Electronic Theses and Dissertation

Dampak yang ditimbulkan akibat peningkatan temperatur permukaan bumi sangat mempengaruhi kelangsungan kehidupan makhluk hidup di permukaan bumi, salah satunya adalah berkurangnya tingkat kenyamanan. penggunaan material bangunan dan model bangunan yang tidak ramah lingkungan merupakan salah satu penyebabnya, karena material tertentu dapat menyerap dan menyimpan panas. oleh karena itu, sintesis material bangunan dengan mekanisme penghambat panas ke dalam bangunan diperlukan untuk dapat mengatasi masalah tersebut. salah satu kandidat material tersebut adalah panel dinding berbasis komposit busa hibrida dengan matriks berbasis polimer yaitu poliuretan dan pengisi semen dan kombinasi pengisi hibrida semen-abu sekam padi. penelitian ini bertujuan untuk melakukan sintesis dan karakterisasi penel dinding komposit busa hibrida dengan pengisi tunggal dari semen putih atau white portland cement (wpc) dan pengisi ganda dari wpc dan abu sekam padi atau rice husk ash (rha), serta melakukan karakterisasi secara kimia, fisika, mekanik dan sifat termal panel komposit. hasil karakterisasi secara kimia menggunakan ftir menunjukkan keberadaan gugus spesifik uretan seperti nco, nh dan co yang mengidentifikasi senyawa poliuretan terbentuk dengan sempurna meskipun dalam lingkungan reaksi hidrasi dan karbonasi pembentukan semen. kondisi tersebut juga dapat menekan reaksi pembentukan ncn (karbodiimida) di mana pada kondisi hidrasi jumlah ncn yang dihasilkan terdeteksi berintensitas rendah. sementara itu, analisis xrd menunjukkan keberadaan kalsium silikat hidrat dan aluminat (cao.al2o3) yang terbentuk selama proses reaksi hidrasi, hal ini mengidentifikasikan bahwa reaksi hidrasi berjalan maksimal meskipun dalam lingkungan reaksi polimerisasi poliuretan, hasil ini juga sesuai dengan tampilan micrograf di mana menunjukkan keberadaan senyawa kalsium silikat hidrat berbentuk fiber atau lembaran tipis sedangkan ettringite berbentuk jarum. sementara itu, penggunaan pengisi ganda dari semen wpc dan abu sekam padi menunjukkan bahwa reaksi polimerisasi poliuretan tetap berlangsung dan tidak mengalami interfensi secara kimia akibat adanya aktivitas pozolan abu sekam padi, hal ini ditunjukkan dengan adanya gugus spesifik uretan seperti nhcoo, nco, dan nh, di sisi lain, keberadaan senyawa berbasis si juga terdeteksi sebagai si-o-si dan si-o. sedangkan untuk analisis reaksi hidrasi semen, menunjukkan bahwa keberadaan abu sekam padi mengakibatkan produksi kalsium silikat hidrat (csh) meningkat seiring dengan bertambahnya proporsi abu sekam padi, hal ini diakibatkan sifat pozolan dari abu sekam padi yang ikut bereaksi dengan ca(oh)2 maupun ca3o5si menghasilkan csh. hasil ini juga dikonfirmasi dengan pengamatan mikrograf dimana jumlah csh pada spesimen yang mengandung abu sekam padi menunjukkan keberadaan fiber/serat yang diindikasi sebagai csh. karakterisasi fisik untuk panel komposit busa hibrida dilakukan analisis densitas dan porositas panel. hasil analisis menunjukkan bahwa semakin tinggi persentase poliuretan maka pori yang dihasilkan semakin banyak, temuan ini dibuktikan pada persentase poliuretan 25% hingga 60% porositas masing-masing sebesar 11,24% dan 17,95%. sementara itu, densitas ikut menurun, untuk persentase poliuretan 25% dan 60%, densitas panel tercatat sebesar 1251 kg/m3 dan 1099 kg/m3. sementara itu, penambahan abu sekam padi mengakibatkan terjadi penurunan densitas yang berdampak kepada peningkatan porositas panel. peningkatan porositas ini diakibatkan banyaknya rongga yang terbentuk oleh abu sekam padi, dimana abu sekam padi dapat menyerap lebih banyak air saat proses mixing dan meninggalkan pori yang banyak setelah proses curing selesai. sedangkan pengujian karakteristik mekanik panel komposit busa hibrida menunjukkan bahwa semakin tinggi porositas, maka kekuatan beton semakin menurun. di mana hasil pengukuran pada proporsi poliuretan 1-10%, nilai kekuatan tekan berkisar antara 9-18 mpa sedangkan >10% 5 - 8 mpa (7-28 hari pengerasan). sedangkan pada spesimen dengan kandunga abu sekam padi menunjukkan kekuatan tekan panel mengalami penurunan secara bertahap seiring dengan meningkatnya proporsi abu sekam padi. kekuatan tekan panel abu sekam padi 0-20% berkisar antara 7,25-12,37 mpa (kekuatan menengah), sedangkan untuk proporsi abu sekam padi 20%-100% berkisar 2,40-7,00 mpa (kekuatan rendah). analisis sifat termal panel komposit busa hibrida menunjukkan konduktivitas termal panel dengan pengisi tunggal sebesar 0,607 w/mk untuk proporsi poliuretan sebesar 1% dan menurun hingga 0,151 w/mk untuk proporsi 25% poliuretan, dengan laju aliran panas masing-masing adalah 5,683 joule/detik dan 0,764 joule/detik. sedangkan spesimen komposit busa hibrida dengan pengisi ganda menunjukkan nilai konduktivitas termal sebesar 0,471 w/mk pada proporsi abu sekam padi 5% menjadi 0,292 untuk 50%, dengan laju aliran panas masing-masing adalah 6,192 joule/detik dan 5,505 joule/detik. sedangkan untuk pengujian stabilitas termal menggunakan analisis tga dan dtg, menunjukkan panel dengan kandungan abu sekam padi mempunya ketahanan termal yang baik, hal ini dibuktikan kemampuan panel untuk bertahan hingga temperatur dekomposis > 300℃. sementara itu, analisis serapan panas iradiasi inframerah menunjukkan peningkatan kandungan abu sekam padi dapat menurunkan kapasitas penyerapan panas dari 57℃ (0% abu sekam padi) menjadi 53℃ (15% abu sekam padi), dan secara teratur menurun dengan meningkatnya kandungan abu sekam padi hingga 100%. kata kunci: komposit hibrida, panel busa hibrida, semen putih, abu sekam padi.

The impact caused by the increase in earth's surface temperature greatly affects the survival of living things on the earth's surface, one of which is the reduction in the level of comfort. The use of building materials and building models that are not environmentally friendly is one of the causes, considering that specific materials can absorb and store heat. Hence, the synthesis of building materials with a mechanism to retain heat into the building is required to overcome this problem. One of the candidate materials is hybrid foam composite-based wall panel with polymer-based matrix, specifically polyurethane and cement filler, and a combination of cement-rice husk ash hybrid filler. This study is conducted to synthesize and characterize hybrid foam composite wall panels with single filler of white Portland cement (WPC) and double filler of WPC and rice husk ash (RHA), and to characterize the chemical, physical, mechanical and thermal properties of composite panels. Chemical characterization results using FTIR showed the presence of specific urethane groups such as NCO, NH and CO which identify polyurethane compounds are formed perfectly even in the hydration and carbonation reaction environment of cement formation. These conditions also suppressed the NCN (carbodiimide) formation reaction in which under hydration conditions the amount of NCN produced was detectably low in intensity. Furthermore, XRD analysis shows the presence of calcium silicate hydrate and aluminate (CaO.Al2O3) formed during the hydration reaction, this identifies that the hydration reaction proceeds optimally even in the polyurethane polymerization reaction environment, this result is also in accordance with the micrograph view which shows the presence of calcium silicate hydrate compounds in the form of fibers or thin sheets while ettringite is needle-shaped. On the other hand, the presence of Si-based compounds was also detected as Si-O-Si and Si-O. Meanwhile, the use of double fillers of WPC cement and rice husk ash showed that the polyurethane polymerization reaction remained in progress and did not chemically interfere due to the pozzolanic activity of rice husk ash, this was indicated by the presence of specific urethane groups such as NHCOO, NCO, and NH. As for the analysis of cement hydration reaction, it showed that the presence of rice husk ash resulted in the production of calcium silicate hydrate (CSH) increasing as the proportion of rice husk ash increased, this was caused by the pozzolanic properties of rice husk ash which reacted with Ca(OH)2 and Ca3O5Si to produce CSH. This result was also confirmed by micrograph observation where the amount of CSH in specimens containing rice husk ash showed the presence of fibers indicated as CSH. Physical characterization for the hybrid foam composite panel was conducted by analyzing the density and porosity of the panel. The analysis results show that the higher the percentage of polyurethane, the more pores are produced, this is proven by the percentage of polyurethane 25% to 60% porosity of 11.24% and 17.95%, respectively. Meanwhile, the density also decreased, for polyurethane percentages of 25% and 60%, the panel density was recorded at 1251 kg/m3 and 1099 kg/m3. However, the addition of rice husk ash resulted in a decrease in density which resulted in an increase in panel porosity. This increase in porosity is due to the large number of voids formed by the rice husk ash, where the rice husk ash absorbs more water during the mixing process and remains large pores after the curing process is complete. The mechanical characteristics testing of hybrid foam composite panels indicated that the higher the porosity, the lower the compressive strength. The results showed that at 1-10% polyurethane proportion, the compressive strength values ranged from 9-18 MPa while >10% 5 - 8 MPa (7-28 days of curing). Meanwhile, specimens with rice husk ash content showed that the compressive strength of the panel decreased gradually as the proportion of rice husk ash increased. The compressive strength of 0-20% rice husk ash panels ranged from 7.25-12.37 MPa (medium strength), while for 20%-100% rice husk ash proportion, it ranged from 2.40-7.00 MPa (low strength). Analysis of the thermal properties of the hybrid foam composite panel showed the thermal conductivity of the panel with a single filler of 0.607 W/mK for a proportion of polyurethane of 1% and decreased to 0.151 W/mK for a proportion of 25% polyurethane, with heat flow rates of 5.683 joules/second and 0.764 joules/second, respectively. While the hybrid foam composite specimens with double fillers showed a thermal conductivity value of 0.471 W/mK at a proportion of 5% rice husk ash to 0.292 for 50%, with heat flow rates of 6.192 joules/second and 5.505 joules/second, respectively. As for the thermal stability testing using TGA and DTG analysis, it shows that the panel with rice husk ash content has excellent thermal resistance, as evidenced by the panel's ability to withstand decomposition temperatures of more than 300℃. Furthermore, infrared irradiation heat absorption analysis showed that increasing rice husk ash content decreased the heat absorption capacity from 57℃ (0% rice husk ash) to 53℃ (15% rice husk ash), and regularly decreased with increasing rice husk ash content up to 100%. Keywords: Hybrid composite, Hybrid foam panel, white cement, rice husk ash.