tersebut dilaksanakan di Desa Popongan
Kecamatan Karanganyar, Kabupaten Karanganyar. Penelitian ini dilakukan
dengan dua pengujian, yaitu pengujian konduktivitas termal dan pengujian kuat
tekan di Laboratorium Pusat MIPA UNS jurusan Fisika serta Laboratorium
Fakultas Teknik UNS selama 5 bulan, mulai dari bulan Agustus 2010 sampai
dengan Desember 2010.
4.1 Pengujian Kualitas Batu Bata Merah
Pengujian kualitas batu bata merah menggunakan cara NI-10 dengan
berpedoman pada SII-0021-78. Hasil pengujian kualitas batu bata merah dengan
penambahan 5%-25% serbuk gergaji diberi kode A(5%), B(10%), C(15%),
D(20%), dan E(25%). Hasil penelitian ini meliputi pengujian konduktivitas
termal, dan kuat tekan pada batu bata merah.
4.1.1 Hasil Pengujian Konduktivitas Termal
Konduktivitas termal merupakan kriteria yang penting dalam bahan
bangunan. Yang dimaksud konduktivitas termal dari batu bata merah adalah sifat
bahan dan menunjukan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika
gradien suhunya satu (Aklis Nur, 2006). Bahan yang mempunyai konduktivitas
termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas
termalnya rendah disebut isolator. Nilai angka konduktivitas termal itu
menunjukan berapa cepat kalor mengalir dalam bahan tersebut. Makin cepat
28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas
termal bergantung pada temperatur. (Abdul Kadir A dkk, 2010).
Bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan sampel uji yaitu tanah liat,
abu sampah, dan serbuk gergaji. Semua bahan tersebut bersifat osilator panas.
Dibawah ini merupakan gambar grafik hubungan antara komposisi sampel (%)
dengan nilai konduktivitas termal (kcal/m jamoC).
Gambar 4.1 Hubungan antara komposisi sampel dan nilai konduktivitas
termal
Dari Perhitungan didapatkan nilai konduktivitas maximum yaitu
(0,24±0,01) kcal/m jamoC atau (0,06 ± 0,01) 10
-4 kcal/ms
0C pada saat persentase
5%, dan nilai konduktivitas termal minimum yaitu (0,07±0,01) kcal/m jamoC atau
(0,02± 0,01) 10-4
kcal/ms0C pada saat persentase 15%. Pada gambar 4.1 dapat
dijelaskan bahwa dari hasil penelitian konduktivitas termal pada sampel uji, nilai
konduktivitas termal tiap persentase berbeda. Nilai konduktivitas suatu bahan
dipengaruhi oleh laju aliran panas dan temperatur dari sampel uji.
Nilai konduktivitas termal sampel uji maximum disebabkan karena
semakin besar laju aliran panas maka semakin besar kemampuan sampel uji
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 5 10 15 20 25 30
Ko
ndukti
vit
as T
erm
al (k
cal/
m j
am
C)
Komposisi Sampel (%)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
menghantarkan panas, akan tetapi semakin kecil sampel uji menyimpan panas.
Sedangkan nilai konduktivitas termal minimum disebabkan karena semakin kecil
laju aliran panas maka semakin kecil sampel uji menghantarkan panas, akan tetapi
semakin besar sampel uji menyimpan panas. Dari grafik di atas terdapat nilai
konduktivitas termal minimum, hal tersebut terjadi karena kemungkinan
dipengaruhi oleh struktur karakteristik material atau bahan dan komposisi bahan.
Apabila dibandingkan dengan nilai konduktivitas termal pada batu bata
merah biasa yaitu 0,84 Joule/msoC atau 2,0x10
-4 kcal/ms
0C (Giancoli, 1999) maka
nilai konduktivitasnya sangat kecil. Sedangkan apabila dibandingkan dengan nilai
konduktivitas termal udara yaitu 0,05x10-4
kcal/ms0C (Giancoli, 1999) maka nilai
konduktivitas maximum lebih kecil.
Jadi dalam penelitian ini terdapat nilai konduktivitas minimum pada saat
persentase 15% campuran serbuk gergaji.
4.1.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan menggunakan alat yaitu Compresing testing machine
merk control tipe C41/CS italy kapasitas tekan maksimum 2000kN. Nilai kuat
tekan pada batu bata merah ini menandakan seberapa kuat permukaan batu bata
merah menerima tekan dari atas.
Pengujian kuat tekan batu bata merah dengan penambahan serbuk gergaji
5% sampai 25% dilakukan dengan 5 benda uji untuk masing-masing kode dengan
hasil pengujian seperti terlihat pada Tabel 4.2. Pengujian kuat tekan menggunakan
persamaan 2.15 yaitu:
.
Kuat tekan sebuah benda uji didapat dari hasil bagi beban uji maksimum
dan Luas bidang tekan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Selanjutnya hasil pengujian kuat tekan ditunjukan dalam grafik di bawah
ini:
Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Batu Bata Merah
Dari gambar 4.2 di atas menunjukan batu bata merah dengan penambahan
abu sampah dan tanah liat dicampur secara homogen dengan komposisi 15%:85%,
dengan campuran serbuk gergaji dalam persentase 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%
mengalami penurunan nilai kuat tekan dari 59,8N/mm2 sampai 36,3N/mm
2. Nilai
kuat tekan maximum yaitu 59,8N/mm2, dan nilai kuat tekan minimum yaitu
36,3N/mm2.
Jadi semakin banyak persentase campuran serbuk gergaji, maka semakin
kecil nilai kuat tekan yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan batu bata merah yang
dihasilkan dalam penelitian ini menggunakan campuran serbuk gergaji yang
mempunyai kadar silika sebanyak 0,4%. Dimana pengaruh silika antara lain
mengurangi kekuatan tekan dan mengurangi keplastisan. Sifat plastis ini penting
agar tanah dicetak dengan mudah, dikeringkan tanpa susut, retak-retak maupun
melengkung.
0
10
20
30
40
50
60
70
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
Kuat
Tek
an (
N/m
m2)
Komposisi Sampel (%)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Disamping itu, serbuk gergaji juga mempermudah dalam pembentukan
pori-pori. Apabila kerapatan pori-pori kecil maka kuat tekan menjadi besar,
sebaliknya apabila kerapatan pori-pori besar maka kuat tekan menjadi kecil.
Dalam artian, ikatan antar molekul kurang kuat.
Dalam hal ini berkaitan dengan komposisi sampel dan pori-pori adalah
semakin banyak komposisi sampel maka semakin besar pori-pori yang dihasilkan
karena serbuk gergaji sangat mudah terbakar pada saat proses pembakaran.
Hasil pengujian kuat tekan batu bata dengan penambahan serbuk gergaji
tidak sesuai dengan NI-10. Dengan demikian serbuk gergaji yang diperbolehkan
yaitu pada persentase 5% karena tergolong kelas 250 ke atas dalam standart SII-
0021-78.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB V
PENUTUP
5.1. Simpulan
1. Hasil pengujian konduktivitas termal yaitu
2. Hasil Pengujian kuat tekan yaitu
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang di peroleh, maka
diperlukan pula saran-saran untuk penelitian lebih lanjut, sebagai berikut:
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai penambahan variasi
persentase abu sampah sebagai bahan tambah atau bahan campuran selain
batu bata merah, seperti paving block maupun beton.
2. Perlu adanya pengujian lanjut seperti kandungan kadar garam, density,
susut kering, susut bakar, nilai serap air dan lain-lain.
3. Perlu adanya penelitian lanjut untuk memperbanyak data pada komposisi
10%-15%.
4. Perlu adanya pembuatan sampel lebih atau dua kali dari pembuatan
sampel awal agar data yang didapatkan cukup banyak.
Komposisi Konduktivitas Termal (kcal/m jamoC)
5% 0,24±0,01
10% 0,14±0,01
15% 0,07±0,01
20% 0,13±0,01
25% 0,18±0,01
Komposisi Kuat Tekan (N/mm2)
5% 3,63±0,03.10-6
10% 4,17±0,03.10-6
15% 4,55±0,03.10-6
20% 5,45±0,03.10-6
25% 5,98±0,03.10-6
33