## PENGUJIAN KUAT TEKAN DAN KUAT LENTUR MATERIAL PENGGANTI KAYU DENGAN CAMPURAN SERAT NILON
Elia Hunggurami 1 (eliahunggurami@yahoo.com)
Tri M. W. Sir 2 (trimwsir@yahoo.com)
Maria I. K. K. Lau 3 ( issabelamaria9@gmail.com )

## ABSTRAK
Kayu  dimanfaatkan  untuk  memenuhi  berbagai  kebutuhan  manusia  sebagai  bahan konstruksi.  Pemanfaatan  ini  berdampak  pada  penebangan  hutan  dan  menimbulkan kerusakan  lingkungan.  Untuk  itu,  diperlukan  alternatif  lain  bahan  konstruksi  sebagai pengganti kayu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kuat tekan dan kuat lentur dari material  pengganti  kayu  dengan  variasi  campuran  serat  nilon.  Penelitian  ini  dilakukan dengan  metode  eksperimen  dengan  4  variasi  campuran  serat  nilon  yaitu:  campuran  5%, 10%,  15%,  dan  20%  dari  berat  semen  dengan  perbandingan  campuran  1  semen  :  0.25 bubuk kertas : 1.25 air. Untuk uji tekan dibuat 12 benda uji dengan ukuran 200 mm x 50 mm x  50 mm. Benda uji yang digunakan pada pengujian kuat lentur adalah 12 benda uji dengan ukuran 600 mm x 50 mm x 50 mm. Dari hasil penelitian dan analisis data diperoleh nilai  kuat  tekan  dan  kuat  lentur  dari  ke  empat  campuran  tersebut  adalah  sebagai  berikut: untuk hasil pengujian kuat tekan dari material pengganti kayu untuk variasi campuran serat nilon 5%, 10%, 15%, dan 20% berturut-turut adalah 4,58 MPa, 5,33 MPa, 6,90 MPa, 7,07 MPa.  Sedangkan  untuk  Hasil  pengujian  kuat  lentur  material  pengganti  kayu  dengan campuran  serat  nilon  dengan  variasi  5%,  10%,15%  dan  20%  campuran  serat  nilon  dari berat semen berturut-turut adalah 3,45 Mpa 7,45 MPa, 9,25 MPa dan 10,65 MPa. Dengan demikian, hasil pengujian menunjukan peningkatan kekuatan, baik itu kuat tekan maupun kuat lentur ketika terjadi penambahan presentasi jumlah campuran serat nilon hingga 20% terhadap berat semen.
Kata Kunci : Kayu Buatan, Semen, Bubur Kertas, Serat Nilon

## ABSTRACT
Wood are used for meet human needs as a construction material. The utilization of wood impact  to  deforestation  and  environmental  damage.  Therefore,  it  needed  another alternative  construction  materials  instead  of  wood.  This  research  aims  to  know  the compressive  strength  and  bending  strength  of  the  alternate  materials  of  wood  with variations  mixture  of  nylon  fibers.  This  research  was  conducted  by  an  experimental method that used 4 mixtures of variation, namely: mixtures of nylon fiber 5%, 10%, 15% and 20%  with the ratio mixture is: 1 cement : 0.25 pulp 1.25 water . Compressive strength testing  was  made  12  sampels  with  size  200  mm  x  50  mm  x  mm.  The  sampels  used  in  the bending test are 12 sampels with a size  200 mm x 50  mm x mm . From the research and analysis of data obtained by the compressive strength and bending strength testing of the mixture  into  four  is  as  follows:  for  the  compressive  strength  test  results  of  the  alternate material of with with mixture of nylon fiber 5%, 10%, 15% and 20% was 4.58 MPa, 5.33 MPa, 6.90 MPa and 7.07 MPa. As for the bending test results for a mixture of nylon fiber 5%,10%,  15%  and  20%  was    3,45  Mpa  7.45  MPa,  9.25  MPa  10.65  MPa.  Thus,  the  test results showed an increase in both of compressive strength and bending strength, when an adition of a mixture of nylon fibers presentation amount to 20% of the weight of cement for the alternate material of wood.
Keyword : The alternate material of wood, cement, pulp,  Nylon.
1 Dosen pada Jurusan Teknik Sipil, FST Undana;
2 Dosen pada Jurusan Teknik Sipil, FST Undana;
3 Penamat dari Jurusan Teknik Sipil, FST Undana.

## PENDAHULUAN
Kayu  dimanfaatkan  oleh  manusia  untuk  pemenuhan  berbagai  kebutuhan.  Salah  satu  kebutuhan manusia  adalah  sebagai  bahan  konstruksi  bangunan  seperti  kolom,  kuda-kuda  atap,  balok  dan untuk pembangunan jembatan. Pemilihan kayu sebagai suatu bahan konstruksi dilakukan karena sifatnya yang ekonomis dan menarik dari segi estetika.
Pemanfaatan  kayu  ini  berdampak  pada  penebangan  hutan  secara  komersial  yang  dilakukan secara besar-besaran dan menimbulkan kerusakan hutan. Dengan adanya keadaan ini diperlukan beberapa  terobosan  baru  dengan  mencari  alternatif  lain  sebagai  bahan  pengganti  kayu  yang ramah  lingkungan,  salah  satunya  berupa  olahan  limbah  seperti  limbah  kertas  yang  banyak digunakan  oleh  masyarakat  luas.  Pada  penelitian  ini,  serat  yang  digunakan  pada  komposisi campuran  kayu  buatan  tersebut  akan  diganti  dengan  serat  nilon.  Dengan  demikian  komposisi campurannya  material  pengganti  kayunya  menjadi  campuran  semen,  bubur  kertas  dari  koran bekas dan penambahan serat nilon.
Tujuan dari penelitian ini adalah Mengetahui nilai kuat tekan dan nilai kuat lentur dari material pengganti kayu dengan variasi campuran serat nilon serta mengetahui klasifikasi kelas kuat dan kode mutu material pengganti kayu berdasarkan PKKI 1961 dan SNI 7973:2013.

## TINJAUAN PUSTAKA Material Pengganti Kayu
Material  pengganti  kayu  sendiri  merupakan  material  yang  dibuat  manusia  dengan  memiliki kemiripan  sifat  dari  kayu  itu  sendiri.  Dalam  penelitian  Yunantya  dan  Ardianto  (2007),  kayu dapat diganti dengan material pengganti kayu buatan dengan campuran semen, air, kertas koran dan  penambahan  serat  fiber.  Tujuan  penelitian  tersebut  adalah  menghasilkan  suatu  komposisi dari  bahan  yang  menghasilkan  nilai  kuat  tekan,  dan  kuat  lentur  yang  sesuai  sehingga  material pengganti tersebut dapat digunakan sebagai bahan struktural khususnya gording. (Yunantya dan Nugroho, 2007)

## Bahan-Bahan Penyusun Material Pengganti  Kayu Nilon
Polyamida (Nilon) merupakan serat yang kuat. Sifat-sifat Nilon adalah kuat dan tahan gesekan, daya  mulurnya  besar  apabila  diregang  sampai  8%,  serat  nilon  akan  kembali  pada  panjang semula, tetapi kalau terlalu regang bentuk akan berubah, elastis, tidak mengisap uap air panas.
Tabel 1. Tabel Karakteristik Serat Nilon Karakteristik Serat nilon Bentuk Serat Tunggal Diameter serat 23 Mikron Panjang serat 19 mm Berat Jenis 1,16 Kekuatan Tarik 9200 kg/cm 2 Modulus Elastis 52000 kg/cm 2 Penyerapan Air 4 % Titik Leleh 224 0 C Ketahanan Asam dan Garam Baik Ketahanan Alkali Baik Sumber :Aldianto dan Joewono (2006)

## Kertas Koran
Berdasarkan penggolongan kertas yang dikeluarkan Technical Association of the Pulp and Paper Industry  (TAPPI)  kertas  koran  digolongkan  dalam  kertas  uncoated  grondwood  yaitu  golongan
kertas  yang  tidak  mempunyai  lapisan  coating  pigmen  dan  diproduksi  menggunakan  pulp mekanis  (mechanical  pupls).  Berat  kertas  yang  dihasilkan  dalam  gram  per  satu  meter  persegi (gramatur)  adalah  24  gr/m 2 sampai  75  gr/m2,  dan  berat  kertas  koran  berkisar  dari  38  gr/m 2 sampai 52 gr/m 2 . Berat volume bubuk kertas koran dihitung dengan rumus :
Dimana; B = berat bubuk kertas koran (gram) V = volume bubur kertas koran (ml)
Untuk  mengetahui  besar  angka  penyerapan  bubuk  kertas  koran,  prosedur  pengujian  didasarkan pada prosedur pengujian penyerapan bubuk kertas koran dihitung dengan menggunakan rumus :
Dimana :  Bj  = berat bubuk kertas koran setelah direndam selama 24 jam Bk = berat bubuk kertas koran kering (gram)

## Semen Portland Komposit (PCC)
Semen  Portland  Komposit  (Portland  Cement  Composit)  adalah  bahan  pengikat  hidrolis  hasil penggilingan  bersama-sama  terak  semen  portland  dan  gips  dengan  satu  atau  lebih  bahan anorganik, atau hasil pencampuran antara bubuk semen portland dengan bubuk bahan anorganik lain.  Bahan  anorganik  lain  antara  lain  terak  tanur  tinggi  (blast  furnace  slag),  pozolan,  senyawa silikat,  batu  kapur,  dengan  kadar  total,  bahan  anorganik  6%-35%  dari  massa  semen  portland komposit (SNI 15-7064-2004).
Fungsi  utama  semen  adalah  mengikat  butir-butir  agregat  hingga  membentuk  suatu  massa  padat dan  mengisi  rongga-rongga  udara  di  antara  butir-butir  agregat.  Walaupun  komposisi  semen dalam beton hanya sekitar 10%, namun karena fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi penting (Mulyono. T, 2004:28).

## Air.
Dalam  pembuatan  material  pengganti  kayu  ini  air  diperlukan  untuk  bereaksi  dengan  semen portland  dan  menjadi  bahan  pelumas  antara  butir-butir  agregat,  agar  dapat  mudah  dikerjakan seperti diaduk, dituang dan dipadatkan. Air sebagai bahan bangunan sebaiknya memenuhi syarat standar  SK  SNI  S-04-1989-F.  Dalam  penelitian  ini  pemeriksaan  terhadap  air  dilakukan  secara visual,  yaitu  dengan  mengamati  kondisi  air.  Air  yang  akan  digunakan  harus  bersih,  tidak mengandung lumpur dan minyak sesuai dengan persyaratan air minum.

## Pengujian Kuat Tekan  (Compressive Strength atau Crushing Strenght)
Kuat  tekan  kayu  material  pengganti  kayu  dihitung  dengan  beban  per  satuan  luas  bidang  tekan dengan rumus
………….………………………………………………………………................. (3) Keterangan :.
Fc   =  kuat tekan, MPa P =  beban uji maksimum, N b =  lebar benda uji, mm
h     = tinggi benda uji, mm

## Pengujian  Lentur
Kekuatan  lentur  material  pengganti  kayu  adalah  kekuatan  untuk  menahan  gaya-gaya  yang berusaha  melengkungkan  kayu  atau  untuk  menahan  beban-beban  mati  maupun  hidup  selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. Secara empiris, apabila sebuah balok kayu
di  atas  dua  perletakan,  dibebani  dengan  gaya  P  maka    pada  serat-serat  tepi  atas  balok  akan mengalami gaya desak dan pada tepi bawah mengalami gaya tarik. Karena serat tepi atas saling desak  maka  pada  serat  tepi  atas  terjadi  tegangan  tekan,  sebaliknya  pada  serat-serat  tepi  bawah akan terjadi tegangan tarik. Kuat lentur dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
= M/W ………………………………………………………………...………..............
(4) M = 1/6.PL+ 1/8 q L 2 ……………………………………………………………….......... (5) W = 1/6.b.h 2 …………………….……………………………………………..…….............. (6) Keterangan:
Fb = tegangan ijin lentur kayu, N/mm 2
M  = momen, Nmm W = tahanan momen, mm 3
P  = beban uji maksimum, N q  =  berat sendiri kayu b  = lebar kayu benda uji, mm h  = tinggi kayu benda uji, mm L = bentang, mm

## Kelas Kuat Kayu Berdasarkan PPKI 1961
Berdasarkan  PPKI  1961  kekuatan  kayu  dibagi  oleh  tingkat  atau  kelas-kelas  kuat  kayu. Pembagian kelas kuat kayu sendiri dapat terlihat pada Tabel 2. tentang daftar kelas kuat kayu.
Tabel 2. Daftar Kelas Kuat Kayu
Tingkat / Kelas Kuat Berat Jenis Kekuatan Lentur (kg/cm 2 ) Kekuatan Tekan (kg/cm 2 ) I > 0.90 > 1100 > 650 II 0.90 – 0.60 1100 – 725 650 – 425 III 0.60 – 0.40 725 – 500 425 – 300 IV 0.40 – 0.30 500 – 360 300 – 215 V < 0.30 < 360 < 215
Sumber : PPKI 1961
Berdasarkan kelas kuat kayu, tegangan–tegangan yang diijinkan untuk kayu mutu A tercantum pada Daftar II Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI) 1961, dapat diperlihatkan  pada Tabel 3.
Tabel 3. Tegangan Ijin Untuk Kayu Mutu A
Tegangan Ijin Kg/cm 2 Kelas kayu Jati (Tectonagrandis) I II III IV V lt 150 100 75 50 - 130 tk// =   tr// 130 85 60 45 - 110 tk 40 25 15 10 - 30 20 12 8 5 - 15 E 125000 100000  80000  60000 - - Sumber : PKKI, 1961

## Kuat Acuan Kayu Berdasarkan SNI 7973:2013
Untuk  mendapatkan  modulus  elastisitas  lentur  maka  dapat  dilakukan  dengan  pemilihan  secara mekanis  tetapi  harus  dilakukan  dengan  mengikuti  standar  pemilahan  mekanis  yang  baku  (SNI 7973:2013). Hasil kuat acuan dapat diambil berdasarkan Tabel 4.

## Tabel 4. Nilai Desain Acuan (MPa)
Kode Mutu Modulus Elastisitas Lentur Acuan (MPa) Nilai Desain Acuan (MPa) E Emin Fb Ft Fc// Fv Fc ﬩ E 25 25000 12500 26.0 22.9 22.9 3.06 6.11 E 24 24000 12000 24.4 21.5 21.5 2.87 5.74 E 23 23000 11500 23.2 20.5 20.5 2.73 5.46 E 22 22000 10000 22.0 19.4 19.4 2.59 5.19 E 21 21000 10500 21.3 18.8 18.8 2.50 5.00 E 20 20000 10000 19.7 17.4 17.4 2.31 4.63 E 19 19000 9500 18.5 16.3 16.3 2.18 4.35 E 18 18000 9000 17.3 15.3 15.3 2.04 4.07 E 17 17000 8500 16.5 14.6 14.6 1.94 3.89 E 16 16000 8000 15.5 13.2 13.2 1.76 3.52 E 15 15000 7500 13.8 12.2 12.2 1.62 3.24 E 14 14000 7000 12.6 11.1 11.1 1.48 2.96 E 13 13000 6500 11.8 10.4 10.4 1.39 2.78 E 12 12000 6000 10.6 9.4 9.4 1.25 2.50 E 11 11000 5500 9.1 8.0 8.0 1.06 2.13 E 10 10000 5000 7.9 6.9 6.9 0.93 1.85 E 9 9000 4500 7.1 6.3 6.3 0.83 1.67 E 8 8000 4000 5.5 4.9 4.9 0.65 1.30 E 7 7000 3500 4.3 3.8 3.8 0.51 1.02 E 6 6000 3000 3.1 2.8 2.8 0.37 0.74 E 5 5000 2500 2.0 1.7 1.7 0.23 0.46 Keterangan : Fb :  nilai desain kuat lentur Ft :  nilai desain kuat tarik Fc :  nilai desain kuat tekan sejajar serat
Fv : nilai desain kuat geser
Fc ﬩ : nilai desain kuat tekan tegak lurus serat.

## METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan
Peralatan  utama  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut:  Mesin  uji  lentur, mesin uji tekan, mixer yang digunakan untuk menghancurkan kertas.
Bahan yang digunakan: air bersih, Semen dan Kertas Koran. Sebelum digunakan sebagai bahan campuran, kertas koran tersebut dijadikan bubur kertas terlebih dahulu.

## Proses Pembuatan Benda Uji
Proses  pencampuran:  Bahan-bahan  berupa  semen,  dan  serat  nilon  yang  telah  dipersiapkan dicampur kering ke dalam concrete mixer (molen), kemudian dimasukan bubuk kertas yang telah diberi  air  hingga  menjadi  bubur  kertas.  Kemudian  setelah  tercampur,  diberi  air  sesuai  dengan ketentuan. Campuran dicampur sampai campuran terlihat homogen.
Proses  pencetakan:  Proses  pencetakan  dilakukan  dengan  menggunakan  cetakan  yang  telah disiapkan sebelumnya. Adukan dimasukan kedalam mal cetakan yang telah disediakan kemudian dipadatkan dengan cara di rojok. Kemudian diratakan agar permukaan menjadi mulus. Benda uji yang  telah  dicetak  ditempatkan  didalam  ruangan  dan  terhindar  dari  panas  matahari  maupun
Sumber: SNI – 7973:2013
hujan.  Setelah  satu  minggu  cetakan  dibuka,  dilakukan  perawatan  selama  satu  minggu  dan dibiarkan mengering selama dua minggu. Setelah tiga minggu benda uji siap diuji.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian Material Pengganti Kayu
Hasil pengujian material pengganti kayu di laboratorium adalah sebagai berikut:
Tabel 5. Tabel Hasil Pengujian Sifat Mekanis Material Pengganti Kayu Persen variasi Fc MPa Fb MPa Kelas Kuat (PKKI 1961) Kode mutu (SNI 7973:2013) 5% 4,58 3,45 IV E7 10% 5,33 7,45 IV E9 15% 6,80 9,25 III E11 20% 7,07 10,65 III E12
Sumber: Hasil Pengujian, 2015
Dari Tabel 5 diatas diketahui untuk kuat tekan material pengganti kayu dengan campuran serat nilon  mengalami peningkatan kekuatan ketika jumlah serat nilon yang dicampurkan mengalami kenaikan persentasi hingga 20%, seperti dilihat pada Gambar 1. berikut.

## Sumber: Hasil Perhitungan, 2015
Gambar 1. Diagram Perbandingan Nilai Kuat Tekan terhadap Persentasi Serat Nilon
Berdasarkan  Tabel  5,  nilai  kuat  lentur  untuk  material  pengganti  kayu  dengan  campuran  serat nilon  akan  meningkat  ketika  kadar  campuran  serat  nilon  bertambah  hingga  20%.  Peningkatan dari nilai kuat lentur berbanding persentasi campuran serat nilon dapat ditunjukan dalam Gambar 2. berikut:
5% 10% 15% 20%
Sumber: Hasil Perhitungan, 2015
Gambar 2. Diagram Perbandingan Nilai Kuat Lentur terhadap Persentasi Serat Nilon

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan pengujian sifat-sifat mekanis berupa pengujian kuat tekan dan kuat lentur material pengganti kayu dengan campuran serat nilon dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil pengujian kuat tekan dari material pengganti kayu untuk variasi campuran serat nilon 5%, 10%, 15%,  dan 20% berturut-turut adalah 4,58 MPa, 5,33 MPa, 6,90 MPa, 7,07 MPa. Terjadi  peningkatan  kekuatan  tekan  (Fc)  ketika  terjadi  penambahan  persentasi  jumlah campuran serat nilon hingga batas 20% terhadap semen.
2. Hasil  pengujian  kuat  lentur  material  pengganti  kayu  dengan  campuran  serat  nilon  dengan variasi  5%,10%,15%  dan  20%  dari  berat  semen  berturut-turut  adalah  3,45Mpa  7,45  MPa, 9,25  MPa  dan  10,65  MPa.  Terjadi  peningkatan  kekuatan  lentur  (Fb)  ketika  terjadi penambahan persentasi jumlah campuran serat nilon hingga batas 20% terhadap semen.
3. Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan  maka  material  pengganti  kayu  dengan campuran  serat  nilon  ini  dapat  di  klasifikasikan  kedalam  kelas  kuat  III  dan  IV  menurut PKKI  1961,  atau  berdasarkan  SNI  7973:2013  dapat  dimasukan  kedalam  kode  mutu  E7 sampai E12.

## Saran
Dari hasil pengujian dan kesimpulan diatas, maka penulis memberikan saran sebagai berikut:
1. Perlu dicoba penelitian lanjutan untuk memperoleh nilai kuat tekan dan kuat lentur dengan mencoba  menambah  persentasi  campuran  serat  nilon  hingga  diatas  20%  agar  dapat menemukan komposisi persentase optimum.
2. Untuk  pembuatan  material  pengganti  kayu  sebaiknya  dilakukan  pemadatan  semaksimal mungkin untuk memperoleh hasil yang benar-benar padat dan sedikit rongga udara.
3. Dapat  ditentukan  alternatif  serat  lain  yang  murah  dan  ramah  lingkungan  sebagai  campuran material pengganti kayu.

## DAFTAR PUSTAKA
Adianto.  L.  D  &  Joewono,  Tri  Basuki  ,  U.  2006.    Penelitian  Pendahuluan  Hubungan Penambahan Serat Polymeric terhadap Karakteristik Beton Normal, Jurnal Engginering Dimension Vol 8. Universitas Katolik Parahyangan, Bandung
Departemen  P.U.  1995.  SK  SNI–03-3958-1995  (Metode  Pengujian  Kuat  Tekan  Kayu  di Laboratorium), LPMB, Bandung.
Departemen  P.U.  1995.  SK  SNI–03-3959-1995  (Metode  Pengujian  Kuat  Lentur  Kayu  di Laboratorium), LPMB, Bandung.
Departemen P.U. 2004. SK SNI–15-7064-2004 (Semen Portland), LPMB, Bandung.
Mardikanto TR, Karlinasari Lina & Bahtiar, Tri Effendi (2011). Sifat mekanis Kayu, IPB Pers,
Bandung
Menezes,  Amorin.  2010.  Pengaruh  Penggantian  sebagai  Sebagian  agregat  halus  dengan kertas  koran  bekas  pada  campuran  batako  semen  portland  terhadap  kuat  tekan  dan serapan air, Fakultas Sains dan Teknik UNDANA, Kupang
Mulyono, T. 2004. Teknologi Beton, Andi, Yogyakarta.
Nugraha, Antoni. 2007. Teknologi Beton, Andi, Yogyakarta.
Tjokrodimuljo, K. 1996. Teknologi Beton, Nafiri, Yogyakarta.
Yunatya,  Vitus  &  Ardianto,  E.N.  2007.  Pengujian  Kuat  Tekan,  Kuat  lentur,  dan  Modulus Elastisitas    Kayu    Buatan  dengan  Campuran  Serat  Fiber,  Fakultas  Teknik  UNIKA Soegijapranata, Semarang.