KUAT TEKAN DAN KUAT TARIK CAMPURAN SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLAS DENGAN LEM EPOXY SEBAGAI BAHAN PERBAIKAN KAYU (Compression and Tension Of The Rest Of Shavings And Sand Paper Of Teak Wood With A Epoxy Glue As An Wood Repair Material) SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh: SUDIARNO I 1108532 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user
55
Embed
KUAT TEKAN DAN KUAT TARIK CAMPURAN SERBUK …/Kuat... · DAFTAR TABEL ... Benda uji untuk pengujian kuat tekan berbentuk kubus dan benda uji untuk pengujian kuat tarik berbentuk sampel
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KUAT TEKAN DAN KUAT TARIK CAMPURAN SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLAS DENGAN LEM EPOXY
SEBAGAI BAHAN PERBAIKAN KAYU
(Compression and Tension Of The Rest Of Shavings And Sand Paper Of Teak Wood With A Epoxy Glue As An Wood Repair Material)
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh:
SUDIARNO I 1108532
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Skripsi SUDIARNO I 1108532
Daftar Isi
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN............................................................................. iv
ABSTRAK .................................................................................................................. v
ABSTRACT ................................................................................................................ vi
KATA PENGANTAR ................................................................................................ vii
DAFTAR ISI ............................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xi
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xiv
DAFTAR NOTASI ..................................................................................................... xv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .................................................................................................... 1
SUDIARNO, 2012. “Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Campuran Serbuk Ketam Dan Serbuk Amplas Dengan Lem Epoxy Sebagai Bahan Perbaikan Kayu”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kayu salah satu elemen bangunan tertua yang digunakan manusia untuk pembangunan rumah dan bangunan lainnya. Kayu merupakan bahan dari alam yang dapat terurai secara sempurna, ada beberapa hal yang dapat menyebabkan kekuatan kayu menjadi menurun diantaranya karena faktor biotis dan faktor abiotis. Karena sifat dan karekteristiknya yang unik kayu merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk keperluan kontruksi. Potensi hutan yang terus berkurang menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara lain dengan memanfaatkan limbah serbuk kayu menjadi produk yang bermanfaat. Perbaikan kayu merupakan suatu teknik yang bertujuan untuk meningkatkan kembali kualitas kayu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kuat tekan dan kuat tarik bahan perbaikan kayu dengan tujuan bahan tersebut dapat meningkatkan kembali kualitas kayu yang mengalami kerusakan ringan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian, yaitu dengan mencampurkan serbuk pasah (ketam) dan serbuk amplas kayu jati dengan lem epoxy sebagai matrik. Perbandingan yang dipakai yaitu perbandingan proporsi kadar hardener (10%, 25%, dan 50%) dan kadar filler (25%, 50% dan 75%). Campuran yang telah tercampur merata kemudian dicetak dengan bekisting untuk uji tekan dan uji tarik. Dari penelitian yang telah dilakukan didapat hasil untuk kuat tekan dan kuat tarik, nilai kuat tekan tertinggi 0,45 MPa diperoleh dari benda uji dengan kode sampel CSC – F50/H50 atau benda uji dengan proporsi campuran filler 50% dan hardener 50%, sedangkan nilai kuat tekan paling kecil yaitu 0,06 MPa diperoleh dari campuran dengan kode benda uji CSC – F75/H10 atau benda uji dengan proporsi campuran filler 75% dan hardener 10%. Untuk kuat tarik, nilai kuat tarik paling besar yaitu 2,610 MPa diperoleh dari benda uji dengan kode sampel TSC – F50/H50 atau benda uji dengan proporsi ampuran filler 50% dan hardener 50%, sedangkan nilai kuat tarik paling kecil yaitu 0,000 MPa diperoleh dari campuran dengan kode benda uji TSC – F50/H25 atau benda uji dengan proporsi campuran filler 50% dan hardener 25%. Kata kunci : kayu, epoxy, serbuk pasah, sebuk amplas, kuat tekan, kuat tarik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
SUDIARNO, 2012. “Compression and Tension Of The Rest Of Shavings And Sand Paper Of Teak Wood With A Epoxy Glue As An Wood Repair Material”. Script of Civil Engineering Faculty of Surakarta Sebelas Maret University. Wood is one of oldest building element the human being had used for constructing house and other buildings. Wood is the natural material that can be decomposed completely. There are some factors causing the wood’s strength decreases: biotical and non-biotical factors. Because of its unique properties and characteristics, wood is the material most widely used for construction need. The ever decreasing potential of forest requires the use of wood efficiently and wisely, among other, by utilizing the seesaw powder waste to become meaningful product. Wood repair is a technique aiming to recover the good quality of wood. The objective of research is to find out the compression and tension strengths of wood repairing material so that this material can recover the good quality of wood that is damaged mildly. The method used in this research was experimental one, namely by mixing the rest of shavings and sand paper powder of teak wood with epoxy glue as the matrix. The ratio used was hardener (10%, 25%, and 50%) and filler (25%, 50%, and 75%) proportion. The mixture that had been mixed well was then printed using bekisting for compression and tension testing. From the research conducted, it could be found that the highest compression strength value was 0.45 MPa was obtained from the tested object with sample code CSC – F50/H50 or tested object with the mixture proportion of 50% filler and 50% hardener, while the lowest compression strength value was 0.06 MPa was obtained from the tested object with sample code CSC – F75/H10 or tested object with the mixture proportion of 75% filler and 10% hardener. Meanwhile, in the term of tension strength, the highest tension strength value was 2.610 MPa was obtained from the tested object with sample code TSC – F50/H50 or tested object with the mixture proportion of 50% filler and 50% hardener, while the lowest tension strength value was 0.000 MPa was obtained from the tested object with sample code TSC – F50/H25 or tested object with the mixture proportion of 50% filler and 25% hardener. keywords: epoxy, rest of shavings, sand paper, compression, tension
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Hutan merupakan kekayaan alam yang sangat potensial di Indonesia dan
merupakan modal dasar bagi pembangunan nasional. Salah satu dari hasil hutan
tersebut adalah kayu. Kayu tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia, dan
kebutuhanya selalu meningkat dari tahun ke tahun. Kayu di Indonesia dewasa ini
menghadapi tantangan yang cukup berat berkaitan dengan adanya ketimpangan
antara kebutuhan bahan baku industri dengan kemampuan produksi kayu secara
berkesinambungan, sehingga hal inilah yang membuat kayu menjadi langka dan
harganya menjadi semakin mahal.
Kayu dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, mulai dari yang
sederhana (korek api, peti barang), bahan mewah (furniture, bahan interior kapal
dan bangunan, ukiran) serta bahan bangunan seperti bangunan gedung, jembatan,
pelabuhan atau perumahan. Untuk penggunaan kayu sebagai bahan bangunan
disyaratkan mempunyai kekuatan tertentu, terutama mengenai sifat fisik/
mekaniknya. Dengan diketahuinya kekuatan untuk jenis kayu tertentu, maka
konsumen akan memilih jenis kayu yang tepat sesuai penggunaanya. Tapi tidak
serta merta jenis mutu kayu tertentu bisa digunakan langsung sebagai bahan
bangunan, kayu tersebut harus terbebas dari cacat kayu, karena cacat kayu dapat
mempengaruhi sifat mekanik kayu tersebut. Cacat kayu dapat berupa lubang,
semakin besar lubang kayu maka akan semakin besar pula luas permuan kayu
yang berkurang, sehingga kekuatan kayu tersebut akan berkurang.
Kayu yang bermutu baik dapat mengalami penurunan kualitas, terutama dari segi
kekuatan kayu. Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan kekuatan kayu
menjadi berkurang diantaranya adalah faktor umur faktor biotis dan faktor abiotis.
Faktor biotis disini dimaksud dengan faktor alam yaitu cuaca, suhu, angin, air
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
tanah, kelembaban dan pengaruh dari lapisan pelindung yang terdapat pada bagian
luar kayu seperti cat yang terlalu tebal. Sedangkan faktof abiotis adalah kerusakan
kayu yang terjadi karena serangan rayap, bakteri, jamur dan serangga perusak
lainnya.
Dengan melihat hal tersebut diatas kita harus memulai untuk menggunakan kayu
secara bijaksana dan efisien, bahkan mungkin harus mencari alternatif untuk
memanfaatkan kayu yang memiliki cacat kayu. Yaitu dengan memanfaatkan
limbah kayu hasil penggergajian sebagai bahan perbaikan kayu yang memiliki
cacat kayu. Di Indonesia industri penggergajian kayu menghasilkan limbah yang
berupa serbuk gergaji 10,6% dari jumlah bahan baku yang digunakan (Setyawati,
2003). Jika produksi total kayu gergajian Indonesia mencapai 2,6 juta m³ pertahun
(Forestry Statistics of Indonesia 1997/1998 dalam Pari, 2002), maka ada sekitar
275.600 m³ serbuk gergaji yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan perbaikan, dan
diharapkan dengan perbaikan tersebut dapat meningkatkan kembali kekuatan kayu
yang sudah menurun.
Syarat-syarat material yang digunakan untuk patching diantaranya cepat mengeras,
mampu menyatu atau melekat erat dengan kayu yang akan di-patching, memiliki
sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan kayu setelah dilakukan patch
repair, dan tidak terjadi susut.
Dalam penelitian ini akan meneliti bahan dan campuran yang digunakan untuk
memperbaiki kayu yang memiliki cacat kayu berupa lubang dengan salah satu
teknik pelaksanaan konservasi yaitu teknik kamuflase, dengan harapan perbaikan
tersebut dapat meningkatkan kembali kekuatan kayu dalam hal ini kuat tekan dan
kuat tarik kayu, sesuai dengan mutu kayu yang akan diperbaiki. Bahan yang
digunakan dalam penelitian ini adalah sisa pasahan kayu (ketam) jati, sisa
amplasan kayu jati dan lem epoxy (resin + hardener).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
1.2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas dapat simpulkan bahwa inti
permasalahan dalam penelitian ini adalah:
a. Berapakah besar nilai kuat tekan benda uji dari tiap-tiap komposisi campuran.
b. Berapakah besar nilai kuat tarik benda uji dari tiap-tiap komposisi campuran.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
a. Serbuk sisa pasahan (ketam) dan sisa amplasan kayu yang digunakan berasal
dari kayu jati.
b. Bahan perekat untuk membuat campuran dalam penelitian ini adalah lem
epoxy yang terdiri dari resin dan hardener.
c. Penelitian ini hanya menguji kuat tekan dan kuat tarik dari campuran.
d. Benda uji untuk pengujian kuat tekan berbentuk kubus dan benda uji untuk
pengujian kuat tarik berbentuk sampel dengan standar uji tarik.
e. Komposisi campuran adalah sebagai berikut :
1). Untuk satu sampel tekan digunakan serbuk ketam sebanyak 30 gram, dan
untuk satu sampel tarik digunakan serbuk ketam sebanyak 24 gram.
2). Digunakan juga filler dari serbuk amplas dengan kadar 0%, 25%, 50%,
dan 75% dari serbuk ketam.
3). Campuran lem tergantung dari resin, yang volumenya menyesuaikan
dengan banyaknya komposisi serbuk kayu yang digunakan, dari
penelitian yang telah dilakukan sebelumnya 90 gram campuran serbuk
kayu membutuhkan kadar resin 97 cc, sedangkan kadar hardener sebesar
10%, 25% dan 50% dari resin.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
Mengetahui besar nilai kuat tekan dan nilai kuat tarik sampel campuran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfat dari penelitian ini adalah:
a. Dapat mengetahui campuran manakah yang digunakan untuk keperluan
perbaikan kayu dengan teknik kamuflase, sesuai dengan mutu kayu tersebut.
b. Memberikan alternatif pengunaan campuran untuk penambalan (patching)
kayu yang memiliki lubang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka
Kayu adalah karakteristik yang sangat diinginkan untuk digunakan sebagai bahan
struktural dan oleh karena itu telah digunakan sejak awal peradaban. Bahan
struktural paling memiliki kekuatan yang baik, ringan dan karakter bahan alam
yang dapat diperbaharui adalah kualitas utama dari kayu untuk digunakan sebagai
struktural. Kayu salah satu elemen bangunan tertua yang digunakan manusia
untuk pembangunan rumah dan bangunan lainnya. Tetapi untuk mencapai hasil
yang sangat baik dalam pekerjaan mereka harus ingat aspek-aspek tertentu yang
terkait dengan bentuk pemotongan, menyembuhkan dan pengeringan.
Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak terdapat pada bahan-bahan lain,
diantaranya memiliki kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang hampir seimbang,
kayu mudah dibentuk dan dapat diperoleh dimana saja (Dumanauw, 1993).
Menurut Benny Puspantoro (1992), kayu sebagai bahan bangunan mempunyai
sifat yang menguntungkan dan merugikan. Sifat yang menguntungkan dari kayu
antara lain:
a) Mudah didapat dan relatif murah harganya dibandingkan bahan bangunan
lain seperti beton dan baja.
b) Mudah dikerjakan tanpa alat-alat berat khusus, misalnya mudah dipotong,
dihaluskan, diukir ataupun disambung sebagai suatu konstruksi.
c) Bentuknya indah alami sehingga sering diexpose serat-seratnya sebagai
hiasan ruang
d) Isolasi panas, sehingga rumah yang banyak menggunakan bahan kayu akan
terasa sejuk nyaman.
e) Tahan zat kimia, seperti asam atau garam dapur.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
f) Ringan sehingga mengurangi berat sendiri dari bangunan dan dapat
menghemat ukuran fondasinya.
g) Serba guna, artinya dapat dipakai sebagai konstruksi bangunan, seperti
kuda-kuda atap, langit-langit, pintu jendela, tiang atau dinding, selain itu
dapat juga untuk alat bantu kerja sementara seperti bekesting untuk cor
beton, bouwplank, tangga kerja dan lain sebagainya.
h) Mudah diganti dalam waktu singkat, relatif mempunyai kekuatan yang
tinggi, dan berat sendiri yang rendah.
Sedangkan sifat yang merugikan dari kayu antara lain:
a) Mudah terbakar dan menimbulkan api, sehingga rumah yang banyak
memakai bahan kayu kalau terbakar sulit dipadamkan karena api mudah
menjalar dari satu tempat ke tempat lainnya melalui bahan kayu ini.
b) Kekuatan dan keawetan kayu sangat tergantung dari jenis dan umur
pohonnya, sedang kayu yang ada diperdagangan sulit ditaksir umurnya.
c) Cepat rusak oleh pengaruh alam, hujan/air menyebabkan kayu cepat lapuk,
panas matahari menyebabkan kayu retak-retak.
d) Dapat dimakan serangga-serangga kecil sepertai rayap, bubuk dan kumbang.
e) Dapat berubah bentuknya, menyusut atau memuai, tergantung kadar air
yang dikandungnya. Bila kandungan airnya banyak kayu akan memuai,
sebaliknya kalau kering kayu akan menyusut.
f) Pada pembebanan jangka panjang, lendutan cukup besar.
Kayu sebagai bahan konstruksi harus bersifat baik dengan ketentuan bahwa segala
sifat dan kekurangan yang berhubungan dengan pemakaiannya sebagai bahan
konstruksi tidak akan mengurangi nilai konstruksi. Kekuatan kayu dipengaruhi
oleh beberapa faktor seperti angka kerapatan, penyimpangan arah serat, cacat
karena retak kayu atau mata kayu, kadar air serta beban (Eko Joko Santoso, 2004).
Ketahanan alami kayu yang bervariasi menunjukkan adanya faktor-faktor bawaan
yang mempengaruhinya. Faktor-faktor ini perlu diketahui sebagai bahan referensi
dalam memperkirakan atau menentukan kelas ketahanan kayu, baik kekuatan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
maupun keawetannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan alami kayu
secara umum adalah seluruh sifat-sifat dasarnya yang meliputi struktur anatomi,
sifat fisis, dan unsur kimia penyusunnya. Faktor-faktor ini juga memiliki
hubungan yang kuat satu sama lain.
Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sebagai
sifat mekaniknya. Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk memikul
beban/gaya yang mengenainya. Ketahan terhadap perubahan bentuk menetukan
banyaknya bahan yang dimampatkan, terpuntir atau terlengkung akan oleh suatu
beban yang mengenainya. Sifat-sifat mekanik merupakan ciri-ciri penting produk-
produk kayu yang akan digunakan untuk bahan bangunan (Haygreen, 1982).
2.1.1. Sifat-Sifat Kayu
Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain.
Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan
pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang
memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda. Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang
berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis
kayu yaitu:
a) Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan susunan
dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemi selulosa
(karbohidrat) serta lignin (non karbohidrat).
b) Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang
berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal, radial dan
tangensial).
c) Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap atau
melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat perubahan kelembaban
dan suhu udara disekelilingnya.
d) Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar terutama
dalam keadaan kering
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Kekuatan dari kayu banyak dipengaruhi oleh sifat-sifat yang terkandung di dalam
kayu itu sendiri, yaitu sifat fisik, mekanik dan kimianya terdapat pada kayu:
2.1.1.1. Sifat Fisik Kayu
Sifat fisik kayu adalah sifat-sifat yang dimiliki kayu sehingga membedakan
dengan bahan konstruksi lainya, diantaranya yaitu:
a. Struktur Kayu
Kayu tersusun dari sel-sel dan sel-sel tersebut tersusun dari selulosa. Sel
tersebut dipersatukan oleh lignin, sel-sel kayu berbentuk bundar memanjang
atau persegi memanjang dimana panjang sel jauh lebih besar dari lebarnya. Jika
terjadi keretakan sel selalu terjadi pada bagian panjang yang sejajar dengan
arah pertumbuhan kayu. Perbedaan-perbedaan susunan sel-sel ini
menyebabkan perbedaan sifat-sifat dari berbagai jenis kayu.
b. Kadar Air
Kadar air kayu adalah banyaknya air yang ada didalam sepotong kayu
dinyatakan sebagai porsentase dari berat kayu kering oven. Banyaknya
kandungan air pada kayu bervariasi tergantung dari suhu dan kelembaban
udara disekitarnya dan tergantung dari jenis kayu. Semua sifat fisik kayu
sangat dipengaruhi oleh perubahan kadar air kayu. Oleh karena itu dalam
penggunaan kayu sebagai bahan baku bangunan perlu diketahui kandungan
kadar airnya (Dumanauw, 1984). Menurut Kasmujo (2001), kadar air besarnya
bervariasi menurut jenis kayu dan perbedaan umur kayu.
Wangaard (1950) menyatakan bahwa kekuatan kayu sebagai balok (lenturan)
dan sebagai kolom (tekan sejajar serat) akan bertambah besar bila kondisi kayu
tersebut bertambah kering, kecuali keuletannya. Saat kayu mengering dibawah
titik jenuh serat, sebagian besar kekuatan dan sifat-sifat elastik bertambah. Ini
mungkin diharapkan akan terjadi karena saat air dikeluarkan dari dinding sel,
molekul-molekul berantai panjang bergerak saling mendekat dan menjadi
terikat lebih kuat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Kayu dari mulai ditebang sampai siap dibuat produk akan mengalami
penurunan kadar air. Kadar air kering udara di Indonesia berkisar antara 10-
18%. Pada jenis-jenis kayu dengan berat jenis rendah, kadar air 18% sudah
mencapai kondisi kering udara. Di daerah iklim tropis kadar air seimbang
didalam ruangan kurang dari 10%, sedang di luar ruangan lebih dari 20%.
Dalam ruang ber-AC kadar air seimbang kurang dari 10% demikian juga
ruangan yang dilengkapi dengan pemanas. Kayu dalam kondisi kering udara
jika terus dikeringkan, maka kadar airnya masih bisa berkurang lagi hingga
tinggal 0 - 1% saja. Kadar air pada kondisi teoritis 0% disebut kondisi kering
tanur dan relatif labil artinya mudah berubah.
Tabel 2.1 Kadar Air Yang Cocok Untuk Bermacam-Macam Konstruksi
Konstruksi Kadar Lengas
Alat-alat pertanian, jembatan, pagar-pagar dan
sebagainya 18%
Meja kursi untuk kebun, kuda-kuda yang terlindung 16%
Perkakas rumah seperti tempat tidur, meja, kursi
dan sebagainya 12%
Sumber: Suwarno Wiryomartono (1976) c. Kerapatan dan Berat Jenis
Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat
ekstraktif didalamnya. Berat suatu jenis kayu berbanding lurus dengan BJ-nya.
Kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum
0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu nani). Umumnya makin tinggi BJ kayu,
kayu semakin berat dan semakin kuat pula.
Berat kayu meliputi berat zat kayu sendiri, berat zat ekstraktif dan berat air
yang dikandungnya. Jumlah zat kayu dan zat ekstraktif biasanya konstan,
sedangkan jumlah air berubah-ubah. Oleh karena itu berat jenis dari sepotong
kayu bervariasi tergantung dari kadar air yang dikandungnya. Untuk mendapat
keseragaman, maka pada umumnya dalam penentuan berat jenis kayu, berat
ditentukan dalam keadaan kering tanur. Dalam keadaan kering tanur, volume
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
kayu akan mencapai minimum sedangakan air yang dikandungnya sangat kecil,
kurang lebih 1% dari berat kayu (Brown et al. 1952).
Berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu terhadap volume air yang
sama dengan volume kayu tersebut dengan menggunakan berat kayu kering
sebagai dasar. Faktor tempat tumbuh dan iklim, letak geografis dan spesies
dapat berpengaruh terhadap berat jenis, demikian pula letak bagian kayunya
berpengaruh terhadap berat jenis kayu (Haygreen dan Bowyer, 1996).
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Setiap jenis
kayu mempunyai berat jenis yang berbeda berkisar antara 0,3 hingga 0,9.
Faktor tempat tumbuh iklim, letak geografis dan spesies dapat berpengaruh
terhadap berat jenis, demikian pula letak bagian kayunya berpengaruh terhadap
berat jenis kayu (Haygreen dan Bowyer, 1996). Makin besar berat jenis kayu,
umumnya makin kuat pula kayunya dan semakin kecil berat jenis kayu, akan
berkurang pula kekuatanya (Dumanauw, 1984). Berdasarkan berat jenisnya,
jenis-jenis kayu digolongkan ke dalam kelas-kelas seperti Tabel berikut:
Tabel 2.2 Hubungan Antara Berat Jenis Kayu Dengan Kelas Berat Kayu
Kelas Berat Kayu Berat Jenis
Sangat berat Lebih besar dari 0,90 Berat 0,75 - 0,90 Agak berat 0,60 - 0,75 Ringan Lebih kecil dari 0,60
Sumber: Dumanauw (1993) d. Higroskopik
Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air
atau kelembaban. Makin lembab udara disekitarnya makin tinggi pula
kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.
Dalam kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara
disekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan. Suatu petunjuk, bahwa
kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembaban dan suhu udara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
disekitarnya. Yang termasuk dalam sifat higroskopik kayu adalah kadar lengas
kayu dan kembang susut kayu (Dumanauw, 1993).
2.1.1.2. Sifat Mekanik Kayu
Sifat-sifat mekanik kayu atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk
menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-
gaya diluar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan
besarnya benda. Untuk lebih jelasnya sifat-sifat mekanik dari kayu dan dimana
atau bagaimana sifat mekanik itu penting, dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut:
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Mekanik Kayu Yang Penting Sifat-sifat Bagaimana atau dimana sifat ini penting
A. sifat Kekuatan Kekuatan lentur Kekuatan tekan sejajar serat Kekuatan tekan tegak lurus serat Kekuatan tarik sejajar serat Kekuatan geser sejajar serat
Menentukan beban yang dapat dipikul suatu gelagar Menentukan beban yang dapat dipikul suatu tiang atau pancang yang pendek Penting dalam rancangan sambungan- sambungan antara suku-suku kayu dalam suatu bangunan dan pada penyangga gelagar Penting untuk suku bawah (busur) pada penopang kayu dan dalam rancangan sambungan antara suku-suku bangunan Sering menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul oleh gelagar pendek
B. Sifat Elastik Modulus elastisitas
Ukuran ketahanan terhadap pembengkokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar juga suatu faktor untuk kekuatan atau tiang panjang
Sumber: US. Forest Products Laboratory (1974)
Menurut Wiryomartono (1976), kayu bersifat anisotrop maka sifat mekaniknya ke
berbagai arah serat berbeda, antara lain disebutkan:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
a) Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada tarik menurut
arah tegak lurus serat ( Ft // > Ft ^ ).
b) Kayu lebih kuat mendukung gaya desak sejajar serat daripada desak menurut
arah tegak lurus serat (Fc // > Fc ^ ).
c) Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada gaya desak pada
arah sejajar serat (Ft // > Fc // ).
d) Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada geser
searah arah serat ( Fv ^ > Fv // ).
e) Kayu mempunyai dukungan lentur yang lebih besar daripada dukungan desak.
a. Modulus Elastisitas
Menurut haygreen dan Bowyer (1993) kekuatan lentur atau Modulus of
Elasticity (MOE) adalah suatu nilai yang konstan dan merupakan perbandingan
antara tegangan dan regangan dibawah batas proporsi. Tegangan didefinisikan
sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan renggangan adalah perubahan
panjang per unit panjang bahan. Modulus elastisitas (MOE) berkaitan dengan
regangan, defleksi dan perubahan bentuk yang terjadi. Besarnya defleksi
dipengaruhi oleh besar dan lokasi pembebanan, panjang dan ukuran balok serta
MOE kayu itu sendiri. Makin tinggi MOE akan semakin kurang defleksi balok
atau gelagar dengan ukuran tertentu pada beban tertentu dan semakin tahan
terhadap perubahan bentuk (Haygreen dan Bowyer, 1993).
b. Kekuatan Tekan (Compression stregth)
Kekuatan tekan suatu jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan
jika kayu itu dipergunakan untuk tujuan tertentu. Dalam hal ini dibadakan dua
macam tekan, yaitu tekan tegak lurus arah serat dan tekan sejajar arah serat.
Kekuatan tekan tegak lurus serat menentukan ketahanan kayu terhadap beban.
Kekuatan ini mempunyai hubungan juga dengan kekerasan kayu dan kekuatan
geser. Kekuatan tekan tegak lurus arah serat pada semua kayu lebih kecil
dibandingkan kekuatan sejajar arah serat. (Dumanauw,2001).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
c. Kekuatan Tarik (Tension Strength)
Kekuatan tarik suatu jenis kayu ialah untuk menahan gaya-gaya yang berusaha
menarik kayu itu. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil dari pada
kekuatan tarik sejajar arah serat. Kekuatan tarik ini mempunyai hubungan
dengan ketahanan kayu terhadap pembelahan (Dumanauw,2001).
d. Kekerasaan (Hardness)
Kekerasan merupakan ukuran kekerasan kayu untuk menahan kikisan pada
permukaannya, sifat kekerasan ini dipengaruhi oleh kerapatan kayu, keuletan
kayu, ukuran serat, daya ikat antar serat Pada umumnya terdapat hubungan
langsung antara kekerasan kayu dan berat jenis kayu. Kayu-kayu yang keras
juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu ringan adalah juga kayu
yang lunak (Dumanauw, 1993).
2.1.1.3. Sifat Kimia Kayu
Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena
menentukan kegunaan suatu jenis kayu dan digunakan untuk memebedakan jenis-
jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu
terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan
pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal
(Dumanauw, 1993).
2.1.2. Mutu Kayu
Berdasarkan Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI
Kayu 2002), kayu di Indonesia dibagi dalam tiga mutu, yaitu mutu A, mutu B dan
mutu C. Seperti terlihat dalam Tabel 2.4 berikut:
Tabel 2.4 Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu
Macam cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C Mata kayu: Terletak dimuka lebar 1/6 lebar kayu 1/4 lebar kayu 1/1 lebar kayu Terletak dimuka sempit 1/8 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/4 lebar kayu Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Lanjutan Macam cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C
Pingul 1/10 tebal atau lebar kayu
1/6 tebal atau lebar kayu
1/4 tebal atau lebar kayu
Arah serat 1:13 1:09 1:06 Saluran damar 1/5 tebal kayu
eksudasi tidak diperkenankan
2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu
Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan Lubang serangga Diperkenankan
asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda
serangga hidup
Diperkenankan asal terpencar dan
ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda
serangga hidup
Diperkenankan asal terpencar dan
ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda
serangga hidup Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang)
Tidak diperkenankan
Tidak diperkenankan
Tidak diperkenankan
Sumber: Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI Kayu 2002)
Sedangkan penggolongan mutu kayu berdasarkan kelas kuat secara masinal
(grading machine) pada kandungan air air standar (15%) menurut SNI 2002 dapat
dlihat pada Tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.5 Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilahan secara masinal pada kadar air 15%
Kode Mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc
E 26 25000 66 60 46 6,6 24
E 25 24000 62 58 45 6,5 23
E 24 23000 59 56 45 6,4 22
E 23 22000 56 53 43 6,2 21 E 22 21000 54 50 41 6,1 20
E 21 20000 50 47 40 5,9 19
E 20 19000 47 44 39 5,8 18
E 19 18000 44 42 37 5,6 17
E 18 17000 42 39 35 5,4 16
E 17 16000 38 36 34 5,4 15
E 16 15000 35 33 33 5,2 14
E 15 14000 32 31 31 5,1 13
E 14 13000 30 28 30 4,9 12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Lanjutan
Kode Mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc
E 13 12000 27 25 28 4,8 11
E 12 11000 23 22 27 4,6 11
E 11 10000 20 19 25 4,5 10
E 10 9000 18 17 24 4,3 9 Sumber: Konstruksi kayu, edisi kedua, Ali Awaludin dan Linggar Septhia Irawati. 2.1.3. Kerusakan / Cacat Pada Kayu
Kerusakan pada kayu terjadi karena tindakan-tindakan atau karena keadaan yang
mengakibatkan kekuatan kayu menurun, harga kayu menurun, dan mutu dan nilai
pakai kayu berkurang atau kayu sama sekali tak terpakai. yang merupakan akibat
dari perilaku manusia yang kurang cermat dalam mengelola kayu. Misalnya:
pemeliharaan hutan yang kurang baik, penebangan pohon yang salah, pembagian
batang yang keliru, cara menggergaji yang keliru serta cara pengeringan kayu
yang tidak sesuai. Berikut ini beberapa kerusakan/cacat yang biasa terjadi pada
kayu, antara lain:
2.1.3.1. Mata Kayu
Mata kayu adalah cacat yang paling umum mengurangi kekuatan kayu gergajian.
Mata kayu pada pinggir bawah suatu gelagar pengurangan kekuatanya jauh lebih
besar dari pada terletak di pinggir atas, karena mata kayu mempunyai pengaruh
yang sangat besar pada kekuatan tarik dari pada pengaruhnya pada kekuatan
tekan. Pada beberapa jenis kayu mata kayu justru dianggap sebagai tekstur
penting yang menambah nilai ekonomis dan estetika kayu. Bagaimanapun, mata
kayu pada sebagian jenis kayu bukanlah suatu hal yang baik terutama mata kayu
mati. Terbentuk karena adanya pertumbuhan cabang pohon. Semakin besar
cabang pohon akan semakin besar diameter mata kayu pada batang utama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Gambar 2.1 Mata Kayu
Mata kayu berpotensi kurang baik terhadap ketahanan kayu karena adanya mata
kayu mematahkan alur serat pada batang sehingga kekuatan kayu menjadi
berkurang. Selain itu mata kayu yang terlalu keras juga akan berpengaruh kurang
baik terhadap hasil akhir finishing. permukaan bisa menjadi lebih mengkilap
(glossy) atau bahkan terlalu tipis.
2.1.3.2. Retak, Pecah dan Belah
Pada kayu bulat sering terlihat adanya serat-serat yang terpisah memanjang dan
berdasarkan ketentuan pengujian kayu jika:
a) Lebar terpisahnya serat ≤ 2 mm, dinamakan retak.
b) Lebar terpisahnya serat ≤ 6 mm, dinamakan pecah.
c) Lebar terpisahnya serat ≥ 6 mm, dinamakan belah.
Penyebab terjadinya cacat pecah dan belah, diantaranya:
a) Ketidakseimbangan arah penyusutan pada waktu kayu menjadi kering.
b) Tekanan di dalam tubuh kayu yang kemudian terlepas pada waktu kayu
ditebang.
c) Kesalahan dalam teknik penebangan atau menimpa benda-benda keras.
Pengaruh cacat pecah atau belah:
a) Mengurangi kekuatan tarik
b) Mengurang kekuatan, distriubusi beban menjadi tidak merata.
c) Kekuatan geser berkurang, akibat luasan daerah yang menahan beban
berkurang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.1.3.3. Cacat Akibat Jamur Penyerang Kayu
Bagi perkembangan jamur pembusuk kayu sangat diperlukan bahan makanan
yang cukup di dalam kayu, kelembapan yang cukup, sedikit udara dan suhu yang
layak. Pengaruh jamur pembusuk kayu yang menghancurkan dinding-dinding
pada perkembangan lanjut dari pembusukan mengakibatkan kehancuran total
struktur kayu. Dengan demikian kekuatan kayu akhirnya akan mengalami
penurunan yang nyata. Tetapi pada tahap permulaan serangan jamur itu, timbul
kerapuhan kayu yang nyata dengan akibat bahwa bahan yang terserang, cenderung
untuk patah secara mendadak jika diberi beban dengan perubahan bentuk sedikit
saja serta patahan yang halus tidak berserpih. Pada lain pihak jamur penyebab
noda kayu hanya mempunyai pengaruh sedikit terhadap kekuatan kayu dan
biasanya tidak menurunkan kekuatan yang besar. Hanya ditinjau dalam segi
keindahan akan menurun, karena timbulnya warna-warna yang kotor (noda-noda).
Jamur penyerang kayu dapat dibedakan menjadi:
a) Jamur pembusuk kayu
b) Jamur pelapuk kayu
c) Jamur penyebab noda kayu
Gambar 2.2 Jamur Perusak Kayu
2.1.3.4. Cacat Akibat Serangga Perusak Kayu
Jenis serangga perusak kayu, diantaranya : rayap, kumbang kayu, dan bubuk kayu.
Kayu merupakan makanan dan tempat tinggal serangga tersebut, sehingga jelas
bahwa serangga-serangga tersebut akan membuat lubang-lubang terowongan
didalam kayu yang mengakibatkan kekuatan kayu akan berkurang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Gambar 2.3 Kerusakan Kayu Akibat Serangga 2.2. Landasan Teori
2.2.1. Teknik Perbaikan Kayu
Beberapa teknik perbaikan kayu pada umumnya sering digunakan untuk
perbaikan benda-benda dan bangunan cagar budaya/purbakala. Bahan bangunan
yang retak, pecah berlobang maupun patah dipertahankan untuk tidak diganti
karena nilai sejarah yang terkandung didalamnya.
Beberapa teknik perbaikan berdasarkan Petunjuk Teknis Perawatan Benda
Cagar Budaya Bahan Kayu, Direktorat Peninggalan Purbakala Departemen
Kebudayaan dan Pariwisata Tahun 2006 antara lain adalah perekatan,