modul 1

Modul 1 Kegiatan Belajar 1 1

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA JURUSAN TEKNIK SIPIL

MODUL 1 KELOMPOK DAN SIFAT DASAR BAHAN BANGUNAN

Kegiatan Belajar 1 Tujuan Instruksional Khusus

Setelah akhir pelajaran diharapkan siswa:

- Mampu menjelaskan pengelompokan bahan bangunan

- Mampu menjelaskan sifat-sifat bahan bangunan

1.1. Pendahuluan

Suatu bahan akan bermanfaat bila bahan tersebut memiliki sifat

yang cocok untuk penggunaan/pemakaian tertentu. Kemampuan suatu

bahan dapat diperkirakan bila sifat-sifat bahan tersebut sudah diketahui.

Pada umumnya bahan memiliki 4 sifat dasar yaitu : sifat mekanis,

sifat termal, sifat listrik dan sifat kimia. Keempat sifat tersebut sangat

bergantung pada struktur dan atau susunan bahan pembentuknya.

Suatu bahan terbentuk oleh 3 unsur dasar alamiah yaitu : atom, ion

dan molekul. Unsur dasar tersebut terikat satu sama lainnya karena ikatan

kimia.

Terdapat ±100 macam zat kimia yang masing-masing tidak dapat

dipecah menjadi zat lain, yang disebut ”unsur dasar”. Unsur-unsur kimia

tersebut adalah :

Oksigen : 49,7 % Natrium : 2,3 %

Silicon : 26,0 % Kalium : 2,3 %

Aluminium : 7, 3 % Magnesium : 2,1 %

Besi : 4,1 % Lainnya : 2,8 %

Calsium : 3,2 %

Unsur dapat dibagi menjadi bagian yang sangat kecil. Bagian yang

terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat yang sama dengan

unsur induknya disebut atom.

1.2. Kelompok Bahan

Bahan-bahan yang dijumpai terutama untuk keperluan teknik dibagi

menjadi 4 kelompok :



1. Kelompok Bahan Keramik

Ikatan kimianya : ikatan ion

Ciri dan sifatnya : Ikatannya kuat sukar dipecah. Titik leleh tinggi tetapi

regas. Daya hantar listrik dan panas buruk sekali. Tahan

kimia dan tahan korosi.

Contoh bahan : batu alam, gelas, bahan leramik

2. Kelompok Bahan Logam

Ikatan kimianya : ikatan logam

Ciri dan sifatnya : Ikatannya kuat tetapi lebih rendah dari ikatan

keramik. Titik leleh tinggi (lebih rendah i keramik).

Bahan liat tetapi keras. Daya hantar listrik dan

panas baik. Kurang tahan terhadap kimia dan

korosi.

Contoh bahan : logam-logam untuk keperluan teknik (besi,

aluminium, seng, temabag, dll).

3. Kelompok Bahan Polimer

Ikatan kimianya : unsur dasar ikatan kovalen, membentuk molekul

dasar. Molukel dasar ini dapat bergabung lagi

dengan yang lainnya, biasa disebut Poly molekul

atau polimer.

Ciri dan sifatnya : Ikatannya agak kuat tetapi lebih rendah dari

keramik. Keras sampai lunak, rengas sampai liat.

Titik lembek rendah. Tidak menghantar listrik dan

panas. Tahan kimia kurang tahan sinar ultraviolet.

Contoh bahan : benda organik, plastik, kayu, karet, aspal dll.

4. Kelompok Bahan Campuran

Kelompok bahan campuran/komposit sebagian besar adalah buatan

manusia (bukan alami). Dibuat untuk memenuhi kebutuhan bahan yang

diperlukan. Terbuat dari 2 atau 3 bahan dasar.

Ikatan kimianya : ikatan antar molekul

Ciri dan sifatnya :Tergantung dari bahan dasarnya, jumlah sifatnya

bahan mana yang terbanyak dari bahan penyusunnya.



Contoh bahan :

Beton biasa/adukan : bahan keramik + keramik (semen+pasir atau

batu + air) sifatnya keras dan rengas.

Beton bertulang : keras tapi tahan lentur, karena adanya keramik dan

logam (baja beton)

Aspal beton : aspalnya bahan polimer + betonnya bahan keramik

sehingga sifatnya liat

Karet virodo (rem) : campuran karet (polimer) + serbuk logam (logam)

+ asbes serat (keramik)

1.3. Sifat Dasar Bahan

Secara umum unsur-unsur atau bahan yang membentuk bangunan

adalah stabil. Suatu benda yang terkena pengaruh gaya luar atau energi

dari luar akan memberikan reaksi, untuk menahan gaya luar tersebut.

Terjadinya reaksi dari bahan ini akan menimbulkan sifat-sifat tertentu.

Pada umumnya bahan memiliki sifat-sifat :

1. Mekanis

2. Thermal

3. Listrik

4. Kimia

1.3.1. Sifat Mekanis

Suatu bahan atau benda bila mendapat gaya luar akan memberikan

suatu reaksi akibat gaya tersebut. Akibat adanya gaya luar, benda atau

bahan dapat berubah bentuknya (deformasi) atau akan timbul tegangan.

Besarnya deformasi dibandingkan dengan ukuran benda semula disebut

regangan (strain).

a. Tegangan

Tegangan adalah beban dibagi luas bidang.

),/,/( 22 MPamtcmkgA

P

Arah tegangan pada suatu bahan dapat terbagi 3 arah, tergantung arah

beban yang bekerja.

1. Tegangan axial, terjadi dalam satu arah misalnya pada pembebanan

tarik atau tekan



2. Tegangan bi atau tri axial, terjadi dua atau tiga arah pembebanan

dimana arah axial yang dua arah lainnya arahnya tegak lurus sumbu

axial.

b. Deformasi

Suatu bahan bila mendapat beban akan mengalami perubahan

bentuk (deformasi). Perlawanan reaksi suatu benda atau bahan akibat

pembebenan dapat menimbulkan 3 macam deformasi :

1. Deformasi Elastis : suatu deformasi yang dapat hilanglagi jika beban

yang diberikan pada bahan tersebut dihilangkan.

Besarnya regangan yang terjadi berbanding lurus dengan besarnya

tegangan. Perbandingan antara tegangan dengan regangan disebut

modulus elastisitas (modulus young)

),/(Re

2 MPacmkggangan

Tegangan

Regangan dinyatakan dalam persen

2. Deformasi Plastis : deformasi akibat pembebanan yang melampaui

beban elastis. Disini bahan yang dibebani akan mencapai kondisi plastis,

sehingga meskipun beban dihilangkan, bahan akan berubah bentuk

(deformasi / regangannya tidak hilang).

3. Deformasi Viscous/Patah : merupakan kelanjutan dari deformasi

plastis, dimana terjadi gejala mengalir.

Untuk bahan yang bersifat liat, gejala mengalir ini dapat terjadi, dimana

meskipun beban yang diberikan pada bahan tersebut dihentikan, bahan

akan terus berubah bentuknya sampai patah/putus atau hancur. Bagi

bahan yang bersifat regas, gejala ini tidak terlihat sebaliknya pada logam

gejala ini dapat terlihat.

Dari pengertian diatas, hendaknya pemberian beban pada suatu

benda/bahan tidak melebihi sifat elastisitanya agar bahan tersebut awet

dan aman.



c. Regangan

Suatu benda bila diberi beban yang relatif rendah dan pembebanan

itu masih dalam batas elastis, besarnya beban yang timbul akan sebanding

dengan tegangan yang diberikan, serta konstan sifatnya. Dalam keadaan

demikian berlaku hukum Hooke:

x atau

Beberapa jenis modulus elastis bahan :

Ketangguhan (toughness) diartikan sebagai kemempuan suatu bahan

untuk menyerap energi sampai patah.

Kelentingan merupakan ukuran kemampuan suatu bahan melenting

tanpa merubah sifatnya. Ini ditandai dengan tingginya tegangan

regangan pada batas elastis.

Keuletan (ductility) merupakan ukuran besarnya regangan suatu bahan

sebelum patah.

Kekersan (hardeness) yaitu kemampuan bahan untuk menahan beban

yang masuk dari permukaan. Cara pengujian yaitu dengan memberikan

beban dari permukaan, lalu diukur berapa dalam masuknya beban

tersebut.

Cara uji ini dilakukan terhadap bahan yang bersifat ulet (liat),

misalnya: logam, karet, plastik. Untuk bahan yang sifatnya regas, bahan

keramik atau beton diuji dengan cara goresan/gesekan/geseran.

Cara uji kekerasan lain yaitu goresan dengan alat pembanding

kekerasan yang diketahui. Cara ini diciptakan oleh Fredirch Mohs (1882),

yang menyusun skala kekerasan berdasarkan kristal mineral yang disebut

Skala Kekerasan (Mohs Scale Hardeness) mulai dari 1 s/d 10.

Talk : 1 Osthoklas : 6

Gips : 2 Quartz : 7

Kalsit : 3 Topaz : 8

Flourit : 4 Korundum : 9

Apatit : 5 Intan : 10

1.3.2. Sifat Thermal

Suatu bahan bila terpengaruh panas dapat dapat berubah

keadaanya, dari keadaan padat misalnya menjadi cair dan kemudian



menguap. Perubahan dari keadaan padat ke cair dan menjadi uap disertai

dengan pemuaian. Secara umum bahan yang terbentuk oleh ikatan ion

yang kuat, memiliki titik leleh yang tinggi.

a. Daya Hantar Panas

Daya hantar panas adalah kemampuan bahan menghantar panas

dari daerah panas tinggi kedaerah panas rendah.

Kelompok bahan logam merupakan bahan yang baik untuk

menghantar panas. Kelompok bahan keramik lebih buruk (rendah) daya

hantar panasnya. Kelompok bahan polimer memiliki daya hantar panas

yang buruk.

Daya hantar panas diukur dengan BTU (British Thermal Unit),

perjam penyaluran, per 1 ft persegi dari bahan setebal 1 inchi tiap

perbedaan suhu 1oF atau ditulis : BTU/hr/sqft/in/oF

Tabel 1.1. Pengembangan thermal beberapa bahan

Kelompok Bahan

Jenis Bahan Titik Leleh (oF)

Daya Hantar Panas (BTU)

Koef. Muai

Thermal

Logam Baja karbon Baja Stainless Aluminium Tembaga

2700-2800 2700-2800 1100-1200 1800-2000

300–500 100–150 500-1500 500-2500

0.5 7 9

12,5

Keramik Bata Merah Beton Plat Kaca

500-2000 3000 1500

3-6 5-10 5-6

Bahan Molukuler

Kayu Plastik ABS

400 200-300

1-2 1-2

10-30 50

Polimer Plastik Acrylik Plastik Vinyl Silicon

200-300 200-300 400-600

1 0.5-1

1

30-50 50

1-100

1.3.3. Sifat Listrik

Gerakan elektron pada bahan logam memunkinkan panas atau

tenaga listrik disalurkan. Daya hantar listrik suatu bahan disebabkan oleh

adanya gerakan elektron bebas.

Pada bahan yang daya hantar listriknya rendah tetapi didalamnya

terselip bahan logam atau zat pelarut yang memungkinkan terbentuknya

ion-ion dimana akan ada gerakan elektro, misalnya pada kayu basah, kayu



tersebut dapat menghantar listrik sebaliknya bila kayu itu kering kayu

tersebut tidak dapat menghantar listrik.

Logam memiliki tahanan listrik rendah tetapi daya hantar listrik

tinggi. Keramikmemiliki tahanan listrik tinggi tetapi daya hantar listrik

rendah.

Tahanan listrik dinayatakan dalam ohm/sqft.

Tabel 1.2. Tahanan listrik beberapa bahan

Kelompok Jenis Bahan Tahanan Listrik (Ohm/sqft)

Logam Baja Karbon Baja Stainless Paduan Aluminium Paduan Tembaga

6.10-4

2.10-3

10-6

5.10-3

Keramik Bata Merah Beton Plat Kaca

4.106

4.106

10.1012

Polymer Plastik ABS Plastik Acrylik Plastik Vinyl Silicon

10.1012-0,1 .1015

100. 1012

100. 109

1012

1.3.4. Sifat Kimia

Bahan bangunan dipengaruhi oleh udara dan kelembaban, karena

mengandung bahan kimia aktif. Pada keadaan tertentu bahan kimia

tersebut bahamkimia tersebut dapat bereaksi dengan bahan bangunan dan

merusak.

Kelompok bahan keramik dalam keadaan normal dapat tahan

terhadap pengaruh ini. Untuk bahan kelompok logam, lebih rumit karena

logam pada logam dapat terjadi korosi, akibat terjadi sejumlah kecil tenaga

listrik dari salah satu daerah yang disebut anoda kedaerah lainnya yang

disebut katoda.

Unsur utama yang terjadi dalam sistem korosi adalah anoda, katoda

dan aliran yang menjadi media (elektrolit) yangmenghubungkan anoda dan

katoda tadi.



Tabel1.3. Tabel galvani untuk menduga kemungkinan terjadinya korosi

pada logam

Kecenderungan Elektrolit Bahan Logam atau Paduan

Bersifat anodik (naik) Paduan Magnesium Seng(Zn)

Bersifat Katodik (turun) Paduan Aluminium Baja Karbon Baja Stainless Aktive Timah Hitam Pb Timah Putih Sn Kuningan Temabaga Perunggu Baja Stainless Passive Emas

R A N G K U M A N

Bahan-bahan keperluan teknik dibagi menjadi 4 kelompok yaitu : 1. Kelompok Bahan Keramik 2. Kelompok Bahan Logam 3. Kelompok Bahan Polymer 4. Kelompok Bahan Campuran Bahan umumnya memiliki sifat mekanis, thermal, listrik dan kimia. Sifat mekanis bahan yaitu : tegangan, deformasi dan regangan Sifat termal bahan yaitu : daya hantar panas dan pengembangan thermal Sifat listrik bahan yaitu : daya hantar listrik dan tahanan listrik Sifat kimia bahan yaitu : bersifat anodik dan katodik

S O A L L A T I H A N

1. Mengapa kita perlu mengetahui sifat-sifat dasar bahan?

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan sifat mekanis dari suatu bahan ?

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan?

4. Sepotong kayu memiliki ukuran 5 x 5 x 5 cm, mampu menahan beban

vertikal sebesar 100 kg. Berapakah tegangan yang terjadi pada kayu

tersebut ?



Sumber Pustaka

Beni TR, Hand Out Bahan Bangunan, Pusditek PU – Badan Pengembangan Sumber Daya Manusia, Bandung. PEDC, 1983, Teknologi Bahan 1, Bandung

modul 1

Education