Pembuatan Beton dengan Campuran Limbah Plastik dan Karakterisasinya

## Yessi Rismayasari, Utari, Usman Santosa
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Email :Yessirismayasari@yahoo.com: utarisby70@yahoo.com
Received 26-02-2012, Revised 14-03-2012, Accepted 21-03-2012, Published 30-04-2012

## ABSTRACT
Research  on  concrete  containing  plastic  waste  as  an  alternative  polymer  material  has  been conducted.It  studied  the  concrete  characteristic  through  compressive  strength,  impact  testing, thermal  conductivity,  and  density  testing.  Plastic  waste  used  for  concrete  manufacture  was black because it is strong but light. The goal of this research is to determine the characteristics value of concrete with and without plastic waste mixing. Concrete was mixed with the ratio of 1cement: 2 sands: 3 gravel and cement water factor of 0.5. The addition of plastic waste were 0%,  2%,  4%,  6%,  8%,  10%  of  cement  mass.Specimens  used  was  (15x15x15)  cm  cube  with sides for compressive strength testing, (8x2x2) cm a block with the size of  for impact testing, a cylinder  with  a  diameter  of  4cm  and  thickness  respectively  0.2  cm  and  0.4  cm  for  thermal conductivity testing, and a sides (15 x 15 x 15)cm cube with for density testing. The diameter of  plastic  waste  was  0.1  to  0.8  cm.  The  test  was  performed  at  28  days  of  concrete  age.  The result showed that the addition of 4% of plastic waste recorded the best compressive strength, impact testing, and thermal conductivity. In this research, the density was of the range (16 ± 6) x 10 2 kg / m³up to(22 ± 4) x 10 2 kg / m³, compressive strength(21.8 ± 0.2) x 10 6 N / m² of the range (16 ± 0.1) x 10 6 N / m²to(21.8 ± 0.2) x 10 6 N / m², impact (8.7 ± 0.3)x 10 -1 Joule to the range (3.5 ± 0.3)x 10 -1 Joules up to (8.7 ± 0.3)x 10 -1 Joule and thermal conductivity (6.0 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C was  (1.17 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C to (6.0 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C.
Keywords: concrete,compressivestrength, impact,thermal conductivity, waste plastic

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  pembuatan  beton  dengan  bahan  polimer  alternatif  berupa  limbah plastik  dan  karakteristik  meliputi uji kuat tekan, uji impact, uji konduktivitas thermal dan uji kerapatan (densitas). Limbah plastik yang digunakan untuk campuran pembuatan beton adalah limbah  ember  plastik  berwarna  hitam  yang  memiliki  sifat  kuat  namun  ringan.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  nilai  karakterisasi  pembuatan  beton  dengan  dan  tanpa  campuran limbah plastik. Beton dibuat dengan perbandingan massa : 1semen: 2 pasir: 3 kerikil dan faktor air semen 0,5. Penambahan limbah plastik  yang digunakan pada penelitian ini  yaitu  untuk  uji kuat tekan berupa kubus dengan sisi  15 cm, uji impact berupa balok dengan (panjang x lebar x tinggi ) = (8x2x2) cm, uji konduktivitas termal berupa silinder dengan diameter 4 cm dan tebal masing-masing  0,2  cm  dan  0,4  cm.  Dan  untuk  uji  kerapatan  (densitas)  berupa  kubus  dengan sisi  (15  x  15  x  15)cm.  Diameter  limbah  plastik  yang  digunakan  0.1  -  0.8  cm.  Pengujian dilakukan  pada  saat  benda  uji  berumur  28  hari.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  pada penambahan 4% limbah plastik memiliki nilai paling baik untuk uji kuat tekan, uji impact dan uji konduktivitas thermal. Pada pengujian ini diperoleh nilai massa jenis dengan rentang  (16 ± 6) x 10 2 kg / m³ sampai (22 ± 4) x 10 2 kg / m³, nilai kuat tekan tertinggi (21.8 ± 0.2) x 10 6 N / m² pada rentang  (16 ± 0.1) x 10 6 N / m² sampai (21.8 ± 0.2) x 10 6 N / m², impact terbesar pada (8.7 ± 0.3)x 10 -1 Joule pada rentang  (3.5 ± 0.3)x 10 -1 Joule  sampai  (8.7 ± 0.3)x 10 -1 Joule dan
konduktivitas thermal tertinggi (6.0 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C pada rentang (1.17 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C sampai (6.0 ± 0.5) x 10 -5 kcal / ms °C.
Kata kunci : beton, konduktivitas thermal, kuat tekan, limbah plastik

## PENDAHULUAN
Zaman  semakin  maju  dan  berkembang,  IPTEK  memberikan  pengaruh  besar  bagiseluruh aspek  kehidupan.  Salah  satunya  adalah  pengaruh  IPTEK  dalam  bidang  tehnik  sipil terutama dalam hal teknologi konstruksi,dimana dapat kita lihat telah berdirikokoh seperti gedung-gedung  bertingkat,  jalan,  jembatan,  bandar  udara,bangunan  lepas  pantai,  stadion, terowongan, dan lain-lain termasuk pembuatanpatung. Dewasa ini beton sering kita jumpai sebagai elemenkonstruksi bangunan yang sangat penting dan sangat luas penggunaannya.
Pemakaian beton sudah populer, pada perkembangannya beton dicampuri dengan beberapa bahan  tambahan  baik  berupa  bahan  kimia  maupun  non  kimia  di  antaranya,  Abu  Ampas Tebu  (AAT),  abu  sekam  padi,  styrocon  dan  polimer.Polimer  sebagai  bahan  tambahan dalam pembuatan beton merupakan suatu zat kimia yang terdiri dari molekul-molekul yang besar  dengan  karbon  dan  hidrogen  sebagai  molekul  utamanya [1] .  Bahan  polimer  dapat diperoleh  dari  limbah  plastik  yang  didaur  ulang,  Penggunaan  bahan  tersebut  sekaligus bertujuan memanfaatkan limbah plastik, di samping mencari alternatif pengganti semen.
Berdasarkan penelitian  Suraatmadja [2] tentang pembuatan beton polimer, telah diketahui kelebihan  dan  kekurangan  beton  polimer.  Dan  dalam  penelitian  yang  dilakukan  Henry Miller [3] tentang  penggunaan  limbah  plastik  sebagai  pengganti  bahan  baku  beton,  dapat diketahui bahwa limbah plastik dapat digunakan sebagai bahan alternatif campuran beton tanpa efek yang merugikan,  maka dalam penelitian ini dilakukan pembuatan beton dengan penambahan  bahan  polimer  alternatif  yaitu  limbahplastik  hitam.  Variasi  persentase penambahan limbah ember plastik  hitamdalam penelitian ini adalah 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%dari  massa  semen.  Dengan  adanya  penelitian  “  Pembuatan  Beton  Dengan  Campuran Limbah  Plastik  dan  Karakterisasinya”  diharapkan  diperoleh  beton  dengan  sifat  mekanik yang  lebih  baik  dari  beton  yang  tanpa  menggunakan  bahan  tambah  lainnya  dan    dapat memperbaiki  sifat  beton  tanpa  mengurangi  mutunya  serta  membantu  mengurangi  limbah plastik yang selama ini banyak mencemari lingkungan.

## METODE EKSPERIMEN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  Bahan  Bangunan  Fakultas  Teknik  dan  di Laboratorium  Pusat  MIPA  Universitas  Sebelas  Maret.  Pengambilan  data  diambil  pada bulan Agustus 2011. Alat-alat yang digunakan adalah Compresion Testing Machine merk Control  kapasitas  tekan  maksimum  2000  kN  dengan  ketelitian  5  N  untuk  uji  kuat  tekan, Izod  Impact  Tester merek Toyo  Seiki  Seisaku-Sho untuk  uji impact dan Thermal Conductivity Measuring Apparatus seri HVS-40-200SmerekOgawa Seiki (silinder standar Cu: λ R =  320  kcal/mhr 0 C)  untuk  uji  konduktivitas  thermal [4] .  Adapun  tahap-tahap penelitiannya sebagai berikut:

## Persiapan Bahan
Pada  tahap  ini  seluruh  bahan  yang  dibutuhkan  dipersiapkan  terlebih  dahulu,  diantaranya semen, air, agregat yaitu butiran muneral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi beton berupa  pasir  dan  kerikil [5] serta  limbah  ember  plastik.  Perbandingan  massa  bahan  yaitu  1 semen  :  2  pasir  :  3  kerikil,  dengan  jumlah  air  0,5  dari  massa  semen.  Limbah  ember plastikyang  diperlukan  sebanyak    0%,  2%,  4%,  6%  ,  8%,  10%  dari  massa  semen.  Untuk mengetahui  banyaknya  bahan  yang  diperlukan  maka  dilakukan  perhitungan mix  design berdasarkan massa jenis dari masing-masing bahan.

## Pembuatan Benda Uji
Pada  tahap  ini  bahan  yang  telah  dipersiapkan,  diaduk  secara  manual  dengan cangkul.Pertama-tama  kerikil  dan  pasir  diaduk,  kemudian  semen  dimasukkan.Setelah ketiga  bahan  tersebut  tercampur  merata,  air  dimasukkan  sedikit  demi  sedikit  sambil diaduk. Kemudian limbah ember plastikdimasukkan pada adukan tersebut dan terus diaduk hingga  semua  bahan  tercampur  .  Langkah  terakhir  yaitu  mencetak  adukan  dalam  bentuk kubus  (15x15x15)  cm,  balok  dengan  ukuran  ( panjang  =  8  cm,  lebar  =  2  cm,  tinggi  =  2 cm ), dan silinder dengan ukuran ( diameter = 4 cm, tinggi = 0,2 cm) dan ( diameter = 4 cm, tinggi = 0,4 cm).

## Perawatan
Pada  tahap  ini  dilakukan  perawatan  terhadap  benda  uji  yang  telah  dibuat  pada  tahap sebelumnya. Perawatan ini dilakukan dengan cara merendam benda uji ke dalam air pada bak perendaman dihari kedua selama 25 hari, kemudiandiangin-anginkan hingga benda uji berumur 28 hari dan siap dilakukan pengujian. Perawatan beton berfungsi untuk menjaga agar permukaan beton selalu lembab sehingga proses hidrasi berlangsung dengan baik dan proses  pengerasan  terjadi  sempurna,  ditandai  dengan  tidak  terjadi  retak-retak  pada  beton dan mutu beton dapat terjamin [6] .

## Pengujian
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujiankuat  tekan, impact ,  konduktivitastermal  dan  kerapatan setelah beton mencapai umur 28 hari.
a. Kuat tekan
Benda uji yang digunakan dalam pengujian ini adalah kubus dengan sisi 15 cm sebanyak 5 buah untuk setiap variasinya. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan  beton dengan campuran limbah ember plastik dalam menerima beban.
b. Impact
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengukur  reaksi  pukulan  meliputi Strength (kekuatan), Buttleness (kerapukan). Benda uji yang digunakan adalah balok dengan ukuran ( panjang = 8 cm, lebar = 2 cm, tinggi = 2 cm ) sebanyak 5 buah untuk setiap variasinya

## c. Konduktivitas termal
Benda uji yang digunakan untuk pengujian ini adalah sepasang silinder dengan diameter 4 cm,  tinggi  0,2  cm  dan  0,4  cm  sebanyak  5  pasang  untuk  setiap  variasinya.  Pengujian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  kemampuan  beton  dengan  campuran  limbah  plastikdalam menghantarkan panas.Kerapatan
Pengujian  ini  berfungsi  untuk  mengetahui  besarnya  massa  jenis  ( density )limbah  plastik. Benda uji  yang digunakan adalah kubus dengan sisi 15 cm sebanyak 5 buah untuk setiap variasinya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  Penelitian  maka  diperoleh  data  kuat  tekan ,  impact ,  konduktivitas  thermal  dan kerapatan.

## Kuat Tekan
Pengujian  kuat  tekan  menggunakan  lima  buah  benda  uji  kubus  dengan  sisi  15  cm  untuk tiap  variasi  limbah  ember  plastik.  Hasil  pengujian  kuat  tekan  beton  dengan  penambahan limbah ember plastikberumur 28 hari dapat dilihat pada Gambar.1
Gambar 1. Hubungan variasi penambahan limbah plastik dengan kuat tekan
Kuat tekan diperoleh dengan menghitung rasio beban maksimal  yang diterima oleh beton dan luas permukaan bidang yang diberi beban.Semakin besar beban yang mampu diterima beton maka semakin besar nilai kuat tekannya.Gambar 2 menunjukkan bahwa penambahan variasi  limbah  plastik  4%  memiliki  nilai  kuat  tekan  terbesar.  Dari  perhitungan  diperoleh nilai  kuat  tekan  beton  dengan  penambahan  limbah  plastiktertinggi  sebesar  (21,8  ±  0,2)  x 10 6 N/m 2 .
Impact
Uji impact dilakukan  dengan  mengukur  energi  yang  diperlukan  oleh  bandul izod  impact tester untuk memecah sempel uji menjadi 2. Semakin tinggi energi yang dibutuhkan untuk memecah  sempel,  menandakan  semakin  keras  sempel  tersebut.Benda  uji  yang  digunakan dalam  pengujian impact adalah  5  buah  balok  denganukuran    panjangxlebar  xtinggi  = (8x2x2)cm  untuk  tiap  variasi  limbah  plastik.Dari  hasil  uji impact dapat  dihitung  besar energi dengan variasi limbah plastik maka di dapatkan grafik sebagaimana Gambar 2 .
Gambar 2. Hubungan energi dengan penambahan limbah plastik
Dari Gambar 2 maka dapat diketahui bahwa pada penambahan limbah plastik 4% memiliki energi yang paling besar yaitu sebesar  (8,7± 0,3) 10 −1 Joule. Sehingga dapat disimpulkan bahwa  pada  penambahan  limbah  plastik  sebesar  4  %  merupakan  benda  uji  yang  paling keras maka untuk memecahkannya memerlukan energi yang paling besar.

## Konduktivitas Thermal
Pengujian konduktivitas thermal digunakan untuk mengetahui besarnya kemampuan beton dengan  campuran  limbah  plastik  dalam  menghantarkan  panas.Pada  pengujian konduktivitas termal digunakan dua pasang silinder [7] . Silinder pertama berdiameter 4 cm dengan  tinggi  0,4  cm  dan  silinder  kedua  berdiameter  4  cm  dengan  tinggi  0,2  cm.  Hasil pengujian konduktivitas termal pada beton  yang dicampuri limbah plastikberumur 28 hari sebagai Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan konduktivitas termal dan penambahan limbah plastik
Gambar  3  menunjukkan    hubungan  antara  penambahan  variasi  komposisi  limbah  ember plastik  dengan  nilai  konduktivitas  thermal.  Nilai  terbaik  tersebut  dapat  diketahui  dengan melihat  data  dari  pengujian  dan  pengolahan  data.  Apabila  nilai  penurunan  suhu  antar termokopel kecil maka data tersebut adalah data yang baik dan hasil pengolahan data yang nilainya mendekati satu dengan lainnya dalam satu variasi yang digunakan. Dari penelitian ini  Konduktivitas  termal  limbah  plastiktertinggiadalah  (7,2  ±  0,5)  x  10 -5 kkal/ms°C  pada penambahan limbah plastik 4%.

## Kerapatan
Pengujian  kerapatan  menggunakan  lima  buah  benda  uji  berbentuk  kubus  dengan  sisi  15 cm.Hasil pengujiannya dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Hubungan massa jenis dengan penambahan limbah plastik
Beton  dengan  penambahan  limbah  plastikyang  memenuhi  kriteria  beton  ringan  adalah beton  dengan  presentase  penambahan  limbah  plastik  6%,  8%  dan  10%.Nilai  dari  massa jenisbeton  dengan  penambahan  limbah  plastiktersebut  secara  berturut-turut  (18  ±  4)  x 10 2 kg/m 3 , (17 ± 4) x 10 2 kg/m 3 , (16 ± 6) x 10 2 kg/m 3 .

## KESIMPULAN
Berdasarkanhasilpenelitianmakadidapatkankesimpulansebagaiberikut:
1. Telah  di  buat  beton  dengan  variasi  penambahan  limbah  plastik  jenis  polypropylene dengan variasi 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10 %dari massa semen portland tipe 1.
2. Nilai  Kerapatan  dengan  rentang  (16  ±  6)  x  10 2 kg/m³  sampai  (22  ±  4)  x  10 2 kg/m³, nilai kuat tekan dengan rentang (16 ± 0,1) x 10 6 N/m² sampai (21,8 ± 0,2) x 10 6 N/m² untuk nilai tertinggi pada penambahan 4%  sebesar (21,8 ± 0,2) x 10 6 , impact dengan rentang  (3,5  ±  0,3) 10 −1 Joule    sampai  (8,7±  0,3) 10 −1 Joule  untuk  nilai  tertinggi pada  penambahan  4%  sebesar  (8,7±  0,3) 10 −1 dan  konduktivitas  thermal  dengan rentang (1,17 ± 0,5) x 10 -5 kkal/ms°C  sampai (6,0 ± 0,5) x 10 -5 kkal/ms°C untuk nilai tertinggi pada  penambahan 4%  sebesar ( 7,3± 0,9) x 10 -5 kkal/ms°C
3. Untuk  penelitian selanjutnya jika ingin memperoleh beton  yang  memenuhi  kriteria beton ringan menggunakan penambahan plastik lebih dari 6 %.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Gencel,  O,  etal.  2010. Concretes  Containing  Hematit  for  Use  AS  Shielding  Barriers. Journal International Vol.16, No.3
2 Halauddin.  2006. Pengukuran  Konduktivitas  Termal  Batu  Bata  Merah  Pejal. Jurnal Gradien Vol.2, no .2 pp.152-155
3 Mujiarto.  I.  2005. Sifat  karakteristik  Material  Plastik  dan  Bahan  Aditif .  Jurnal  Traksi Vol.3.No.2
4 Ogawa,  Seiki.Co.LTD.  1987. Intruction  Manual  OSK  4565-A  Thermal  Conductivity Measuring Apparatus . Tokyo: Socientosk.
5 Sudarmoko.  1997. Pengaruh  Kandungan  Sulfat  dalam  Air  Campuran  dan  Air Perawatan Keras terhadap Kuat Tekan Beton .pp 50-54
6 Miller,  H  .  2009. Era  Baru.http://erabaru.net/iptek/82  teknologi  inovasi/5374beton plastik solusi hebat untuk pembangunan .diakses tanggal 5 April 2011
7 Suraatmadja.
2000.Beton Polimer yang Ramah Lingkungan.
http://elfajr.blog.uns.ac.id/2010/05/01/penemu-beton-polimer-yang- ramahlingkungan/diakses pad tanggal 5 April 2011