TOPIK KHUSUS
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Iman Satyarno, M. E.
Oleh :
A. Setyo Koordijanto Dona Fabiola Tho aryani Feroni!a "aatonis
MAGISTER TEKNOLOGI BAHAN BANGUNAN JURUSAN TEKNIK SIPIL SIPIL FAKULTAS TEKNIK TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2008
0
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
1. Umum Permintaan terhadap kebutuhan perumahan semakin meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk. Di sisi lain disamping luas lahan untuk pemenuhan pemenuh an kebutuhan perumahan yang semakin terbatas, kondisi geografis dan kondisi tanah dasar yang tersedia tersedia juga sangat bervariasi bervariasi tingkat kerentanan terhadap bencana gempa gempa serta serta daya daya dukung dukung tanahny tanahnyaa yang tidak selalu selalu cukup cukup memadai memadai.. Secara Secara khusus, dalam hal kondisi geografis yang rentan/raan gempa atau tanah dengan daya daya dukun dukung g renda rendah, h, maka maka disa disara rank nkan an sala salah h satu satu upaya upaya rekay rekayas asan anya ya adal adalah ah pembangunan rumah/bangunan dengan konstruksi yang ringan. Suatu konstruksi bangunan yang ringan dapat diperoleh dengan cara menggunakan bahan!bahan material yang ringan. "ilayah ilayah permukiman permukiman yang membutuhkan membutuhkan bahan bangunan/mate bangunan/material rial ringan antara lain# Daerah raa $reklamasi raa%, Daerah gambut, Daerah raan gempa, dan tanah yang memiliki daya dukung rendah. Salah satu rekayasanya rekayasanya adalah mengaplikasi mengaplikasikan kan teknologi teknologi tepat guna dengan memanfaatkan limbah organik pertanian sebagai bahan bangunan alternatif yang ringan ringan berupa panel sebagai dinding dinding menggantikan menggantikan peran bahan konvensional konvensional batu bata yang relatif lebih berat. &eberapa dasar pemikiran pemilihan bahan limbah organik pertanian sebagai bahan bangunan alternatif dalam bentuk panel dinding ini adalah# bahan yang sustainable, lo cost material, kuantitas bahan dasar yang melimpah bahan bangunan yang ringan.
1
'. D ( ) ( Di *ndonesia tercatat luasan daerah raa yang mencapai ++, juta hektar. -engacu laporan dari "etland *nternational ' menyebutkan baha sekitar '',0 juta hektar atau 2 dari lahan raa merupakan areal bergambut. Sedangkan konsen konsentra trasi si terbes terbesar ar daerah daerah raa raa berada berada di + $tiga% $tiga% pulau pulau utama utama sebagai sebagaiman manaa terlihat dalam tabel berikut# )abel 1. potensi sumberdaya lahan raa di + pulau utama $dalam 1. ha%. TYPE OF SWAMPLAND
SUMATRA
KALIMANTAN
IRIAN A AYA
TOTAL
)idal loland
3.1
.0
.34
'.
*nland loland
+.
0.1
0.141
1.1
1+.'11
1'.
1'.33
+3.'+
T!tal
Seme Sement ntar araa itu itu menu menuru rutt 5oe 5oell ll $133 $133%% poten potensi si limb limbah ah orga organi nik/ k/bah bahan an agriku agrikultu lturr di seluru seluruh h dunia dunia yang yang bisa bisa dimanf dimanfaat aatkan kan sebaga sebagaii bahan bahan banguna bangunan n alternatif relatif sangat melimpah sebagaimana tabel di baah ini.
6ayu
)abel '. Potensi Sumber Serat di Dunia. S"#$er %erat D"n(a &+!rl,* &'($er %!"r)e* &,l# ,r- #etr() t!n%* 1.10..
7erami!$gandum, padi, oat, rye, fla8, gras%
1.10..
&atang tanaman $jagung sorghum, kapas%
3..
(mpas tebu
0..
5eeds
+..
bambu
+..
&atang kapas
10..
*si $jute, kenaf, hemp%
4..
Papyrus
0..
6ulit $jute, kenaf, hemp%
'.3.
Serat kapas
1..
9sparto grass
0.
Daun $sisa, abac, hene:uen%
4.
Sabai grass
'.
);)(<
.++.4. S"#$er R!+ell/ 1
2
Sedangkan di *ndonesia sendiri berdasarkan data!data yang ada, kuantitas ataupun perkiraan kuantitas berdasarkan asumsi teknis dari beberapa jenis limbah organik hasil pertanian yang potensial dimanfaatkan sebagai bahan bangunan alternatif dapat dinyatakan sebagai berikut# a. Serbuk gergajian kayu jati -enurut Departemen kehutanan dan perkebunan limbah kayu jati yang dihasilkan dari produksi untuk kayu lapis mencapai ,1 juta/m+, serta dari produksi kayu gergajian mencapai ', juta/m+ Sedangkan asumsi limbah gergajian kayu yang dihasilkan mencapai 12, atau mencapai lebih dari 0 juta/m+.
b. 7erami -enurut 6im = Dale, ', setiap satu hektar lahan pertanian padi akan menghasilkan 10 ton padi dan ratio jerami per panen adalah 1, $berdasarkan berat kering jerami% yang artinya setiap produksi 1 ton beras padi akan menghasilkan 1, ton jerami. Sedangkan menurut -oiorella $1340% menyebutkan baha setiap kilogram panen padi maka jumlah jerami yang tertinggal adalah berkisar 1!1,0 kg jerami padi.
3
c. Serabut 6elapa Data &adan Pusat Statistik $&PS% tahun 1333 menunjukkan produksi kelapa di *ndonesia sebesar +4 juta ton. Sedangkan menurut >u?airin $133% jumlah serabut yang ada pada sebuah kelapa adalah sekitar +2!+02 dari berat kelapa.
B. T"4"an Pen"l(%an
Penulisan tentang pemanfaatan limbah organik pertanian dan perkebunan ini dilakukan dengan tujuan# memberikan pemahaman serta mengurangi dampak negatif atas pengelolaan limbah organik yang salah dengan memberikan alternatif pengelolaan yang lebih tepat dan memberikan nilai lebih, memberikan gambaran kepada masyarakat tentang cara/proses pengolahan limbah organik menjadi bahan bangunan alternatif, menjaab kebutuhan akan bahan bangunan yang ringan yang cocok diterapkan pada daerah dengan kondisi daerah raa $reklamasi raa%, daerah gambut, daerah raan gempa, dan tanah yang memiliki daya dukung rendah lainnya.
5. Bata%an Pen"l(%an
5uang lingkup penulisan dibatasi pada hal!hal berikut # Pembahasan bahan bangunan ringan dikhususkan pada jenis panel komposit serta kusen beton komposit. Pembahasan dilakukan dalam lingkup studi pustaka yang didapat dari penelusuran informasi yang berhubungan dengan jurnal!jurnal penelitian ilmiah, tesis penelitian, buku, informasi lain yang diterbitkan oleh media lokal maupun internasional melalui akses internet.
6
BAB II TINAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI A. T(n4a"an P"%taka
-enurut 9stu 5etnaningtyas, limbah organik terdiri dari bahan penyusun tum! uhan dan hean yang diambil dari alam atau dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan, peternakan, rumah tangga, industri, dan lain!lain yang secara alami mudah terurai oleh aktivitas mikro!organisme. Pngelolaan limbah dapat dilakukan dengan cara pengurangan sumber $ source reduction%, penggunaan kembali, pemanfaatan $recycling %, pengolahan $treatment % dan pembuangan. Scara singkat dapat dikatakan baha dengan teknologi sederhana maka potensi limbah organik dapat dimanfaatkan menjadi barang! barang yang mempunyai nilai lebih, salah satunya sebagai produk bahan bangunan. 5oell $133% dalam bukunya @ Paper and Composites from Agro Based Resources” mengemukakan tentang pembuatan panel komposit berbahan dasar residu pertanian. (. -ansour $'% meneliti tentang panel komposit jerami dengan pengikat semen sebagai material bahan bangunan yang murah. Penelitian dilakukan pada panel komposit dengan komposisi semen # jerami A + # 1, dan dari hasil pengujian terhadap silinder 18' cm menghasilkan kuat tekan sebesar 1 lb. Dini Bahyandari $'+% meneliti tentang pembuatan papan partikel berbahan dasar limbah gergajian kayu. 6omposisi optimal diperoleh pada 2 serbuk kayu keras menggunakan perekat fenol formaldehyde menghasilkan kuat tarik , C/mm'. Sedangkan jika menggunakan perekat resin organik, komposisi optimal tercapai pada variasi 2 serbuk kayu keras yang diperoleh kekuatan tarik ,+ C/mm'. Susi >aryani $'%, meneliti pemanfaatan serbuk gergajian kayu jati untuk kusen beton yang diharapkan dapat mengurangi berat beton. >asil penelitian diperoleh kenyataan baha semakin besar persentase serbuk gergajian kayu pada campuran kusen beton, maka berat beton semakin ringan dan harga kusen beton semakin murah. 5anty Bhristiana $'%, juga dalam penelitian tentang kusen beton dari serbuk kayu ulin dengan Semen Portland putih +0 kg/m+ menunjukkan baha dengan meningkatnya persentase campuran serbuk kayu ulin maka berat jenis betonnya menurun, artinya betonnya akan menjadi semakin ringan.
7
(rif unarto $'%, meneliti tentang pemakaian limbah kertas yang merupakan bahan limbah/sampah dimanfaatkan sebagai beton dalam bentuk panel papercrete, dengan variasi campuran 1 # ', 1 # +, dan 1 # , dan bahan tambah ,' 2 gula pasir. &erat papercrete yang dihasilkan masuk dalam kategori beton ringan dengan berat antara 4 ! 3++ kg/m+. 6lasifikasi beton ringan menurut S6 SC* +!+3!133 yaitu beton dengan kandungan serbuk kayu 2 dan 2 termasuk beton struktural sedangkan kandungan serbuk kayu 42 dan 12 termasuk beton struktur ringan.
B. Lan,a%an Te!r( 1. Panel K!#8!%(t
Panel komposit memiliki pengertian penggabungan bahan yang mengandung dua atau beberapa unsur yang berbeda, perbedaan fisik maupun unsur kimia. Panel komposit artinya gabungan beberapa unsur yang saling berdiri sendiri dan berbeda satu dengan yang lainnya diukur secara macroscopic. Panel komposit yang terbuat dari bahan pertanian $agro-based % memiliki kategori yang sama dengan panel komposit berbahan dasar kayu. Pengikat yang digunakan bisa berupa resin sintetik, perekat sintetik maupun inoganic binder seperti semen. &entuk panel komposit pun tidak jauh berbeda antara lain insulating board, medium density fiber board, hardboard, particle board , dan cementboard .
Lignosellulosic composite merupakan panel komposit yang unsur dasarnya terdiri dari lignin dan sellulosa yang ada pada limbah pertanian. Lignosellulosic meliputi #
unsur kayu sisa hasil pertanian seperti jute dan kenaf $rami%,
9
sisa pertanian pasca panen seperti ampas tebu, batang jagung, rumput!rumput, jerami padi, gandum, $cereal straw% dan unsur tanaman lainnya. Pada dasarnya kandungan yang terdapat pada kayu juga ada pada tanaman
lignosellulosic alaupun berbeda dari segi komposisi kimia maupun morfologi matriksnya. Sebagai dasar bahan bangunan, tanaman lignosellulosic bisa menjadi alternatif selain kayu. &ahan penyusun panel komposit limbah organik terdiri dari bahan perekat/pengikat, bahan utama berupa limbah organik pertanian!perkebunan, air, dan bahan tambah $admixture% berupa gula. a. Ba:an Perekat;Peng(kat.
1%. Semen Portland Semen portland dibuat dari serbuk halus mineral kristalin dengan komposisi utama kalsium dan aluminium silikat. &ahan utama pembentuk semen portland yaitu kapur $Ba;%, silika $Si;+%, alumina $(l';+%, sedikit magnesia $-g;% dan terkadang sedikit alkali. 9mpat senyaa kompleks penting yang ada dalam semen portland yaitu# Dikalsium Silikat $B'S atau 'BaB;.Si;'%, )rikalsium silikat $B+S atau +BaB;.Si;'%, )rikalsium (luminat $B+( atau +Ba;.(l';+%, dan )etrakalsium (luminoferit $B (E atau Ba;.(l';+.Ee';+%. Senyaa tersebut menjadi kristal!kristal yang saling mengunci ketika menjadi klinker. Perbedaan persentase senyaa kimia menyebabkan perbedaan sifat semen. Eungsi semen secara umum adalah untuk merekatkan butiran!butiran agregat agar terjadi suatu massa yang padat, juga untuk mengisi rongga antar butiran agregat. Semen hanya mengisi F 12 dari volume beton, dan karena merupakan bahan yang aktif maka perlu dipelajari dan dikontrol secara ilmiah $)jokrodimuljo, '%. '%. Semen Putih Semen Putih termasuk pada semen portland, karena memiliki sifat yang sama kecuali dalam hal arna $Puraningsih, '%. "arna dari semen putih tergantung dari bahan baku dan proses pembuatannya. &ahan baku
yang digunakan adalah bahan baku yang bebas senyaa besi $Ee';+%, atau G .' 2 $dari basis Blinker% dan bebas senyaa minor lain seperti -angan $-n';+%, Bhrome $Br ';+% dan Hanadium $H';0%, suatu syarat agar produk semen yang dihasilkan benar!benar putih arnanya. Di *ndonesia semen putih diproduksi berdasarkan standar SC* 10!1'3!'. +%. Phenol Eormaldehyde Phenol formaldehida $PE% merupakan bahan pengikat yang lebih durabel dibandingkan dengan urea formaldehide, harga phenol formaldehide + kali lebih mahal dibandingkan dengan urea formaldehide, namun hal ini seimbang dengan tingkat durabilitas yang dicapai oleh bahan yang memakai phenol formadehide sebagai perekat sehingga dapat digunakan untuk produk e8terior. $. Ba:an L(#$a: Organ(k
1%. Serbuk 6ayu *ndustri perkayuan merupakan jenis industri yang menghasilkan limbah berupa kullit kayu, serbetan kulit dan serbuk kayu. Serbuk gergajian kayu $grjajen% dan potongan kayu $tatal% dari suatu industri penggergajian kayu yang cenderung hanya dibuang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan papan partikel $ particel board %. '%. 6ulit 6ayu 6ulit kayu selama ini dihindari untuk dibuat papan partikel karena banya mengandung ?at e8tractif sehingga pengaruhnya harus dikurangi dengan pengayakan bahan baku dan pemanasan pada aktu pengempaan. +%. 6ertas 6ertas merupakan suatu produk yang terbuat dari bahan organik perkebunan sehingga kertas limbah kertas dapat pula dikategorikan sebagai limbah organik. -etode pengolahan kertas limbah menjadi bahan bangunan pada umumnya adalah dengan membuat kertas menjadi adonan bubur kertas. &ubuk kertas dari olahan limbah kertas merupakan hasil dari penghancuran
<
kertas koran bekas dengan cara merendam kertas dan dijadikan bubur kertas yang kemudian di keringkan. %. 5esidu kelapa 5esidu kelapa adalah limbah yang berasal dari pohon kelapa meliputi batok, serabut, daun dan kulit kelapa. 0%. 7erami 6andungan unsur utama yang ada dalam jerami yaitu Silika $!2% dan 6alium $1,'!1,2%. Sedangkan kandungan yang lainnya adalah meliputi Citrogen $,0!,42%, Phospor $,I,1'2%, dan Sulfur $,0!,12%. >asil analisis tanaman dari beberapa penelitian di 7aa &arat dan &ali menunjukkan baha jerami padi mengandung hara 6 1,02I1,3'2 $(diningsih 1333%. ). A(r
(ir sangat diperlukan semen untuk bereaksi sehingga membentuk pasta dan menjadi bahan pelumas antara butir!butir agregat agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan $worability%. Untuk bereaksi dengan semen dibutuhkan air sekitar '02 dari berat semen. Camun pada keadaan ini pasta akan sulit digunakan dalam aplikasinya sehingga seringkali diperlukan air sampai dengan +02 dari berat semen. 6elebihan air sebagai pelumas tidak boleh terlalu banyak karena akan mengakibatkan kekuatan beton rendah dan menjadikan beton porous. Selain itu air yang berlebihan akan bersama!sama dengan semen bergerak ke permukaan beton segar yang baru dituang, disebut bleeding , kemudian menjadi buih dan membentuk lapisan tipis atau laitance yang dapat mengurangi lekatan antara lapis!lapis beton yang merupakan bagian yang lemah. ,. Ba:an Ta#$a:an &admixture* ="la.
&ahan tambahan adalah suatu bahan berupa bubuk atau cairan yang ditambahkan ke dalam campuran adukan beton selam pengadukan dengan tujuan untuk mengubah sifat adukan atau betonnya, antara lain# memperlambat aktu pengikatan,
mempercepat pengerasan, menambah encer adukan,
menambah
daktilitas
$mengurangi
sifat
getas%,
mengurangi
retak!retak
pengerasan, mengurangi panas hidrasi, menambah kekedapan, menambah keaetan, dan sebagainya. &ahan tambah untuk tambahan beton yang mengandung gula $sugarbased % merupakan bahan tambah yang bersifat retardant yang berfungsi untuk memperlambat pengikatan. &eberapa bahan sama dengan komposisi kimia untuk water reducer , tetapi dalam dosis yang lebih tinggi. &ila diberikan kadar sampai ,' I 1 2 maka campuran tidak akan set $Cugraha dan (ntoni, '% &ahan dasar pembuatan gula adalah batang tanaman tebu $!accharum offinicarum% yang tumbuh subur di daerah beriklim tropis dan subtropis. 6omponen utama gula di dalam batang tebu adalah sukrosa, disamping itu terdapat sedikit glukosa dan fruktosa. lukosa dan fruktosa merupakan gula reduksi karena mampu mereduksi ion ion logam, antara lain ion Bu dalam larutan fehling. Dibanding dengan sukrosa, tingkat kemanisan glukosa dan fruktosa dalam tebu berkurang seiring dengan meningkatnya kemasakan. 2. Bet!n R(ngan
&eton dikategorikan sebagai beton ringan apabila beratnya kurang dari 14 kg/m+. &eton ringan biasanya memiliki sifat menahan penghantaran panas serta dapat mengurangi beban mati pada suatu konstruksi $)jokrodimuljo, '%. Pada dasarnya, beton ringan diperoleh dengan cara penambahan pori!pori udara ke dalam campuran betonnya. &eton ringan dapat dikategorikan berdasarkan cara pembuatannya $Ceville dan &rooks, 134% antara lain sebagai berikut # •
Penggunaan agregat ringan dan berpori dengan berat jenis lebih rendah dari ',, misalnya tanah liat bakar dan batu apung.
•
-embuat rongga udara pada beton atau mortar yang dihasilkan oleh gelembung udara pada beton atau disebut dengan air-entrainment . )ipe ini seringkali dikenal dengan beton aerated, cellular, foamed atau beton gas.
•
Dengan menghilangkan agregat halus, dan hanya menggunakan agregat kasar, atau yang sering dikenal sebagai no-fines concrete.
10
6lasifikasi beton ringan berdasarkan berat jenis dan kuat tekan minimum adalah sebagai berikut#
Tabel #. !lasi$i!asi beton berdasar!an berat jenis dan !%at te!an. &erat jenis $kg/m+%
6uat tekan $-Pa%
G 4
!
Struktur ringan
4 ! 1
,43 ! 1,'
Struktural
1 ! 14
1,' ! 1,+
' ! 4
,+0 ! ,3
4 ! 1
,3 ! 1,+
1 ! 13
J 1,+
!
1, ! ,4
! 10'
,0 ! 4,+
44 ! 1
',4 ! 1+,4
1+ ! '4
1,4 ! 1,
G 4
, !
0 ! 4
! 1
1 ! 13
J 1
Con struktur
' ! 4
,+0 ! ,
Struktur ringan
4 ! 1
, ! 1,
Struktur
1 ! 14
J 1,
5eferensi
7enis &eton 5ingan Struktur sangat ringan sebagai isolasi
SC*# +!+3! 133
Dobroolski $1334%
&eton dengan berat jenis rendah $ Low-"ensity Concrete% &eton ringan dg kekuatan menengah $ #oderate-!trength Lightweight Concrete%
&eton ringan struktur $!tructural Lightweight Concrete% beton dg kandungan udara $Aerated concrete% Pemadatan sebagian $partially compacted% &eton tanpa agregat halus $no-fines aggregate% &eton struktural dengan agregat ringan
Koung $1341%
$structural lightweight aggregate concrete%
Ceville = &rooks $134%
Satyarno $'%
&eton ringan penahan panas $ &nsulated Concrete% &eton ringan untuk pasangan batu $ #asonry Concrete% &eton ringan struktur $!tructural Lightweight Concrete%
6euntungan beton ringan yang digunakan untuk bahan dinding adalah pengurangan berat yang berpengaruh pada elemen struktur pendukungnya, sehingga secara keseluruhan dapat mengurangi biaya konstruksi.
11
BAB I> METODOLO=I PENELITIAN A. Peng"#8"lan Data
-etode atau cara yang digunakan dalam pengumpulan data dan informasi sebagai bahan penyusunan laporan ini adalah# Studi kepustakaan dilakukan terhadap jurnal!jurnal penelitian ilmiah dengan persoalan yang sama. Studi kepustaan dilakukan pada beberapa literatur yang digunakan sebagai upaya menyusun teori!teori dasar yang dapat digunakan sebagai pendukung dalam menganalisa permasalahan, serta sebagai referensi yang akan digunakan dalam penyusunan konsep penyelesaian masalahnya. Studi kepustakaan dilakukan terhadap informasi!informasi pendukung yang didapat melalui penelusuran internet maupun media cetak.
B. Anal(%(% Data
-etode atau cara yang digunakan dalam pembahasan untuk menganalisa informasi yang diperoleh adalah dengan cara# -empelajari
dan
menyimpulkan informasi!informasi
yang didapat
untuk
memahami akar permasalahan kerusakan lingkungan akibat pembakaran limbah organik. -empelajari dan menyimpulkan informasi!informasi yang didapat untuk menentukan strategi yang paling cocok sebagai upaya mengatasi permasalahan yang ada. -empelajari dan menyimpulkan informasi!informasi yang didapat untuk menyusun konsep teknologi bahan bangunan yang tepat, sehingga dapat digunakan sebagai alternatif bahan bangunan penyusun dinding panel.
12
Skema pembahasan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut#
LIMBAH OR=ANIK PERTANIAN ? PERKEBUNAN
SO5IAL PROBLEMS
Pen)e#aran U,ara Global Warming Pen)e#aran A(r Tana:
SOLUSI
Ba:an Bang"nan R(ngan Alternat(@e
KELEMAHAN
LITERATUR
Penel(t(an D(n,(ng Panel K!#8!%(t L(#$a: !rgan(k
KEUN==ULAN
APLIKASI
Bang"nan ,( Daera: Ra+a/ Daera: =a#$"t/ Ra+an =e#8a/ Da-a D"k"ng Tana: Ren,a:.
13
Uraian lebih jauh tentang bagan alir diatas meliputi beberapa hal terkait dengan poin! poin utama pembahasan penulisan, yaitu # 1. LIMBAH OR=ANIK PERTANIAN DAN PERKEBUNAN.
a. Pada umumnya pembakaran limbah organik lebih banyak dipilih karena alasan praktis. Camun demikian efek metode pembakaran adalah# asap yang mengakibatkan polusi udara, mengganggu pandangan dan pernapasan, menghasilkan emisi karbon yang menyumbang terjadinya pemanasan global, dalam
jangka
lingkungan
panjang
metode
ini
merusak
karena
menghilangkan
unsur
seperti nitrogen, karbon, dan sulfur yang juga dibutuhkan tanaman. b. (sap pada penggunaan &ahan &akar &iomassa $dari limbah organik% untuk keperluan rumah tangga $memasak% dapat menyebabkan infeksi saluran pernapasan akut $*SP(% pada balita. Sedangkan pada orang deasa dapat menyebabkan penyakit bronkitis kronik dan chronic obstructi'e lung disease $B;
16
c. Penimbunan limbah organik hingga busuk, berakibat pencemaran udara $bau tidak sedap% dan pencemaran air tanah. 3. SOLUSI
Untuk mengatasi permasalahan sosial yang ada dalam penanganan limbah organik dari pertanian dan perkebunan yang selama ini cenderung menimbulkan dampak negatif, maka melalui penerapan dan inovasi teknologi tepat guna dimungkinkan pemanfaatan limbah organik pertanian tersebut sebagai alternatif bahan bangunan. )injauan segi kelemahan dan keunggulan bahan bangunan dari limbah organik dapat disampaikan sebagai berikut# a. 6elemahan dan rekayasanya# )idak tahan apiL harus direkayasa menggunakan# !
bahan additif berupa wax
!
coating# aluminum trihydrate, borate ester.
)idak tahan airL rekayasanya dengan pemberian lapis plester semen jika dimanfaatkan untuk pemakaian e8terior. )idak tahan jamur dan seranggaL perlu pengaetan menggunakan# ! Bhromated copper arsenate $BBa% ! Breosote ! Pentachlorophenol $PBP% b. 6eunggulan bahan bangunan dari limbah organik 5inganL memiliki berat yang relatif ringan sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai bahan bangunan alternatif didaerah dengan daya dukung tanah rendah, daerah raan gempa dan bangunan bertingkat.
17
6. LITERATUR
Penelitian!penelitian ataupun paper-paper yang mengangkat tema tentang panel komposit atau kusen beton dengan memanfaatkan limbah organik antara lain# Panel komposit jerami dengan pengikat semen $(. -ansour, '% Papan partikel limbah kayu $Bahayandari, '% Panel akustik jerami padi $-ediastika, '% Papercrete $(rif unarto, '% 6usen beton komposit serbuk jati dan kayu ulin $6ristin, '0% Dinding panel komposit limbah organik# jerami,
ampas tebu, serabut kelapa,
sekam padi, serutan karet, kulit kayu. $5oell, '%. 7. APLIKASI
Panel komposit limbah organik pertanian dengan bobot ringan dapat diaplikasikan untuk menjaab kebutuhan konstruksi bangunan ringan di daerah dengan daya dukung tanah rendah seperti daerah raa, lahan gambut, dan lainnya, serta sesuai untuk daerah raan bencana gempa bumi.
19
BAB > PEMBAHASAN
Persoalan limbah organik pertanian dan perkebunan sebagian besar di tanah air adalah pengelolaannya yang kurang tepat serta kecenderungan pemilihan cara cepat dan praktis untuk mengatasinya seperti dengan melakukan pembakaran, sehingga membaa dampak negatif kerusakan lingkungan dan penyumbang peningkatan global warming serta penyebab gangguan kesehatan bagi manusia. 6emajuan teknologi dan inovasi yang dilakukan oleh para peneliti telah memungkinkan memanfaatkan limbah organik yang relatif melimpah sebagai bahan bangunan yang ringan untuk dinding. )eknologi dinding selain sebagai pembatas ruang, semakin diperhatikan pengaruhnya pada elemen struktur, karena beban yang diterima struktur akan semakin berat, terutama apabila digunakan untuk bangunan bertingkat atau untuk bangunan pada daerah raan gempa maupun pada tanah dengan daya dukung rendah seperti daerah raa dan gambut. Dengan rendahnya daya dukung tanah maka bangunan rumah pada umumnya didesain berupa struktur bangunan konstruksi ringan dan menghindari desain gedung bertingkat tinggi. Sedangkan dalam pemilihan bahannya juga dihindari penggunaan bahan bangunan k onvensional yang berat seperti batu bata. Dengan beberapa pertimbangan tersebut di atas maka dalam penulisan laporan ini dipaparkan beberapa contoh alternatif bahan bangunan ringan untuk dinding berupa panel komposit yang memanfaatkan bahan baku limbah organik pertanian sehingga selain menekan dampak negatif permasalahan limbah pertanian juga diperoleh bahan bangunan yang lebih ekonomis dan memberikan peluang penambahan pendapatan melalui kegiatan home industry.
1
A. PANEL KOMPOSIT DEN=AN PEREKAT PHENOL FORMALDEHIDE 1. Pa8an Part(kel Ser$"k Ka-"
a. &ahan# Serbuk gergajian kayu, bahan adhesive phenol formaldehyde, air. b. Peralatan# )empat pengadukan, pengaduk, cetakan, alat press. c. Proporsi Bampuran Proporsi campuran untuk adukan pembuatan papan partikel serbuk kayu adalah +2 Phenol Phormaldehyde # 2 serbuk kayu. d. Proses pembuatan# !
serbuk kayu dibersihkan dari kotoran seperti tanah, kerikil, paku, dll,
!
serbuk kayu dikeringkan untuk mengurangi kadar air,
!
setelah bersih selanjutnya dibuat menjadi bubur kayu dengan pencampuran bahan adhesive phenol formaldehyde sebagai matriks,
!
bubur kayu dituang dalam cetakan dengan ukuran sesuai kebutuhan,
!
adonan bubur kayu dalam cetakan dilakukan penekanan $dipress%,
!
proses pencetakan selama F menit.
Skema pembuatan papan partikel adalah sebagai berikut# Serbuk kayu
Pencucian
Serbuk kayu $2%
Phenol formaldehyde $+2%
Pencetakan M press $F menit%
Papan partikel
1<
e. Sifat!Sifat )eknis 6uat tekuk # 6ekuatan tekuk material relatif sama sampai pada komposisi 2, kemudian pada komposisi 42 serbuk, kekuatan tekuk materialnya menurun drastis. >al ini dikarenakan komposisi matriks yang berupa berupa phenol formaldehyde rendah yang berakibat pada rendahnya ikatan antara filler $ srbuk kayu% dengan matriksnya. 6ekuatan tekuk optimal
dicapai
pada
komposisi
2
serbuk
kayu
sebesar
1,' C/mm'. kuat tarik 6ekuatan tarik material relatifsama sampai pada komposisi 42 serbuk kekuatan tarik materialnya menurun drastis. >al ini dikarenakan komposisi matriks yang berupa Eenol Eormaldehide rendah yang berkibatny rendahnya ikatan antara filler $serbuk kayu% dengan matri8nya kekuatan tarik optimal dicapai pada komposisi 2 serbuk kayu yaitu sebesar , C/mm'. 2. Pa8an Part(kel K"l(t Ka-" Aka%(a &A)a)(a Mang("# W(ll,*
a. &ahan Penyusun# 6ulit kayu (kasia, Phenol Eormaldehyde $kadar padatan 42%, air. b.Peralatan# Ring /laer , ayakan 1 mesh, drum pencampur, spray gun, cetakan, hot press c. Proporsi Bampuran# Proporsi campuran dari partikel kulit kayu akasia yaitu kulit kayu kasar # kulit kayu halus A 1 # ' dengan perekat 2 dari berat kering partikel. Sedangkan air sebanyak 12 dari berat kering partikel. d. Proses Pembuatan#
1
6ulit kayu segar dipotong!potong menjadi ukuran serpih + cm 8 0 cm Serpihan tersebut diproses dengan ring flaer menjadi partikel kulit kayu. Partikel kulit kayu kemudian dikeringkan sampai kadar air sekitar 0 2. Partikel diayak dengan ayakan berukuran 1 mesh sehingga dihasilkan partikel halus lolos ayakan dan partikel kasar yang tertahan di ayakan. Perbandingan berat partikel kulit kayu halus dan kasar A 1 # ', dimasukkan drum pencampur kemudian perekat Phenol Eormaldehyde disemprotkan dengan spray gun. Dicetak = dipres panas suhu 10 ; B, tekanan ' kg/cm', selama
10
menit. (ir ditambahkan sebanyak 1 2 dari berat kering partikel. Papan dibuat dengan target kerapan , dan ,3 g/cm+, ukuran papan
'0 8
'0 8 1 cm dan ulangan ' kali.
6ulit 6ayu Segar
Serpihan + 8 0 cm
Partikel 6ulit 6ayu
Dikeringkan
Diayakan
Pencampuran
Dicetak = Pres Papan Partikel 6ayu
20
e. Sifat!Sifat )eknis Sifat fisik
6adar air papan partikel berkisar antara 1',4 I 1+,+2.
)ingkat penyerapan air papan partikel pada kerapatan , gr/cmN berkisar antara !02. Sedangkan pada kerapatan pada ,3 gr/cmN penyerapan air secara umum lebih besar yaitu mencapai 0!302.
Sifat -ekanik
6eteguhan rekat/*nternal &oun $*&% Cilai *& yang dihasilkan cukup tinggi dan memenuhi standar 7*S ( 034 yaitu minimal +,1 6gf/BmO untuk kerapan ,3 gr/cmN, sedangkan pada kerapatan , gr/cmN minimal ', 6gf/BmO.
-odulus of 9lastisity $-;9% Untuk semua papan partikel yang dibuat tidak memenuhi standar, disarankan untuk menambah nilai -;9 dengan melapisi papan partikel dengan fener kayu.
-odulus of 5apture $-;5% Pada kerapatan ,3 gr/cmN dengan kadar resin dan 42 nilai -;5 memenuhi standar minimal 4' 6gf/BmO, sedangkan pada kerapatan , gr/cmN nilai -;5 pada semua kadar perekat tidak memenuhi standar.
21
B. PANEL KOMPOSIT DEN=AN PEREKAT;PEN=IKAT SEMEN 1. Panel Pa8er)rete
a. &ahan Penyusun# 6ertas bekas, semen portland putih, bahan tambah $gula pasir%.
ambar '. 5endaman kertas koran $kiri% dan hasil penghancuran dan pengeringan bubuk kertas koran $kanan%
b. Peralatan# )imbangan, alat penghancur kertas $modifikasi%, gelas ukur kapasitas 1 ml, pencampur adukan/mi8er $modifikasi%, cetakan panel, alat pengempa.
$a%
$b%
ambar '. -odifikasi mata bor penghancur kertas $a% = pengaduk beton $b%
c. Proporsi Bampuran Proporsi campuran dari papercrete adalah # Semen # kertas A 1 # , dengan penambahan gula ,' 2 dari berat semen, dengan menggunakan Eas A ,+. (tau kebutuhan bahan untuk 1 m+ campuran beton kertas adalah #
Semen A '43, 6g.
6ertas A 34,4 6g.
(ir
A 4,3 6g.
22
ula A ,+ 6g.
d. Proses Pembuatan# 1%. 6ertas bekas $koran, dll% dihancurkan, dengan cara merendam kertas dan menjadikan bubur kertas yang kemudian di keringkan. >asil pengeringan merupakan bubuk kertas yang ditimbang sebagai bahan penyusun beton kertas. '% &ubuk kertas dikondisikan dalam keadaan jenuh air atau kertas dalam keadaan basah tetapi apabila dilakukan pengempaan air tidak keluar. 6adar air bubuk kertas pada keadaan ini diukur dan mempunyai kadar air rerata '3,34 2. +% Pencampuran dimulai dengan memasukkan kertas jenuh air kedalam tempat pengadukan dan sambil diaduk dimasukkan semen putih sedikit demi sedikit. % Setelah campuran kertas dan semen putih merata, sambil diaduk dimasukkan air serta gula pasir sebanyak ,' 2 dari berat semen. Pembatasan jumlah air yang ditambahkan adalah jika campuran secara visual sudah homogen dilakukan pengempaan dan melihat jumlah air yang keluar dari campuran. 0% -asukkan campuran pada cetakan panel dengan jumlah volume sesuai dengan jumlah kebutuhan masing!masing bahan. Bampuran pada cetakan panel dilakukan perataan pada permukaan dan dipadatkan, dengan asumsi masing!masing bagian pada permukaan mempunyai volume dan ketinggian yang sama. % )utup cetakan dengan plat baja dengan luas permukaan yang sama dengan cetakannya. )ekan tutup cetakan dan dikempa dengan alat pengempa, dipakai alat pengempa hidoulis dengan menggunakan U)-. &eban yang dipakai adalah sesuai dengan metode pengempaan. % Setelah dilakukan pengempaan, papercrete dikeluarkan dari cetakan kemudian
dilakukan
pemeliharaan
sampai
dengan
'4
hari.
Pemeliharaan papercrete ini tanpa perendaman, mengingat bahan kertas
23
sangat menyerap air, sehingga dikhaatirkan akan merusak ikatan semen dengan kertasnya. -U<(*
P9-95*6S((C &(>(C P9CKUSUC
S9-9C M (*5
-*Q*C
P(S)( S9-9C M &U&U6 695)(S
-*Q*C
>(S*< B(-PU5(C
P9C9-P((C
S9<9S( *
e. Sifat!Sifat )eknis
Sifat Eisik 6ertas koran bekas sebagai bahan limbah sampah dapat dimanfaatakan sebagai beton dalam bentuk panel papercrete, dengan variasi campuran 1 # ', 1 # +, dan 1 # , dengan bahan tambah ,' 2 gula pasir pada masing!masing variasinya, menghasilkan berat papercrete pada kategori beton ringan dengan berat antara 4 I 3++ kg/m+. Dalam proses pembuatannya, campuran memerlukan tambahan air untuk membuat campuran lebih homogen tetapi dalam penelitian ini setelah proses pengempaan, terjadi kehilangan berat air dan semen, rata!rata sebesar 1,4 2.
Sifat -ekanik o
6uat lentur panel papercrete pada penelitian ini terendah sebesar ,03 -Pa pada campuran 1 semen # kertas non gula pasir dan tertinggi pada
26
campuran 1 semen # ' kertas dengan bahan tambah gula pasir mempunyai kuat lentur sebesar 4,+ -Pa. o
6uat tekan papercrete terendah pada campuran 1 semen # kertas non gula pasir sebesar 1,'+ -Pa dan kuat tekan tertinggi sebesar ',4 -Pa pada campuran 1 semen # ' kertas dengan gula pasir. -odulus elastisitas beton terendah pada campuran 1 semen # kertas, non gula pasir yaitu sebesar ',0+ -Pa, dan tertinggi adalah pada campuran 1 semen # + kertas dengan bahan tambah gula pasir yaitu sebesar ,4 -Pa.
o
Pengaruh bahan tambah gula pasir pada campuran papercrete dibandingkan dengan campuran tanpa bahan tambah, yaitu lentur naik dengan rata!rata , 2, kuat tekan naik dengan rata!rata 0,' 2, rata!rata berat beton naik ,1 2 dan serapan air turun
1, 2. Penambahan gula pasir sebanyak
,'2 dari berat semen, dapat menunda aktu ikat semen, sehingga semen bereaksi setelah proses pencampuran dan pengempaan selesai
gambar papercrete 27
2. Coconut Fiber Cement Board &5FB*
a. &ahan Penyusun 5esidu kelapa $serabut, batok, serta daun%, serutan kayu, semen portland. b. Proporsi Bampuran 5asio perbandingan 2 semen serta +2 serat, perbandingan ini adalah berdasarkan perbandingan berat. c. Proses Pembuatan 1%. Proses pengolahan residu serat# memotong residu kelapa tersebut sepanjang ' cm merendam residu tersebut dalam air selama 14 hingga ' hari memisahkan serat dari serbuk $hanya serat yang digunakan dalam pengolahan BE&%. '%. -erendam serat kelapa dalam air selama ' hari untuk melarutkan ?at e8traktif, +%. -engeluarkan serat dari air dan ditiriskan kira!kira selama 0 menit. %. -enimbang serat dan semen dengan rasio perbandingan +2 serat dan 2 semen. 0%. -encampur secara terpisah sejumlah serat serta serutan kayu dengan semen dalam mesin pengaduk. %. -emadatkan campuran menggunakan cetakan dari kayu yang dilapisi dengan lembaran polyethylene. )iga lapisan pemadatan dilakukan untuk menghasilkan BE&.
29
4%. Setelah penekanan selama 14!' jam BE& diangkat dari cetakan dan angin!anginkan kira!kira selama ' jam. 3%.
a. &ahan Penyusun# 7erami, Semen Portland, air. b. Proporsi Bampuran Proporsi campuran Stra cement composit
dengan perbandingan berat
adalah +2 jerami # 2 semen dan air 102 dari total campuran. c. Proses Pembuatan (dapun proses pembuatannya terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu persiapan bahan, pengadukan, pencetakan dan pengeringan. 1%. -etode persiapan bahan. !
7erami kering disiapkan untuk perendaman dalam air selama ' hari untuk menghilangkan unsur negatif yang terkandung di dalamnya
!
Setelah itu jerami dikeringkan dari air sampai air yang terlihat hilang
!
Semen yang akan digunakan dicampur terlebih dahulu dengan air dan unsur kimia seperti penetral dan akselerator.
'%. -etode pengadukan !
campuran semen dipersiapkan didalam pengaduk,
!
setelah merata jerami yang sudah disiapkan dicampur dalam adukan
!
pengadukan dilakukan beberapa saat sampai adukan merata
+%. -etode pencetakan !
adukan yang sudah disiapkan lalu dimasukkan dalam cetakan
2
!
Betakan yang digunakan berukuran mm 8 mm 8 1 m
!
Dilakukan pengempaan dengan daya sebesar 0 6C/m'
%. -etode pengeringan ! !
setelah 4 jam panel blok dikeluarkan dari cetakan pada umumnya panel blok dapat digunakan setelah '4 h ari
6. K"%en Bet!n K!#8!%(t Ser$"k Ka-" Ul(n
a. &ahan# Semen putih, pasir, serbuk gergajian kayu ulin, air, tulangan R ! mm. b. Peralatan# (yakan pasir, mesin pengaduk beton, cetakan kusen. c. Proposi Bampuran )iap Satu (dukan &ahan # 1%.Untuk kusen beton struktural, dengan perbandingan volume campuran Pasir # Serbuk A 2 # 2, dengan E(S # , ! Semen
# 1, 6g.
! Pasir
# +,'+ 6g.
! Serbuk 6ayu #
4, 6g.
! (ir
,4
#
'%. Untuk kusen beton struktur ringan, dengan perbandingan volume campuran Pasir # Serbuk A '2 # 42, dengan E(S # , ! Semen
# 1, 6g.
! Pasir
# 1,1 6g.
! Serbuk 6ayu # 1,0 6g. ! (ir
#
,4
d. Bara Pembuatan 1%. &ahan penyusun kusen beton disiapkan dan ditimbang sesuai masing! masing campuran '%. -asukkan bahan penyusun kedalam mesin pengaduk $molen%. +%. -esin diputar sambil dimasukkan air sedikit demi sedikit sampai semuanya tercampur secara merata atau homogen.
2<
%. (dukan yang telah homogen dituang pada cetakan kusen yang sudah diberi tulangan, disertai dengan pemadatan agar diperoleh hasil yang padat dan rapat. 0%. (dukan beton yang telah mengeras dikeluarkan dari cetakan $umur 1 hari atau beton cukup mengeras%. %. Peraatan kusen beton dengan cara direndam air bersih selama ' hari. %. 6emudian dikeringkan dengan cara diangin!anginkan. D(agra# al(r 8e#$"atan k"%en $et!n k!#8!%(t -ulai
Penyiapan bahan
Penimbangan bahan
Pengadukan
Pencetakan = Pemadatan
Peraatan
Selesai
e. Sifat!sifat teknis 1%. Sifat Eisika# Penyusutan kusen beton serbuk kayu sebesar ,+ sampai 1,342 pada umur beton '4 hari. '%. Sifat -ekanik ! &eton dengan substitusi serbuk kayu 2 diperoleh kuat lentur sebesar +,4+ -pa, dan kuat tekan beton sebesar ,+ -pa.
2
! &eton dengan substitusi serbuk kayu 42 diperoleh kuat lentur sebesar ',3' -pa, dan kuat tekan beton sebesar ,'4 -pa.
BAB >I KESIMPULAN DAN SARAN
A. Ke%(#8"lan
1.
"ilayah *ndonesia secara geografis merupakan daerah raan bencana gempa serta beberapa kaasan memiliki karakteristik daerah raa dan gambut atau daerah dengan daya dukung rendah yang membutuhkan konstruksi bangunan dengan bahan ringan.
'.
&anyak alternatif bahan bangunan yang memiliki potensi untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan ringan.
+.
*lmu pengetahuan yang semakin meningkat memungkinkan pengembangan teknologi tepat guna yang inovatif dengan memanfaatkan limbah organik pertanian seperti jerami, serbuk kayu, residu kelapa, kulit kopi, dan sebagainya sebagai panel dinding alternatif.
.
6etersediaan bahan limbah organik pertanian yang melimpah serta pengolahannya sebagai bahan panel dinding komposit yang relatif mudah memungkinkan untuk dikembangkan dalam home industry.
B. Saran
1. Perlunya penyampaian pemahaman kepada mayarakat terutama petani akan pentingnya
pengelolaan
limbah
organik
secara
tepat
sehingga
tidak
menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan dan kesehatan manusia. '. Perlunya sosialisasi dan pemberian informasi tentang cara!cara pengolahan limbah organik secara praktis menjadi bahan bangunan alternatif berupa dinding panel komposit sehingga dapat dikembangkan menjadi home industry yang disamping memberikan keuntungan peningkatan perekonomian sekaligus juga efektif untuk mengatasi permasalahan negatif limbah organik.
30
