Karakterisasi Termal Dan Fisik Komposit Geopolimer Semen Berpenguat Serat Ijuk Untuk Konstruksi Ramah Lingkungan
Abstract
Upaya pengurangan emisi pada sektor konstruksi mendorong pengembangan komposit geopolimer berpenguat serat alam. Berbagai penelitian telah mengkaji pengaruh serat alam terhadap sifat mekanik dan durabilitas komposit semen, namun data mengenai keterkaitan densitas, porositas, dan konduktivitas termal pada komposit geopolimer semen berpenguat serat ijuk (Arenga pinnata) masih terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi sifat fisik dan termal komposit geopolimer semen berbasis serat ijuk dengan variasi rasio serat terhadap matriks. Serat ijuk diberi perlakuan alkali menggunakan larutan NaOH 5% dan dipotong sepanjang ±1 cm, kemudian dicampurkan ke dalam matriks semen–pasir dengan rasio volume serat:matriks 1:1, 1:2, dan 1:3. Sampel dicetak dan dikeringkan, lalu diuji densitasnya melalui pengukuran massa dan volume, porositasnya menggunakan metode perendaman air, serta konduktivitas termalnya dengan pengukuran laju aliran panas dan beda suhu antarpermukaan. Hasil menunjukkan bahwa rasio 1:1 menghasilkan densitas tertinggi sebesar 1,832 g/ml dan porositas terendah sebesar 26,28%, yang mencerminkan struktur komposit paling padat dan homogen. Porositas tertinggi diperoleh pada rasio 1:2 dengan nilai 33,16%, sedangkan rasio 1:3 menunjukkan nilai menengah. Nilai konduktivitas termal tertinggi terdapat pada rasio 1:2 sebesar ±220 W/m·K, sementara rasio 1:3 memberikan konduktivitas termal terendah sekitar 85 W/m·K sehingga lebih berpotensi sebagai material isolatif. Temuan ini memberikan gambaran awal mengenai pengaruh rasio serat ijuk terhadap hubungan densitas, porositas, konduktivitas termal pada komposit geopolimer semen dan menunjukkan potensi material ini sebagai bahan konstruksi yang lebih ramah lingkungan dengan sifat fisik dan termal yang dapat direkayasa.
Downloads
References
Abdullah, Ahmed; Al-Waeli, Ali Hussein Ali; Al-Baghdadi, Jabbar Mahmood; Mahdi, Jawad Mahmood; Kazem, Hussein Ali; Chaichan, Majid Tahseen. (2021). Mechanical and Microstructural Characteristics of Natural Fiber-Reinforced Cement Composites. Construction and Building Materials, 301, 124328.
Asyraf, M. R. M.; Syamsir, A.; Supian, A. B. M.; Roslan, M. A. H.; Ilyas, R. A.; Razali, N.; Sapuan, S. M. (2022).Sugar Palm Fibre-Reinforced Polymer Composites: Influence of Chemical Treatments on Mechanical Properties. Materials, 15(11), 3852.
Camargo, Marfa Molano; Taye, Eyerusalem Adefrs; Roether, Judith A.; Redda, Daniel Tilahun; Boccaccini, Aldo R. (2020). A Review on Natural Fiber-Reinforced Geopolymer and Cement-Based Composites. Materials, 13(20), 4603. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2020.106156
Daza-Badilla, Lucas; Gómez, René; Díaz-Noriega, Ramón; Avudaiappan, Siva; Skrzypkowski, Krzysztof; Saavedra-Flores, Erick I.; Korzeniowski, Waldemar (2024). Thermal Conductivity in Concrete Samples with Natural and Synthetic Fibers. Materials, 17(4), 0817. https://doi.org/10.3390/ma17010123
Habibi, M., Ruiz, É., Lebrun, G., & Laperrière, L. (2018). Effect of surface density and fiber length on the porosity and permeability of nonwoven flax reinforcement. Textile Research Journal, 88(15), 1659–1671.
Jegatheeswaran, J. (2023). Thermal conductivity, microstructure and hardened characteristics of foamed concrete composite reinforced with raffia fiber. Journal of Materials Research and Technology, 26, 850–864. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.04.123
Mindess, S., Young, J. F., & Darwin, D. (2014). Concrete (2nd ed.). Prentice Hall.
Neville, A. M. (2011). Properties of concrete (5th ed.). Pearson Education.
Nanda, M. Putra Pramana. (2022).Experimental Study of The Addition of Palm Fiber (Arenga Pinnata) as Fiber Against The Compressive Strength of Pozzolan Bricks.Jurnal Teknik Sipil & Perencanaan, 24(2), 118–124
O. Benaimeche; A. Benazzouk; S. Kenai; P. Scharfer (2021). Influence of fiber content and alkali treatment on mechanical and thermal properties of natural fiber-reinforced cement composites. Journal of Natural Fibers, 18(10), 1284–1298. https://doi.org/10.1080/15440478.2019.1706827
Ranjbar, Navid; Zhang, Mingzhong (2020). Fiber-reinforced geopolymer composites: A review. Cement and Concrete Composites, 107, 103498.
Rusdi, A. (2020). Pemanfaatan serat ijuk pada beton ringan untuk aplikasi bangunan tahan panas. (Tesis tidak dipublikasikan). Universitas Negeri Makassar.
Sarkar, M., Mahato, B., & Adhikari, B. (2022). Thermal, physical, and mechanical performance of fiber-reinforced sustainable building materials: A review. Journal of Building Engineering, 50, 104153. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104153
Shobha, Basavaraju G.; Ranganathaiah, C.; Pavithra, B. (2018). Thermal and Mechanical Behavior of Natural Fiber–Reinforced Cement Composites. Journal of Natural Fiber Composites, 12(3), 155–165.
Sofiah, I. (2019). Analisis kinerja serat alam sebagai penguat material komposit berbasis semen. (Disertasi tidak dipublikasikan). Universitas Gadjah Mada.
Sood, M., & Dwivedi, G. (2018). Effect of fiber content on mechanical properties and microstructure of natural fiber–reinforced composites. Materials Today: Proceedings, 5(2), 28449–28454.
Wang, Z., Tian, Z., & Li, Y. (2018). Effect of fiber distribution and pore structure on the thermal conductivity of fiber-reinforced composites. Composite Structures, 203, 229–238.
