Description
|
Beton adalah sebuah komposit matriks semen, merupakan bahan struktural yang sangat penting pada infrastruktur sipil. Kekuatan dan sifat-sifat fungsi bahan struktur ini perlu mendapat perhatian seiring dengan meningkatnya jumlah permintaan. Semen biasa (portland cement) yang diperkuat dengan serat karbon yang mempunyai sifat konduktif dan berkekuatan tinggi akan menghasilkan komposit beton yang kuat dan dapat berfungsi sebagai sensor untuk mendeteksi regangan (strain sensing), kerusakan (damage sensing), dan suhu (temperature sensing). Namun, pengembangan komposit ini dihadapkan pada masalah mahalnya harga serat karbon dan proses pembuatannya. Penelitian beton cerdik-fungsi dilakukan selama tiga tahun (2010-1012) bertujuan untuk mengembangkan teknologi pembuatan serat karbon dari serat alam, pembuatan komposit beton cerdik dan fungsional dengan penguatan serat karbon dari serat alam. Pada tahun pertama (2010) dilakukan pengembangan metode pembuatan serat karbon menggunakan bahan baku bambu betung (Dendrocalamus asper) yang diperoleh dari daerah Bogor, Jawa Barat dengan umur lebih dari empat tahun dan serat sisal (Agave sisalana) diperoleh dari daerah Blitar, Jawa Timur. Serat karbon komersial PAN based digunakan sebagai pembanding. Instrumen penelitian yang digunakan, antara lain peralatan persiapan bahan baku, tungku pengarangan untuk suhu rendah dan suhu tinggi serta alat karakterisasi, seperti universal testingmachine, scanning electronmicroscope, X-ray difraksi, pirolysis GCMS, spark plasma sintering, dan alat pengukur sifat listrik. Pembuatan serat karbon dilakukan dengan proses pengarangan dalam tungku baja yang dilengkapi pemanas listrik dan termokopel. Pengarangan tahap pertama dilakukan pada suhu 400°C selama 300 menit dan tahap kedua pada suhu 800°Cselama 60 menit. Proses selanjutnya dilakukan karakterisasi struktur kimia, pengujian sifat fisik dan mekaniknya. Penelitian tahap ini menghasilkan serat karbon yang sifat-sifatnya mendekati serat karbon komersial. Pada tahun kedua (2011) dilakukan karakterisasi serat karbon dari tandan kosong kelapa sawit dari Lampung yang diarangkan pada suhu 800°Cselama 60 menit dan pembuatan komposit beton cerdik dengan penguatan serat karbon dari serat alam (bambu betung, sisal, dan tandan kosong kelapa sawit). Pada penelitian tahap kedua ini dilakukan pengamatan terhadap persentase serat karbon, campuran, metode pembuatan, dan karaterisasinya. Pada tahun ketiga (2012) dilakukan optimasi pengembangan komposit beton cerdik dengan penguatan serat karbon dari serat alam dan penjajagan kerja sama penerapan hasil penelitian dengan industri. Pembuatan beton dilakukan dengan parameter jenis serat dan komposisinya dibanding berat semen adalah serat karbon bambu KOH: 0,5; 1,0; 2,0%; serat karbon sisal KOH: 1%; serat tandan kosong kelapa sawit: 1%; serat karbon komersial/ PAN: 1%; campuran karbon bambu/PAN (75/25): 1%. Komposisi bahan selain serat karbon untuk membuat empat buah sampel ukuran 5x5x50 cm adalah semen: 2,200 kg; pasir: 3,195 kg; agregat kasar (split): 5,518 kg; air 1,87 l; silica fume 0,110 kg; karboksil metilselulosa (CMC) 0,009 kg, dan admixture. Proses pembuatannya sebagai berikut: CMC dilarutkan dalam air mendidih; serat karbon ditambahkan sedikit demi sedikit sambil dicampur sampai rata, kemudian dimasukkan ke dalam mixer mortar ditambahkan air dan admixture; semen, agregat kasar (split), dan pasir ditambahkan dan dicampur selama 5-10 menit. Adonan dituangkan pada cetakan, dipadatkan, dan diratakan kemudian disimpan selama 24 jam untuk membuat sampel bending. Selanjutnya, sampel ini direndam selama 28 hari, kemudian diangkat dan disimpan pada suhu ruang selama satu hari sebelum diuji. Hasil penelitian menunjukkan sifat mekanis (bending strength dan compression strength) komposit beton cerdik lebih tinggi jika dibandingkan dengan beton tanpa serat karbon dan nilai tertinggi dihasilkan oleh beton yang ditambah serat karbon sisa 1%, diikuti oleh bambu 1%, tandan kosong kelapa sawit 1%, dan PAN 1%. Terdapat hubungan antara beban dan konduktivitas listrik, namun perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Hasil penelitian ini sudah didaftarkan patennya dengan judul: Proses pembuatan beton dengan pengisi serat karbon dari serat alam dan produk yang dihasilkannya, nomor pendaftaran P00201100794. Penjajakan kerja sama penelitian dengan pihak industri beton sudah dilakukan dan dalam proses pembuatan MOU. (2012)
|