Electronic Theses and Dissertation

ABSTRAK
Biokomposit berbasis gipsum yang diperkuat serat alam memiliki potensi sebagai material ramah lingkungan yang dapat dimanfaatkan pada bidang konstruksi dan insulasi termal. Salah satu limbah pertanian yang berpotensi digunakan sebagai bahan penguat adalah jerami padi karena ketersediaannya yang melimpah serta mengandung komponen lignoselulosa yang dapat meningkatkan karakteristik biokomposit. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh komposisi jerami padi terhadap sifat fisis, mekanis, dan termal biokomposit berbasis gipsum serta menentukan komposisi optimum yang berpotensi sebagai material insulasi ramah lingkungan. Biokomposit dibuat menggunakan matriks gipsum dan penguat jerami padi dengan variasi komposisi gipsum:jerami padi sebesar 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, dan 40:60 (%vol), serta ukuran partikel 100 mesh dan 140 mesh. Sampel dibuat menggunakan metode hand lay-up dengan rasio air terhadap gipsum sebesar 0,5. Pengujian yang dilakukan meliputi kerapatan, porositas, pengembangan tebal, Modulus of Elasticity (MoE), Modulus of Rupture (MoR), dan konduktivitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan komposisi jerami padi menyebabkan nilai kerapatan menurun, sedangkan porositas dan pengembangan tebal meningkat. Nilai MoE dan MoR dipengaruhi oleh komposisi jerami padi serta ukuran partikel yang digunakan. Ukuran partikel 140 mesh umumnya menghasilkan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan ukuran partikel 100 mesh karena distribusi partikel yang lebih homogen. Nilai konduktivitas termal menunjukkan pola fluktuatif seiring peningkatan kandungan jerami padi yang dipengaruhi oleh perubahan struktur pori, distribusi partikel, dan kualitas ikatan antara jerami padi dan matriks gipsum. Nilai porositas terendah diperoleh pada komposisi 80:20 ukuran partikel 140 mesh sebesar 22,47%, nilai pengembangan tebal terendah pada komposisi 90:10 ukuran partikel 140 mesh sebesar 1,75%, nilai MoR tertinggi pada komposisi 90:10 ukuran partikel 140 mesh sebesar 1,46 kgf/mm², dan nilai MoE tertinggi pada komposisi 80:20 ukuran partikel 140 mesh sebesar 232,67 kgf/mm². Nilai MoR dan MoE yang diperoleh telah memenuhi persyaratan minimum standar SNI dan ANSI.
Kata kunci: biokomposit gipsum, jerami padi, komposisi pengisi, sifat fisis, sifat mekanis, konduktivitas termal.

ABSTRACT Natural fiber-reinforced gypsum-based biocomposites hold potential as eco-friendly materials for construction and thermal insulation applications. Rice straw is a promising agricultural waste for use as a reinforcing agent due to its abundant availability and lignocellulosic content, which can enhance biocomposite characteristics. This study aims to analyze the effect of rice straw composition on the physical, mechanical, and thermal properties of gypsum-based biocomposites and to determine the optimal composition for use as an eco-friendly insulation material. Biocomposites were fabricated using a gypsum matrix and rice straw reinforcement, with gypsum-to-rice straw composition ratios of 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, and 40:60 (vol%), and particle sizes of 100 mesh and 140 mesh. Samples were prepared using the hand lay-up method with a water-to-gypsum ratio of 0.5. Testing included density, porosity, thickness swelling, Modulus of Elasticity (MoE), Modulus of Rupture (MoR), and thermal conductivity. The results indicate that increasing the rice straw content led to a decrease in density, while porosity and thickness swelling increased. MoE and MoR values were influenced by both the rice straw composition and the particle size used. The 140-mesh particle size generally yielded superior mechanical properties compared to the 100-mesh size, attributed to more homogeneous particle distribution. Thermal conductivity values exhibited a fluctuating pattern with increasing rice straw content, influenced by changes in pore structure, particle distribution, and the quality of the bond between the rice straw and the gypsum matrix. The lowest porosity value (22.47%) was obtained with an 80:20 composition and a particle size of 140 mesh; the lowest thickness swelling value (1.75%) was achieved with a 90:10 composition and a particle size of 140 mesh; the highest MoR value (1.46 kgf/mm²) was recorded for the 90:10 composition with a particle size of 140 mesh; and the highest MoE value (232.67 kgf/mm²) was observed for the 80:20 composition with a particle size of 140 mesh. The obtained MoR and MoE values met the minimum requirements of SNI and ANSI standards. Keywords: gypsum biocomposite, rice straw, filler composition, physical properties, mechanical properties, thermal conductivity.