Pembuatan Panel Beton Berbasis Perlit dan Aplikasinya sebagai
Insulator Panas
INTISARI :
Telah dibuat panel beton ringan berbasis perlit sebagai agegat ringannya. Perlit merupakan salah satu jenis gelas vulkanik yang mengembang dan berpori ketika dipanaskan, bersifat ringan dan tahan api. Aplikasi panel beton ringan berbasis perlit dapat di gunakan sebagai peredam panas yang baik, dengan ciri nilai konduktivitas termal yang rendah. Pada penelitian ini dibuat panel beton ringan perlit dengan perekat semen, disebut panel beton I, dan panel beton ringan perlit dengan perekat resin, disebut panel beton II, dengan memvariasi komposisinya. Pengujian pembuatan panel beton ini meliputi uji densitas, porositas, kekuatan tekan dan konduktivitas termal. Dari hasil penelitian di dapat nilai densitas untuk panel beton I antara 0,96 – 0,99 g/cm3 dan nilai porositas antara 23.16% - 41.13% kemudian nilai densitas untuk panel beton II adalah antara 0,78 – 0,92 g/ cm3 dan nilai porositas antara 16.86 – 43.32%. Nilai kuat tekan untuk panel beton I adalah 0,14 – 0,24 MPa, sedangkan untuk Panel beton II adalah 0,54 – 0,95 MPa. Jika dibandingkan keduanya, ternyata panel beton ringan perlit dengan perekat resin memiliki densitas lebih kecil, porositas yang juga lebih kecil namun memiliki nilai kuat tekan lebih besar jika dibandingkan dengan panel beton ringan dengan perekat semen.
Komposisi terbaik pembuatan panel beton ringan adalah 80% perlit dan 20% perekat atau perbandingan 1 : 4 untuk perekat dengan perlit. Untuk hasil pengukuran konduktivitas termal panel beton II berbasis perlit dengan perekat resin melalui proses pengerasan secara alami 1 hari dan tanpa di autoclave, adalah sebesar 0,6922 W/m2 K. Nilai konduktivitas termal panel beton akan meningkat sebanding dengan nilai densitasnya, dan akan menurun dengan porositasnya. Dari nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa panel beton ringan dapat diaplikasikan sebagai bahan insulator atau peredam panas.
KATA KUNCI : panel beton ringan, perlit, semen, resin, densitas, konduktivitas termal, insulator panas
Komposisi terbaik pembuatan panel beton ringan adalah 80% perlit dan 20% perekat atau perbandingan 1 : 4 untuk perekat dengan perlit. Untuk hasil pengukuran konduktivitas termal panel beton II berbasis perlit dengan perekat resin melalui proses pengerasan secara alami 1 hari dan tanpa di autoclave, adalah sebesar 0,6922 W/m2 K. Nilai konduktivitas termal panel beton akan meningkat sebanding dengan nilai densitasnya, dan akan menurun dengan porositasnya. Dari nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa panel beton ringan dapat diaplikasikan sebagai bahan insulator atau peredam panas.
KATA KUNCI : panel beton ringan, perlit, semen, resin, densitas, konduktivitas termal, insulator panas
1 PENDAHULUAN
Beton adalah material yang banyak digunakan dalam konstruksi sebuah bangunan. Sedangkan panel
beton adalah beton yang berbentuk lembaran, berukuran lebih panjang dari bahan bangunan lainnya, material ini terbuat dari campuran semen, pasir dan agregrat. Pada umumnya karakteristik panel beton yang beredar dipasaran memiliki densitas yang sangat tinggi, sekitar > 2000 kg/m3, Penggunaan panel beton tersebut memerlukan tenaga lebih banyak bahkan membutuhkan alat berat sebagai media bantu. Karena membutuhkan media bantu, waktu yang dibutuhkan untuk pemasangan instalasi panel beton tersebut pada suatu bangunan relatif lebih lama. Dewasa ini telah dikembangkan rekayasa material penyusun panel beton sehingga dihasilkan panel beton dengan densitas yang lebih rendah akan tetapi memiliki kekuatan mekanik yang bisa diatur sesuai dengan komposisi bahan penyusunnya, inilah yang disebut panel beton ringan.
Panel beton ringan adalah panel beton yang mengandung agegat ringan dan mempunyai densitas tidak lebih dari 1900 kg/m3 atau 1.9 g/cm3. Manfaat dari panel beton ringan antara lain, sebagai peredam panas (thermal insulation), peredam suara, tahan api (fire retardant), memudahkan dalam pemasangan/instalasi (karena ringan) dan memungkinkan untuk terjadinya efektivitas waktu pemasangan. Selain itu, panel beton ringan juga memiliki kelemahan antara lain nilai kuat tekan (compressive strength) yang terbatas sehingga kurang mampu untuk penggunaan sebagai pemikul beban pada bangunan. Pembuatan panel beton ringa dapat dilakukan dengan beberapa teknik, dengan membuatnya berpori (aerated concret) atau menggunakan agegat ringan sebagai pengisi agar stabil (non aerated concrete). Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan panel beton ringan dengan menggunakan agegat ringan berupa perlit.
Perlit (perlite) merupakan salah satu jenis gelas vulkanik yang mengembang dan berpori ketika
dipanaskan. Perlit dapat juga didefinisikan sebagai batuan gelas silikat yang mengandung sekitar 70% SiO2, dan jika dipanaskan pada suhu tertentu bisa mengembang 4 hingga 20 kali volume semula [4]. Batuan ini berwarna abu-abu kehijauan atau abu-abu kehitaman. Ketika dipanaskan warnanya akan berubah menjadi abu-abu cerah atau putih. Perlit banyak terdapat pada hasil letusan di sekitar gunung vulkanik. Ketika lava mengalir, bagian bawahnya bersentuhan dengan media air. Karena pegaruh beban yang menimpanya, lava yang tertahan mengalami proses pendinginan yang sangat cepat, proses ini disebut sebagai perlitisasi.
Pada umumnya, perlit memiliki karakteristik yang berbeda-beda disetiap daerah penemuan perlit.
Perbedaan tersebut disebabkan jumlah air yang terikat dan sejarah erupsinya. Namun karakteristik perlit secara umum adalah ringan dan tahan api. Oleh karena itu, perlit dapat digunakan sebagai paduan agegat dalam pembentukan panel beton ringan. Dari penelitian diharapkan dapat dihasilkan panel beton ringan berbasis perlit yang dapat digunakan sebagai peredam panas. Kemampuan panel beton ringan sebagai peredam panas yang baik adalah memiliki ciri nilai konduktivitas termal yang kecil. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat panel beton ringan dengan variasi komposisi bahan penyusunnya yang memiliki nilai konduktivitas termal yang paling rendah. Sedangkan untuk bahan insulator panel beton ringan memiliki konduktivitas termal sekitar 0,6 – 1,19 W/m.K [7].
Pada penelitian sebelumnya, oleh Jauhara Cut Ali (2009), telah dilakukan pembuatan panel beton berbasis perlit dengan dua macam komposisi campuran, yaitu semen-perlit dan semen-perlit-pasir. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa panel beton ringan campuran semen-perlit, dengan proses pengerasan menggunakan autoclave memiliki densitas yang hampir sama dengan panel beton ringan serupa akan tetapi dengan proses pengerasan alami. Proses pengerasan dengan menggunakan autoclave ini bermanfaat untuk efisiensi waktu proses pembuatan panel beton ringan agar lebih cepat dibandingkan pengerasan alami yang membutuhkan waktu 28 hari. Nilai densitas yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh faktor komposisi perbandingan semen dan perlit. Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa semakin banyak komposisi perlit maka tingkat penyerapan airnya juga meningkat. Hal ini tentu sangat berpengaruh dengan kualitas panel beton ringan yang dihasilkan. Panel beton ringan dengan tingkat penyerapan air yang tinggi buruk untuk instalasi bahan bangunan.
Pada penelitian ini dibuat dua macam panel beton ringan dengan perekat semen dan resin epoksi.
Diharapkan dari penelitian ini diperoleh panel beton ringan dengan waktu pembuatan yang lebih cepat, nilai densitas rendah (< 1,9 g/cm3) dan memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah (< 1,19 W/m.K), sehingga dapat digunakan sebagai bahan insulator panas.
2. METODOLOGI
Pada penelitian ini dibuat panel beton ringan dengan dua buah komposisi sampel. Komposisi yang
pertama adalah campuran antara semen dengan perlit, disebut panel beton I, dengan pengerasan
menggunakan autoclave dengan temperatur 121 selama 120 menit. Komposisi yang kedua adalah
campuran antara resin epoksi dengan perlit, disebut panel beton II, dengan pengerasan alami selama 1 hari. Perlit dalam hal ini merupakan komponen pengisi atau lebih dikenal dengan sebutan filler. Sedangkan semen atau resin bertugas sebagai perekat atau matriks dalam pembuatan beton.
Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah perlit sintesis, semen portland, air, resin,
dan cetakan dari pipa paralon dengan ukuran diameter = 2 cm, dan panjang = 5 cm. Untuk panel beton I, nilai Fasa Air Semen (FAS) dibuat tetap sebesar 0,4. Nilai FAS ini merupakan perbandingan antara berat air dengan berat semen, umumnya nilai FAS dalam rentang 0,4 – 0,65.
Variasi komposisi antara perekat : perlit untuk panel beton I adalah 1 : 2, 1 : 4, 1 : 6 dan 1 : 8, sedangkan untuk panel beton II adalah 1 : 2, 1 : 4, dan 1 : 6. Tahapan pembuatan benda uji, mulai dari
penimbangan bahan baku sesuai dengan komposisi, pencampuran, pengadukan dan pencetakan menggunakan pipa paralon.
Setelah dicetak, sampel kemudian dikeringkan agar terjadi proses penuaan (aging). Pada umumnya proses pengerasan panel beton secara alami membutuhkan waktu 28 hari, menghasilkan panel beton dengan sifat mekanik sebesar 70% dari semestinya [5]. Pada penelitian ini, proses pengerasan yang dilakukan untuk panel beton I adalah menggunakan autoclave selama 120 menit, dan untuk panel beton II adalah pengerasan alami selama 1 hari. Uji karakterisasi yang dilakukan meliputi: densitas, porositas, kekuatan tekan dan konduktivitas termal. Secara garis besar proses pembuatan sampel panel beton dapat dilihat pada diagram alir dibawah ini,
Pengukuran densitas (bulk density) dari masing-masing panel beton ringan yang telah dibuat, dihitung dengan persamaan:
v m (1)
dengan,
= densitas, g/cm3
m = massa sampel kering, g
v = volume sampel, cm3
Pengukuran porositas merupakan prosentase perbandingan volume kosong (rongga) dengan volume
benda padatnya. Ada dua jenis porositas, yakni porositas terbuka dan porositas tertutup. Pada porositas tertutup, rongga di dalam suatu benda tidak dapat ditembus oleh air, sehingga pengukuran porositas tertutup sulit dilakukan, sedangkan porositas terbuka, mempunyai akses dengan permukaan luar meskipun rongga berada di tengah-tengah benda. Sehingga yang dihitung adalah porositas terbuka, persamaannya adalah:
benda padatnya. Ada dua jenis porositas, yakni porositas terbuka dan porositas tertutup. Pada porositas tertutup, rongga di dalam suatu benda tidak dapat ditembus oleh air, sehingga pengukuran porositas tertutup sulit dilakukan, sedangkan porositas terbuka, mempunyai akses dengan permukaan luar meskipun rongga berada di tengah-tengah benda. Sehingga yang dihitung adalah porositas terbuka, persamaannya adalah:
dengan:
P = porositas , %
mv = massa jenuh setelah direndam 24 jam
m0 = massa awal sampel setelah dikreringkan, g
mA = massa sampel yang digantung di dalam air ,setelah sebelumnya direndam dalam air , g
mK = massa kawat yang digunakan untuk menggantung sampel, g Awalnya, sampel panel beton direndam air selama 24 jam, kemudian ditimbang dengan neraca digital, mencari massa basah, mv. Setelah itu dicari massa tergantung air dalam posisi rongga terisi air, dengan cara menggantungkan panel beton dalam air di atas neraca digital sehingga didapatkan mA. Untuk pengukuran kuat tekan (compressive strength), sampel berbentuk silinder diukur diameternya, minimal dilakukan tiga kali pengulangan, sehingga luas penampang dapat dihitung. Nilai kuat tekan (compressive strength) dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
A kuat tekan F (3)
P = porositas , %
mv = massa jenuh setelah direndam 24 jam
m0 = massa awal sampel setelah dikreringkan, g
mA = massa sampel yang digantung di dalam air ,setelah sebelumnya direndam dalam air , g
mK = massa kawat yang digunakan untuk menggantung sampel, g Awalnya, sampel panel beton direndam air selama 24 jam, kemudian ditimbang dengan neraca digital, mencari massa basah, mv. Setelah itu dicari massa tergantung air dalam posisi rongga terisi air, dengan cara menggantungkan panel beton dalam air di atas neraca digital sehingga didapatkan mA. Untuk pengukuran kuat tekan (compressive strength), sampel berbentuk silinder diukur diameternya, minimal dilakukan tiga kali pengulangan, sehingga luas penampang dapat dihitung. Nilai kuat tekan (compressive strength) dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
A kuat tekan F (3)
Dengan,
F = Gaya Tekan, N
A = Luas Penampang, cm3
Untuk mengetahui besarnya konduktivitas termal, sampel panel beton dibuat berbentuk silinder (koin) dengan diameter sekitar 10 cm, dan tebal 1 – 1,5 cm. Benda uji diletakkan di atas pelat kuningan, ketel uap diletakkan di atas benda uji dan hubungkan dengan ketel air panas dengan menggunakan selang. Masukkan termometer T1 pada lubang ketel uap dan termometer T2 pada pelat alas kuningan. Mencatat kenaikan temperatur T1 dan T2 setiap dua menit sampai kondisi kesetimbangan (stady state) tercapai. Keadaan setimbang dinyatakan apabila kenaikan temperatur berkisar 0,1 0C selama 10 menit. Apabila T1 dan T2 sudah mencapai setimbang angkat ketel uap dan panaskan pelat alas beserta benda uji dengan alat pemanas, hingga temperatur T2 naik sekitar 10 0C. Setelah temperaturnya tercapai, matikan alat pemanas dan catat penurunan temperatur T2 setiap dua menit, sehingga selisih suhunya sekitar 20 0C. Nilai konduktivitas panas diperoleh dari persamaan berikut:
F = Gaya Tekan, N
A = Luas Penampang, cm3
Untuk mengetahui besarnya konduktivitas termal, sampel panel beton dibuat berbentuk silinder (koin) dengan diameter sekitar 10 cm, dan tebal 1 – 1,5 cm. Benda uji diletakkan di atas pelat kuningan, ketel uap diletakkan di atas benda uji dan hubungkan dengan ketel air panas dengan menggunakan selang. Masukkan termometer T1 pada lubang ketel uap dan termometer T2 pada pelat alas kuningan. Mencatat kenaikan temperatur T1 dan T2 setiap dua menit sampai kondisi kesetimbangan (stady state) tercapai. Keadaan setimbang dinyatakan apabila kenaikan temperatur berkisar 0,1 0C selama 10 menit. Apabila T1 dan T2 sudah mencapai setimbang angkat ketel uap dan panaskan pelat alas beserta benda uji dengan alat pemanas, hingga temperatur T2 naik sekitar 10 0C. Setelah temperaturnya tercapai, matikan alat pemanas dan catat penurunan temperatur T2 setiap dua menit, sehingga selisih suhunya sekitar 20 0C. Nilai konduktivitas panas diperoleh dari persamaan berikut:
dengan,
k = konduktivitas panas
m = massa air, g
c =panas jenis kuningan, kal/g oC
d = tebal sampel, cmdt
dT = perubahan suhu terhadap waktu
A = luas permukaan kontak
T1 = Temperatur air panas pada steady state, oC
T2 = Temperatur permukaan panel beton,oC
k = konduktivitas panas
m = massa air, g
c =panas jenis kuningan, kal/g oC
d = tebal sampel, cmdt
dT = perubahan suhu terhadap waktu
A = luas permukaan kontak
T1 = Temperatur air panas pada steady state, oC
T2 = Temperatur permukaan panel beton,oC
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran densitas dan porositas untuk panel beton I, yaitu campuran antara semen-perlit dapat dilihat pada Gb. 2.a. Sementara hasil pengukuran densitas dan porositas untuk panel beton II, yaitu campuran antara resin-perlit dapat dilihat pada Gb. 2.b.
Dari Gb. 2.a di atas diketahui bahwa panel beton I dengan 4 variasi komposisi memiliki nilai densitas
antara 0,96 – 0,98 g/cm3 dan nilai porositas antara 23,16% - 41,13%. Nilai optimum densitas panel beton I adalah sebesar 0,98 g/cm3 dan nilai optimum porositasnya adalah sebesar 23,16%. Nilai optimum ini dicapai pada saat komposisi perlit 80% atau dengan perbandingan 1 : 4. Jika komposisi material perlit melebihi 80% dalam campuran, beton yang dihasilkan akan semakin ringan namun nilai porositasnya akan lebih tinggi. Sebaliknya, jika komposisi material perlit kurang dari 80%, maka beton yang dihasilkan juga memiliki nilai densitas lebih tinggi namun nilai porositas akan lebih kecil. Nilai densitas panel beton ringan berbasis perlit dipengaruhi oleh komposisi perlit itu sendiri, karena material perlit memiliki densitas yang sangat rendah yaitu antara 0,04 – 0,17 g/cm3 [6].
Sedangkan untuk panel Beton II yang dibuat dengan 3 variasi komposisi memiliki nilai densitas antara 0,78 – 0,89 g/ cm3 dan nilai porositas antara 18,86 – 43,32% (lihat Gb.2.b). Panel beton II memiliki nilai optimum densitas sebesar 0,89 g/cm3 dan nilai optimum porositas adalah sebesar 18,86%. Nilai optimum densitas dan porositas panel beton II juga dicapai saat 80% komposisi perlit ada dalam campuran. Nilai porositas panel beton I lebih tinggi daripada panel beton II, namun nilai densitasnya juga lebih tinggi daripada panel beton II. Padahal seharusnya semakin poros suatu panel beton ringan maka densitasnya akan semakin kecil atau bernilai rendah. Hal ini disebabkan pada panel beton I memiliki kandungan air di dalam komposisinya. Air yang ada menempati ruang-ruang di dalam struktur beton, jika beton sudah mengeras dan terjadi pelepasan air dan membentuk rongga atau pori-pori. Sedangkan pada panel beton II dengan perekat resin epoksi tidak terjadi proses penguapan. Akibatnya nilai porositas panel beton I lebih tinggi daripada panel beton II, dan densitasnya lebih tinggi daripada panel beton II.
Dari Gb.2 diatas dapat diambil kesimpulan bahwa komposisi optimum pembuatan panel beton ringan
dicapai pada perbandingan antara matriks dan filler sebesar 1 : 4. Perbandingan tersebut merupakan titik jenuh ikatan, dimana ikatan molekul-molekul perlit yang terbentuk sangat kuat dengan adanya komposisi yang sesuai dengan semen atau resin sebagai matriks atau perekat. Jika komposisi filler, dalam hal ini perlit, ditambahkan hingga melebihi titik jenuh, jumlah perekat tentu semakin kecil, maka dapat menyebabkan ikatan- ikatan molekul perlit yang terbentuk akan lemah. Ikatan antar molekul perlit yang lemah ditunjukkan dengan nilai porositasnya yang tinggi.
Semakin poros panel beton ringan tersebut, maka nilai kekuatan tekannya akan berkurang sehingga
kemampuan panel beton untuk menyangga beban berat juga akan kecil. Hal ini ditunjukkan pada gafik uji tekan pada Gb.3. Pada Gb.3.a memperlihatkan nilai kuat tekan untuk panel beton I memiliki nilai antara 0,096 – 1,3 MPa, dengan nilai optimum adalah sebesar 1,3 MPa. Nilai optimum ini dicapai saat komposisi 80% perlit berada dalam campuran. Jika komposisi perlit ditambah hingga melebihi 80%, maka ikatanikatan molekul perlit akan lemah karena komposisi semen yang semakin rendah, nilai porositasnya akan meningkat sehingga menurunkan kuat tekan panel beton I. Jika komposisi perlit kurang dari 80% atau dengan perbadingan 1 : 2, kuat tekannya akan bernilai sangat rendah dibandingkan dengan komposisi yang lain. Pada panel beton, kuat tekan dipengaruhi oleh jumlah perlit yang berfungsi sebagai filler dan sekaligus sebagai penguat. Oleh karena itu komposisi jumlah perlit yang berkurang akan menyebabkan kekuatan panel beton
antara 0,96 – 0,98 g/cm3 dan nilai porositas antara 23,16% - 41,13%. Nilai optimum densitas panel beton I adalah sebesar 0,98 g/cm3 dan nilai optimum porositasnya adalah sebesar 23,16%. Nilai optimum ini dicapai pada saat komposisi perlit 80% atau dengan perbandingan 1 : 4. Jika komposisi material perlit melebihi 80% dalam campuran, beton yang dihasilkan akan semakin ringan namun nilai porositasnya akan lebih tinggi. Sebaliknya, jika komposisi material perlit kurang dari 80%, maka beton yang dihasilkan juga memiliki nilai densitas lebih tinggi namun nilai porositas akan lebih kecil. Nilai densitas panel beton ringan berbasis perlit dipengaruhi oleh komposisi perlit itu sendiri, karena material perlit memiliki densitas yang sangat rendah yaitu antara 0,04 – 0,17 g/cm3 [6].
Sedangkan untuk panel Beton II yang dibuat dengan 3 variasi komposisi memiliki nilai densitas antara 0,78 – 0,89 g/ cm3 dan nilai porositas antara 18,86 – 43,32% (lihat Gb.2.b). Panel beton II memiliki nilai optimum densitas sebesar 0,89 g/cm3 dan nilai optimum porositas adalah sebesar 18,86%. Nilai optimum densitas dan porositas panel beton II juga dicapai saat 80% komposisi perlit ada dalam campuran. Nilai porositas panel beton I lebih tinggi daripada panel beton II, namun nilai densitasnya juga lebih tinggi daripada panel beton II. Padahal seharusnya semakin poros suatu panel beton ringan maka densitasnya akan semakin kecil atau bernilai rendah. Hal ini disebabkan pada panel beton I memiliki kandungan air di dalam komposisinya. Air yang ada menempati ruang-ruang di dalam struktur beton, jika beton sudah mengeras dan terjadi pelepasan air dan membentuk rongga atau pori-pori. Sedangkan pada panel beton II dengan perekat resin epoksi tidak terjadi proses penguapan. Akibatnya nilai porositas panel beton I lebih tinggi daripada panel beton II, dan densitasnya lebih tinggi daripada panel beton II.
Dari Gb.2 diatas dapat diambil kesimpulan bahwa komposisi optimum pembuatan panel beton ringan
dicapai pada perbandingan antara matriks dan filler sebesar 1 : 4. Perbandingan tersebut merupakan titik jenuh ikatan, dimana ikatan molekul-molekul perlit yang terbentuk sangat kuat dengan adanya komposisi yang sesuai dengan semen atau resin sebagai matriks atau perekat. Jika komposisi filler, dalam hal ini perlit, ditambahkan hingga melebihi titik jenuh, jumlah perekat tentu semakin kecil, maka dapat menyebabkan ikatan- ikatan molekul perlit yang terbentuk akan lemah. Ikatan antar molekul perlit yang lemah ditunjukkan dengan nilai porositasnya yang tinggi.
Semakin poros panel beton ringan tersebut, maka nilai kekuatan tekannya akan berkurang sehingga
kemampuan panel beton untuk menyangga beban berat juga akan kecil. Hal ini ditunjukkan pada gafik uji tekan pada Gb.3. Pada Gb.3.a memperlihatkan nilai kuat tekan untuk panel beton I memiliki nilai antara 0,096 – 1,3 MPa, dengan nilai optimum adalah sebesar 1,3 MPa. Nilai optimum ini dicapai saat komposisi 80% perlit berada dalam campuran. Jika komposisi perlit ditambah hingga melebihi 80%, maka ikatanikatan molekul perlit akan lemah karena komposisi semen yang semakin rendah, nilai porositasnya akan meningkat sehingga menurunkan kuat tekan panel beton I. Jika komposisi perlit kurang dari 80% atau dengan perbadingan 1 : 2, kuat tekannya akan bernilai sangat rendah dibandingkan dengan komposisi yang lain. Pada panel beton, kuat tekan dipengaruhi oleh jumlah perlit yang berfungsi sebagai filler dan sekaligus sebagai penguat. Oleh karena itu komposisi jumlah perlit yang berkurang akan menyebabkan kekuatan panel beton
Untuk panel beton II nilai kuat tekannya adalah 0,17 – 8,73 MPa, diperlihatkan pada Gb.3.b. Pada
gambar tersebut juga menunjukkan perilaku yang sama dengan panel beton I. Komposisi terbaik panel beton ringan dicapai saat 20% resin digunakan sebagai matriks dan 80% perlit digunakan sebagai filler, atau pada perbandingan komposisi 1 : 4. Jika komposisi perlit kurang dari atau lebih dari 80%, maka nilai kuat tekannya akan menurun sesuai dengan grafik warna merah pada Gb.3. Jadi bisa disimpulkan bahwa komposisi panel beton ringan terbaik dicapai ketika 4/5 bagian merupakan filler dan 1/5 bagian merupakan matriks atau perekat.
Jika dibandingkan densitas kedua komposisi panel beton ringan, panel beton ringan II dengan perekat
resin memiliki densitas yang lebih rendah dibandingkan dengan panel beton I dengan perekat semen, lihat Resin yang digunakan terebut juga berfungsi untuk melindungi panel beton dari penyerapan air, karena sifat dari perlit itu sendiri yang cenderung mengikat air, sehingga tingkat penyerapan air pada panel beton ini lebih rendah daripada panel beton dengan perekat semen atau panel beton II. Hal ini tentu sangat berguna apabila digunakan dalam instalasi pembangunan rumah di lahan gambut atau rawa-rawa.
Berdasarkan referensi panel beton ringan untuk aplikasi sebagai insulator memiliki persyaratan densitas sekitar 0,320 – 0,960 g/ cm3 dan densitas typical yang ekonomis adalah sekitar 0,432 g/cm3[6]. Kurva warna hijau menunjukkan densitas panel beton ringan yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya,oleh Jauhara Cut Ali (2009). Adanya perbedaan nilai densitas yang dihasilkan untuk panel beton ringan dengan campuran yang sama pada penelitian sekarang dan sebelumnya bisa disebabkan karena beberapa faktor, antara lain sumber perlit, ukuran perlit, semen yang digunakan, dan juga proses waktu pengerasan yang berbeda. Pada Gb. 4 terlihat bahwa dengan komposisi perekat yang tetap, dalam hal ini semen dan resin, nilai densitasnya semakin mengecil dengan bertambahnya jumlah komposisi perlit. Hal ini membuktikan bahwa komposisi perlit sangat menentukan terhadap nilai densitas panel beton ringan yang dihasilkan.
Gambar 4. Gafik hubungan densitas panel beton ringan terhadap variasi komposisi dari hasil penelitian dan referensi
Pada Gb. 5 menunjukkan, bahwa nilai kuat tekan maksimum dicapai saat komposisi perlit pada panel
beton ringan sebesar 80%. Jika nilai tersebut diperbesar, maka kuat tekan dari panel beton ringan akan mengecil. Dari referensi diketahui, bahwa nilai kuat tekan panel beton ringan pada umumnya adalah 0,62 – 3,5 Mpa [7]. Jika dibandingkan nilai kuat tekan panel beton ringan I berada di bawah nilai kuat tekan minimum panel beton ringan pada umumnya, tapi untuk komposisi 80% perlit memiliki nilai kuat tekan yang berada diantara nilai kuat tekan referensi, yaitu 1,3MPa. Sedangkan nilai kuat tekan panel beton ringan II untuk perbandingan 1 : 2 berada diatas nilai kuat tekan minimum, untuk perbandingan 1 : 4 berada diatas nilai kuat tekan maksimum, sedangkan untuk perbandingan 1 : 6 langsung turun dibawah nilai kuat tekan minimum beton pada umumnya. Jadi dapat disimpulkan bahwa komposisi panel beton ringan terbaik dicapai saat 80% perlit dan 20% resin epoksi.
Gambar 5. Grafik Hubungan kuat tekan panel beton ringan terhadap komposisi
Berdasarkan hasil pengukuran kuat tekan terbaik dicapai saat 80% perlit dan 20% resin epoksi, maka
pada kondisi tersebut dilakukan pengukuran konduktivitas termal. Pengukuran konduktivitas termal
bertujuan untuk mengetahui kemampuan panel beton ringan dalam menghantarkan panas. Pengujian
konduktivitas termal panel beton ringan dilakukan dengan menggunakan thermal conductivitymeter dan mengacu pada ASTM C 177 – 1997. Hasilnya diperlihatkan pada Gb.6. Kurva berwarna merah menunjukkan temperatur pada sisi benda yang bersinggungan langsung dengan penghantar panas (ketel uap), sedangkan kurva berwarna biru menunjukkan temperatur pada sisi yang berlawanan. Terdapat perbedaan temperatur pada kedua sisi, karena terjadi kenaikan temperatur tiap waktu pada kedua sisi yang bernilai tidak sama. Namun ketika mencapai titik jenuh, kenaikan temperatur keduanya relatif konstan sehingga perbedaan temperatur keduanya sekitar 60C. Perbedaan temperatur pada kedua sisi saat jenuh ini dihitung dan dimasukkan ke dalam Persamaan 4, sehingga dihasilkan nilai konduktivitas termal sebesar 0,6922 W/m2 K. Nilai konduktivitas termal panel beton akan meningkat sebanding dengan nilai densitasnya, dan akan menurun dengan porositasnya [9]. Dari referensi diketahui bahwa konduktivitas termal panel beton perlit sekitar 0,54 – 0,83 W/m2 K. Dari nilai konduktivitas termal tersebut dapat disimpulkan bahwa panel beton perlit dengan perekat resin ini dapat digunakan sebagai bahan insulator panas.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil pengukuran kuat tekan terbaik dicapai saat 80% perlit dan 20% resin epoksi, maka
pada kondisi tersebut dilakukan pengukuran konduktivitas termal. Pengukuran konduktivitas termal
bertujuan untuk mengetahui kemampuan panel beton ringan dalam menghantarkan panas. Pengujian
konduktivitas termal panel beton ringan dilakukan dengan menggunakan thermal conductivitymeter dan mengacu pada ASTM C 177 – 1997. Hasilnya diperlihatkan pada Gb.6. Kurva berwarna merah menunjukkan temperatur pada sisi benda yang bersinggungan langsung dengan penghantar panas (ketel uap), sedangkan kurva berwarna biru menunjukkan temperatur pada sisi yang berlawanan. Terdapat perbedaan temperatur pada kedua sisi, karena terjadi kenaikan temperatur tiap waktu pada kedua sisi yang bernilai tidak sama. Namun ketika mencapai titik jenuh, kenaikan temperatur keduanya relatif konstan sehingga perbedaan temperatur keduanya sekitar 60C. Perbedaan temperatur pada kedua sisi saat jenuh ini dihitung dan dimasukkan ke dalam Persamaan 4, sehingga dihasilkan nilai konduktivitas termal sebesar 0,6922 W/m2 K. Nilai konduktivitas termal panel beton akan meningkat sebanding dengan nilai densitasnya, dan akan menurun dengan porositasnya [9]. Dari referensi diketahui bahwa konduktivitas termal panel beton perlit sekitar 0,54 – 0,83 W/m2 K. Dari nilai konduktivitas termal tersebut dapat disimpulkan bahwa panel beton perlit dengan perekat resin ini dapat digunakan sebagai bahan insulator panas.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Dari pembuatan panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat semen dan resin dapat disimpulkan bahwa:
1 Karakteristik panel beton ringan dipengaruhi oleh varisi komposisi dan jenis perekat yang digunakan.
2 Nilai densitas panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin (panel beton II) jauh lebih rendah
daripada dengan menggunakan perekat semen (panel beton I).
Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi TELAAH Volume 29, Mei 2011
3 Nilai porositas panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin (panel beton II) lebih rendah
daripada dengan menggunakan perekat semen (panel beton I).
4 Panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin memiliki nilai kuat tekan lebih besar daripada menggunakan perekat semen
5 Kondisi optimum diperoleh pada komposisi 80% perlit dan 20% resin epoksi atau 1:4, yang
menghasilkan nilai konduktivitas termal : 0,6922 W/m2 K. Sehingga panel beton ringan ini sangat cocokdipergunakan sebagai insulator panas.
Dari pembuatan panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat semen dan resin dapat disimpulkan bahwa:
1 Karakteristik panel beton ringan dipengaruhi oleh varisi komposisi dan jenis perekat yang digunakan.
2 Nilai densitas panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin (panel beton II) jauh lebih rendah
daripada dengan menggunakan perekat semen (panel beton I).
Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi TELAAH Volume 29, Mei 2011
3 Nilai porositas panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin (panel beton II) lebih rendah
daripada dengan menggunakan perekat semen (panel beton I).
4 Panel beton ringan berbasis perlit dengan perekat resin memiliki nilai kuat tekan lebih besar daripada menggunakan perekat semen
5 Kondisi optimum diperoleh pada komposisi 80% perlit dan 20% resin epoksi atau 1:4, yang
menghasilkan nilai konduktivitas termal : 0,6922 W/m2 K. Sehingga panel beton ringan ini sangat cocokdipergunakan sebagai insulator panas.
4.2 Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan pengujian tingkat penyerapan air dari panel beton ringan
perlit dengan perekat resin.
2. Perlu adanya pengujian SEM untuk mengetahui secara mikroskopis susunan ikatan antara matriks atau
penguat dengan filler atau pengisi.
1. Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan pengujian tingkat penyerapan air dari panel beton ringan
perlit dengan perekat resin.
2. Perlu adanya pengujian SEM untuk mengetahui secara mikroskopis susunan ikatan antara matriks atau
penguat dengan filler atau pengisi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ali, J C, Pembuatan Panel Beton Ringan Berbasis Perlit dan efek Komposisinya Terhadap
Karakteristiknya, Medan : USU,2009.
[2] Tata Cara Perhitungan Struktur Panel beton untuk Bangunan Gedung. SNI, 03xxx2002.
[3] http://www.mii.org/Minerals/photoperlite.html
[4] A.F.Ismayanto dan E.T Agustinus, Batuan Perlit Karangnunggal Sebagai Bahan Sintesa Atapulgit,
Jurnal Riset Geologi dan Pertambangan Jilid 17 No. 2, 1-17, 2007.
[5] http://mualim.wordpress.com/2007/07/23/teknik-pembuatan-panel beton-1/
[6] Ajax, Ontario.,CG. SpecialtyVermiculite®.IndustrialPerlite, Co. of Canada Ltd 294, L1S 3C6 BP-012
4M/10/87. (www.na.gaceconstruction.com/vermiculite/download/Perlite.pdf)
[7] http://www.silbrico.com/lightwt.htm
[8] http://www.perlite.org/perlite_info/guides/lightweight_insulating_concrete/general/perlite_concrete.pdf
[9] A, Mortensen, Concise Encyclopedia of Composite Materials, Elsevier Ltd, Netherlands., Hal 236 2nd
edition,2007
[1] Ali, J C, Pembuatan Panel Beton Ringan Berbasis Perlit dan efek Komposisinya Terhadap
Karakteristiknya, Medan : USU,2009.
[2] Tata Cara Perhitungan Struktur Panel beton untuk Bangunan Gedung. SNI, 03xxx2002.
[3] http://www.mii.org/Minerals/photoperlite.html
[4] A.F.Ismayanto dan E.T Agustinus, Batuan Perlit Karangnunggal Sebagai Bahan Sintesa Atapulgit,
Jurnal Riset Geologi dan Pertambangan Jilid 17 No. 2, 1-17, 2007.
[5] http://mualim.wordpress.com/2007/07/23/teknik-pembuatan-panel beton-1/
[6] Ajax, Ontario.,CG. SpecialtyVermiculite®.IndustrialPerlite, Co. of Canada Ltd 294, L1S 3C6 BP-012
4M/10/87. (www.na.gaceconstruction.com/vermiculite/download/Perlite.pdf)
[7] http://www.silbrico.com/lightwt.htm
[8] http://www.perlite.org/perlite_info/guides/lightweight_insulating_concrete/general/perlite_concrete.pdf
[9] A, Mortensen, Concise Encyclopedia of Composite Materials, Elsevier Ltd, Netherlands., Hal 236 2nd
edition,2007
Tidak ada komentar:
Posting Komentar