makalah kimpol nisa
TRANSCRIPT
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya
terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikanmakalah
mata kuliah "KIMIA DASAR". Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada
Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-qur’an
dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.
Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Kimia Dasar di program studi
teknik lingkungan Fakultas teknik pada Universitas Lamongan. Selanjutnya penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dra.Khairat,Msi selaku
dosen pembimbing mata kuliah Kimia Dasar dan kepada segenap pihak yang telah
memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari laporan ini, baik dari
materi maupun teknik penyajiannya, mengingat kurangnya pengetahuan dan pengalaman
penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.
Bandung, 3 Oktober 2013
Penulis
DAFTAR ISI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Selama tahun terakhir beton polimer menjadi pilihan yang baik dalam aplikasi teknik
sipil karena kekuatan, perbaikan yang cepat dan daya tahan yang tinggi bila dibandingkan
dengan beton semen biasa. Banyak dari ini diproduksi menggunakan epoksi dan resin
poliester. Di Amerika Selatan, pengetahuan tentang sifat dan metode produksi bahan-bahan
dan pasar untuk senyawa ini sangat terbaas dan hampir tidak ada, mungkin karena biaya
tinggi yang terkait dengan beton polimer jika dibandingkan dengan bahan konvensional.
Potensi yang besar dari serat yang mempunyai performa tinggi berhasil dieksploitasi
dalam komposit polimer konvensional belum banyak digunakan dalam beton polimer.
Namun , penguatan serat beton polimer bukanlah konsep baru, potongan serat gelas telah
diterapkan pada komposit polimer untuk meningkatkan kekuatan dan mengendalikan retak.
Karakteristik kegagalan komposit polimer dalam hal konstituen, beberapa upaya telah
dilakukan untuk penggunaan yang efisien.
Mode I jenis patah sesuai dengan kondisi pembebanan dipertimbangkan di sebagian
besar penelitian yang dilakukan dalam mekanika fraktur. Namun, ada terjadi retak acak
dalam kondisi beban umum.
Dalam makalah ini, sifat patahan epoksi polimer beton dan beton polimer diperkuat
serat diuji dengan uji tekuk tiga poin setelah terpapar kondisi cuaca yang berbeda. Polimer
beton terdiri dari campuran agregat dicampur dengan resin polimer dalam proporsi yang
sesuai yang sebelumnya telah dipelajari dan digunakan dalam memperbaiki atau
membangun lapisan atau bagian dalam struktur beton bertulang dengan daktilitas tinggi.
1.2 Tujuan
Makalah ini disusun dengan tujuan untuk memberikan suatu gambaran, penjelasan
yang lebih detail mengenai aplikasi dari kimia polimer.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah molekul besar
yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan-
kesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer.
Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat
besar. Sebagai contoh, polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata massa molekul
mendekati 300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan sifat sangat
berbeda dari polimer bermassa molekul rendah, sekalipun susunan kedua jenis polimer itu
sama.
polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat
yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun biasanya merupakan
organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer inorganik. Contoh terkenal dari
polimer adalah plastik dan DNA.
Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer
sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan
yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama
beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuahpolisakarida yang terjadi secara
alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam
nukleat memainkan peranan penting dalam proses biologi.
Polimer mempunyai daya rekat (adhesive) yang tinggi. Oleh karena itu mulai
digunakan dalam rekayasa sipil. Kemampuan polimer sebagai polimer perekat ini
merupakan dasar dari penggunaan polimer sebagai matriks dalam beton yang dapat
menggantikan fungsi semen, atau sebagai mortar yang dapat dikembangkan untuk bahan
perbaikan struktur beton. Penggunaan polimer sebagai matriks ditujukan untuk
menghasilkan material beton yang lebih kedap air, dimana rekatan atar butir agregatnya
sangat kuat. Selain itu penggunaan polimer sebagai matriks juga ditujukan untuk mencari
material yang lebih tahan terhadap korosi, serta mempunyai kuat tekan dan kuat tarik
tinggi.
Penggunaan polimer dalam beton dikelompokkan kedalam jenis berikut :
1. Beton Polimer Semen (Polymer Cement Concrete, PCC)
Pada pembuatan beton polimer semen ini, monomer bersama-sama dengan semen
berfungsi sebagai matriks pengikat dalam campuran beton. Monomer terlebih dahulu
ditambahkan ke dalam semen sebelum semen dicampurkan dalam bahan susun agregat
lainnya. Mengerasnya monomer menjadi polimer secara organik terjadi bersamaan dengan
mengerasnya pasta semen secara anorganik. Akibatnya sebagian pori-pori beton akan terisi
oleh bahan polimer. Jumlah polimer yang dibutuhkan pada pembuatan polymer cement
concrete kurang dari 30% berat total bahan susun beton. Perbandingan berat polimer
dengan pasta semen berkisar antara 15-50%. Dengan komposisi ini pori-pori beton berkisar
antara 10-20% isi total beton.
2. Polimer Impregnated Concrete ( PIC )
Pembuatan polymer impregnated concrete bertujuan untuk menghaslkan beton dengan
porositas yang rendah. Beton yang digunakan untuk polymer impregnated concrete, tidak
memerlukan kriteria campuran yang khusus. Seluruh jenis agregat, semen dan bahan
campuran lain, yang sudah biasa digunakan pada pembuatan beton biasa, bisa digunakan
untuk polymer impregnated concrete, monomer diresapkan kedalam pori-pori beton yang
telah mengeras. Kemudian melalui proses pemanasan atau radiasi, monomer tersebut
mengeras menjadi polimer. Untuk pembuatan polymer impregnated concrete ini
dibutuhkan muatan polimer berkisar antara 3-8% berat total bahan susun beton.
Perbandingan berat polimer dengan pasta semen berkisar antara 5-15%. Komposisi ini
menghasilkan porositas antara 3-5% isi beton.
3. Beton Polimer ( Polymer, PC)
Polymer concrete merupakan jenis beton polimer yang paling berbeda dengan jenis
lainnya. Pembuatan beton polimer ini tidak menggunakan semen Portland, walaupun
semen Portland sudah biasa digunakan sebagai agregat ataupun sebagai filler pada
pembuatan beton biasa. Bahan pengikat (matriks) yang digunakan untuk pembuatan beton
polimer ini adalah bahan polimer. Pada proses pembuatannya, monomer dicampurkan
langsung dengan bahan susun lainnya. Proses pengerasan monomer dapat terjadi melalui
dua cara yaitu dengan cara polimerisasi dan polikondensasi. Pada pembuatan polymer
concrete, jumlah polimer yang digunakan berkisar antara 6-20% dari berat susut beton.
Porositasnya cukup kecil, biasanya kurang dari 5% isi beton.
BAB III
METODE
3.1 Prosedur Eksperimetal
Dalam penelitian tes studi dilakukan pada Polimer balok beton dengan ciri khas
fraktur epoksi dan poliester polimer beton diperkuat dengan serat kaca . Mengingat
penelitian sebelumnya , di mana konten resin dan jenis agregat dipelajari, komposisi
terbaik adalah 20% dari resin dan 80 % agregat massa, isi resin adalah faktor terbesar
pengaruh pada karakteristik. Menganalisis efek utama dan interaksi formulasi optimum .
Komponen bahan PC adalah pasir pengecoran yang terdiri dari pasir silika, yang dirancang
oleh SP55, digunakan dalam industri pengecoran, dengan granulometry seragam, dan
diameter rata-rata 245 m ¹. Resin poliester yang digunakan untuk melakukan penelitian ini
adalah S226E Neste , resin poliester tak jenuh orthophtalic diencerkan dalam 44 % stirena
dengan kekuatan lentur dari 119 MPa .
Sistem resin dipercepat oleh produsen dan inisiator digunakan pada resin ini metil
etil keton peroksida MEKP (2% massa). Sistem resin epoksi yang digunakan adalah
EPOSIL 551 SILICEM berdasarkan eter diglisidil bisphenol A dan amina pengeras alifatik
, dengan rasio campuran maksimum hardener 2:1, dengan viskositas rendah ( 500-600 MPa
s ) dan kekuatan lentur dari 70 § 5 MPa , yang klaster pasir , memberikan kekuatan tinggi
dan kohesi .
Potongan serat E-glass digunakan sebagai penguatan sistem PC. Potongan serat
kaca diberikan oleh PPG tanpa ukuran dan direndam dalam 2% larutan A174 silan. Agen
penghubung (couping agent) silan (°-methacryloxypropyltrimethoxysilane) dimasukkan ke
PC dengan pretreatment serat kaca. Kelompok trimetoksi mengalami hidrolisis dalam
larutan air dan gugus hidroksil yang kemudian tersedia untuk membentuk band oxane ke
pasir dan permukaan kaca serat. Serat dicampur dalam campuran beton polimer dengan 1%
dari fiber glass dari berat total, dan serat yang digunakan adalah 6 mm panjang.
Semua formulasi pengikat yang berbeda dan proporsi campuran yang dicampur dan
dibentuk dalam spesimen prismatik, menurut RILEM TC-113/PC2 [11] spesifikasi.
Spesimen beton polimer dipadatkan dalam cetakan baja dimensi 30 mm x 60 mm x 600
mm, kemudian dipotong menurut ukuran akhir sesuai RILEM. Spesimen awalnya
didiamkan pada suhu kamar selama 24 jam. Epoxy spesimen setelah didiamkan selama 7
jam pada 60˚ C sedangkan spesimen poliester yang pasca-diawetkan selama 4 jam pada
suhu 80˚C. Sampel yang berlekuk menggunakan 2 mm berlian melihat kedalaman 20 mm.
Sampel PC diuji menggunakan mesin Instron dengan kecepatan silang kepala 0,5 mm /
menit.
Ujung celah perpindahan (CMOD) diukur dengan menggunakan pengukur COD
dijepitkan ke bagian bawah balok dan diadakan di posisi oleh dua 1,5 mm (H0) tepi pisau
baja terpaku pada spesimen. Dalam tes ini, hubungan a0 = W 1 = 4 1 = 3. Pendekatan ini
sama seperti yang diusulkan dalam [9] (lihat Gambar. 1).
3.2 Patahan mekanika tes
Tes dilakukan dalam rangka mengevaluasi KIC, dengan dua metode fraktur
parameter dijelaskan dalam laporan RILEMs [8, 9] dan J terpisahkan. Untuk menghitung
KIC, efektif kritis retak panjang a1, yang a0 + pertumbuhan retak stabil pada beban
puncak, harus ditentukan terlebih dahulu. Untuk memperoleh nilai a1 persamaan berikut
harus diselesaikan
E=6 Sa 1V 1 ( α1 )
Cu W 2 B (1)
dimana S adalah pemuatan rentang spesimen, H0 adalah ketebalan pemegang pengukur
klip, W dan B adalah kedalaman dan lebar balok, masing-masing, Cu adalah kepatuhan
bongkar pada beban puncak yang diasumsikan sama dengan kepatuhan bongkar di sekitar
95% dari beban puncak di postpeak tahap V1 (α) adalah
V 1 (α )=0.76−2.28 α+3.78 α 2−2.04 α3+ 0.66(1−α )❑2 (2)
Dan a1adalah
α 1=(a1+H0 )(W +H 0 )
(3)
Nilai dari faktor intensitas tegangan kritis, KIc, kemudian dihitung dengan menggunakan
K IC=3 PmaxS
2 BW√π a1 F (α ) (4)
dimana Pmax adalah beban puncak, a1 adalah efektif panjang retak kritis dan F (α) diberikan
oleh
F ( α )= 1√π
1.99−α (1−α ) (2.15−3.93α+2.7α2 )(1+2α ) (1−α )3/2 (5)
Dimana
α=α 1
W(6)
3.3 Penentuan JIC
Metode J-integral dapat diterapkan untuk menemukan fraktur ketangguhan dari bahan
elastis nonlinier [10]. Metode ini didasarkan pada penentuan perubahan energi potensial
ketika retak memanjang. Artinya,
J=−1B
dUda
(7)
Dimana B adalah lebar spesimen, U adalah energi potensial, dan adalah panjang retak. Jika
sistem polimer diasumsikan bahan elastis linier, faktor intensitas tegangan dapat dikonversi
ke tingkat pelepasan energi regangan. Untuk bahan elastis linier, laju pelepasan energi
regangan sama dengan J integral, yang dapat diselesaikan kira-kira ke JI sebagai berikut,
J=(1−v2 )
EK Ic
2 (8)
Dimana v adalah rasio Poisson dan E adalah modulus lentur material. Diselesaikan J-
integral nilai dihitung dengan menggunakan persamaan di atas dan hasilnya disajikan dari
tabel 1 sampai 4.
BAB IV
HASIL DAN DISKUSI
Hasil tes tiga titik disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1: Kaca serat polimer uji fraktur beton
Tabel 1: Hasil tes poliester polimer beton
Specimens
KIC
(MPap )
JIC
(N/m)m
POLY1 1.217 125.454
POLY2 1.241 130.451
POLY3 1.445 176.864
POLY4 1.186 119.144
POLY5 1.098 102.119
Average 1.237 130.806
St.Dev 0.12806366 27.794526
COV 10.3494146 21.35233
CI (95%) 0.13441643 29.624506
Tabel 1 menampilkan hasil pengujian dari beton tanpa diperkuat dengan serat
polimer poliester. Kaca serat beton yang diperkuat poliester polimer disajikan dalam tabel
2.
Tabel 2: Hasil pengujian kaca serat beton yang diperkuat polimer poliester
Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m
FVP1 1.471 184.374
FVP2 1.538 201.552
FVP3 1.501 191.971
FVP4 1.423 172.538
FVP5 1.372 160.392
Average 1.461 182.165
St.Dev 0.06518052 16.1526758
COV 4.46136335 8.86703831
CI (95%) 0.06841389 16.9539512
Tabel 3 merupakan hasil pengujian, Stress Intensity Factor (KIC (MPa√m)) dan J
Integral dari epoxy tanpa diperkuat dengan beton polimer. Kaca serat diperkuat polimer
epoxy beton hasil pengujian disajikan dalam tabel 4.
Tabel 3: Hasil pengujian epoxy polimer beton
Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m
EPOXY1 2.401 534.821
EPOXY2 2.039 385.708
EPOXY3 2.207 451.886
EPOXY4 2.214 454.757
EPOXY5 2.323 500.636
Average 2.237 465.562
St.Dev 0.13686197 56.3636338
COV 6.11865049 12.1065899
CI (95%) 0.1436512 59.1596282
Tabel 4: Hasil pengujian kaca serat diperkuat polimer epoxy beton
Specimens KIC (MPap ) JIC (N/m)m
FVE1 2.379 550.320
FVE2 2.576 645.236
FVE3 2.437 577.481
FVE4 2.340 532.425
FVE5 2.294 511.698
Average 2.405 566.710
St.Dev 0.10895733 59.116068
COV 4.53007364 10.4314496
CI (95%) 0.11436231 62.0486006
Gambar 2. Menampilkan beban-membongkar pengujian hasil tanpa diperkuat dengan
beton polimer poliester.
Gambar 2: Hasil uji pondasi beton tanpa perkuatan polimer poliester
Gambar 3 menunjukkan uji siklik diperkuat serat gelas polimer beton
Gambar 3: polimer poliester hasil uji beton serat kaca
Gambar 4 menampilkan beban vs pengujian CMOD hasil tanpa diperkuat dengan beton
polimer epoksi
Gambar 4: Hasil uji pondasi beton tanpa perkuatan epoxy polimer
Gambar 5 menunjukkan uji siklik dari fiber glass epoxy polimer beton
Gambar 5: epoxy polimer hasil uji beton serat kaca
Secara jelas , dapat dianalisis dari hasil tes, bahwa penguatan serat meningkatkan
ketangguhan retak beton polimer. Faktor intensitas tekanan kaca sistem diperkuat serat
adalah 18,1% dan integral J meningkat 39,3% ketika sistem poliester digunakan sebagai
pengikat.
Menerapkan analogi yang sama, ketika serat gelas memperkuat sistem resin epoxy
peningkatan ketangguhan patah adalah 7,5% dan 21,7% diamati dengan kecendrungan
peningkatannya untuk integral J.
Pondasi tanpa perkuatan beton polimer epoxy memiliki ketangguhan patah tinggi
daripada polyester 80% dan serat kaca diterapkan pada campuran 64,6% diamati dengan
kecendrungan peningkatannya. Hasil integral J bahkan lebih tinggi, 255,9% untuk polimer
tanpa tulangan beton dan 211,1% untuk serat kaca yang diperkuat beton polimer epoxy bila
dibandingkan dengan serat gelas polyester beton polimer.
Serat perkuatan telah digunakan oleh industri konstruksi selama dekade terakhir
memperkuat struktur beton. Polimer beton merupakan bahan terakhir dan membuktikan
bahwa polimer beton adalah pilihan yang baik daripada beton semen biasa untuk aplikasi
tertentu. Seperti yang terjadi dengan semen biasa yang dipearkuat dengan serat gelas
meningkatkan fraktur ketangguhan beton polimer.
BAB V
KESIMPULAN
Faktor-faktor seperti variabilitas material (polimer, agregat, promotor, inisiator),
tingkat kepadatan dan kondisi pengawetan akan mempengaruhi sifat PC.
Parameter fraktur yang berbeda dihitung untuk mengevaluasi penerapan metode yang
diusulkan oleh RILEM dan Shah dan Carpinteri , dan dalam beton polimer polos dan
diperkuat.
Seperti yang diharapkan penggunaan penguat serat kaca meningkatkan parameter
fraktur seperti faktor intensitas tegangan, KIc. Kecenderungan kenaikan diamati dalam
penelitian ini adalah lebih tinggi pada beton polimer poliester dibandingkan dengan
beton polimer epoxy.
Seperti diamati dalam daya patah, hasil integral J lebih tinggi dalam PC poliester
dibandingkan yang epoxy. Kaca serat meningkatkan ketangguhan retak beton polimer
dengan kedua pengikat menghasilkan penguatan yang lebih baik dalam sistem
poliester resin daripada di epoxy resin.
Menurut studi sebelumnya dan seperti yang diharapkan karena lebih baik dilakukan
dari resin epoksi, hasil yang beton polimer ketika resin epoksi digunakan sebagai
pengikat secara jelas lebih tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Budiman. 2011. All About Polymer Of Concrete. Diakses pada 3 Oktober 2013.
http://henggarrisa.wordpress.com/2011/10/16/all-about-polymer-for-concrete/
J.M.L. Reis. 2007. Fracture toughness of fiber reinforced polymer concrete. Penerjemah
Sayyidatun Nisa. Brazil: Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
Syaju, H. 2013. Makalah Kimia Polimer. Diakses pada 3 Oktober 2013.
http://polimerkesehatan.blogspot.com/