Optimasi Ikatan Antar Fase Beton Beragregat Plastik melalui Kajian Eksperimental Multimetode Perlakuan Permukaan Berbasis Teori ITZ
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Pemanfaatan limbah plastik sebagai agregat alternatif dalam beton non-struktural menawarkan potensi besar bagi pembangunan berkelanjutan, namun tantangan utama terletak pada lemahnya kekuatan ikatan antar muka akibat sifat hidrofobik dan permukaan halus plastik. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh berbagai metode surface treatment terhadap peningkatan interfacial bond strength dan perilaku mikrostruktur zona transisi antar fase (ITZ) pada beton beragregat plastik. Rancangan eksperimen faktorial 4×4 melibatkan empat jenis perlakuan permukaan (kontrol, mekanis, kimia, termal) dan empat rasio substitusi agregat plastik (0%, 10%, 20%, 30%) dengan pengujian meliputi kekasaran permukaan, sudut kontak, pull-out bond, dan kuat tekan. Hasil menunjukkan bahwa perlakuan kimia NaOH 5% meningkatkan kekasaran permukaan hingga +220%, menurunkan sudut kontak sebesar 30%, dan meningkatkan bond strength hingga 78% dibanding kontrol pada substitusi 10% (p < 0.001, R² = 0.68). Analisis mediasi bootstrap mengonfirmasi bahwa peningkatan adhesi dimediasi sebagian oleh perubahan mikro-topografi dan energi permukaan, sedangkan efek moderasi menunjukkan efektivitas menurun pada substitusi di atas 20%. Temuan ini menegaskan validitas teori ITZ dalam menjelaskan mekanisme peningkatan ikatan melalui modifikasi permukaan plastik. Secara teoretis, penelitian ini memperluas konsep ITZ untuk sistem semen–polimer, sementara secara praktis, hasilnya merekomendasikan protokol NaOH 5% pada substitusi 10–20% untuk aplikasi beton non-struktural ramah lingkungan.
The utilization of plastic waste as an alternative aggregate in non-structural concrete offers promising potential for sustainable construction; however, weak interfacial bond strength remains a major challenge due to the hydrophobic and smooth nature of plastics. This study aimed to investigate the effect of various surface treatments on improving interfacial bond strength and microstructural behavior within the Interfacial Transition Zone (ITZ) of plastic aggregate concrete. A 4×4 factorial experimental design was employed, combining four surface treatments (control, mechanical, chemical, and thermal) and four substitution ratios (0%, 10%, 20%, 30%), with tests including surface roughness, contact angle, pull-out bond, and compressive strength. Results showed that 5% NaOH treatment increased surface roughness by +220%, reduced the contact angle by 30%, and enhanced bond strength by up to 78% compared with the control at 10% substitution (p < 0.001, R² = 0.68). Bootstrap mediation confirmed partial mediation through changes in micro-topography and surface energy, while moderation analysis revealed diminishing effectiveness at higher substitution levels. These findings validate ITZ theory in explaining interfacial strengthening via surface modification of plastics. Theoretically, this study extends ITZ understanding to cement–polymer composites; practically, it recommends the 5% NaOH protocol for 10–20% substitution levels to produce environmentally sustainable non-structural concrete.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
How to Cite
References
Aisyah Nurfakhirah Sandyna, Azzahra Aqilla, Bella Yuherlina, & Monita Olivia. (2024). Pengembangan Beton Ringan Agregat Plastik Untuk Sekat Kanal Di Lahan Gambut: Narrative Review. Jurnal Gradasi Teknik Sipil, 8(1), 1–11. https://doi.org/10.31961/gradasi.v8i1.2386
Aji, A. B., Santosa, A. W. B., & Mulyatno, I. P. (2024). Analisa Pengaruh Variasi Ketebalan Serta Jenis Coating Pada Pelat Baja SS400 Terhadap Laju Korosi dan Uji Adhesi. Jurnal Teknik Perkapalan, 12(2), 1–9. https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/naval
Akhmad Nadji Shabiri, Rizky Salaam Ritonga, & M. Hendra S. Ginting. (2014). Pengaruh Rasio Epoksi/Ampas Tebu Dan Perlakuan Alkali Pada Ampas Tebu Terhadap Kekuatan Bentur Komposit Partikel Epoksi Berpengisi Serat Ampas Tebu. Jurnal Teknik Kimia USU, 3(3), 28–31. https://doi.org/10.32734/jtk.v3i3.1638
Al Fajr, M. A., & Setiawan, A. A. (2019). Penggunaan Material Limbah High Density Polyetylene (HDPE) Sebagai Bahan Pengganti Agregat Kasar Pada Campuran Beton. Widyakala Journal, 6(July), 6. https://doi.org/10.36262/widyakala.v6i0.161
Ali, M. S., Praktikno, H., Dhanistha, W. L., & Baja, A. P. (2019). Analisis Pengaruh Variasi Sudut Blasting dengan Coating Campuran Epoxy dan. 8(1).
Awaja, F., Gilbert, M., Kelly, G., Fox, B., & Pigram, P. J. (2009). Adhesion of polymers. Progress in Polymer Science (Oxford), 34(9), 948–968. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2009.04.007
Bachtiar, E., Muzakkir, M. A., & et al. (2021). Kuat tekan dan tarik belah beton menggunakan limbah plastik sebagai agregat kasar. Rekayasa Sipil, 9(1), 21–29. https://doi.org/10.21776/ub.rekayasasipil.2021.015.01.4
Basri, D. R., & Mubarak, H. (2021). Beton Ringan dengan Bahan Plastik sebagai Agregat Kasar untuk Konstruksi di Atas Lahan Gambut. Jurnal Teknik Sipil ITP, 8(1), 2. https://doi.org/10.21063/jts.2021.v801.02
Damayanti A, R., Sudirman, S., & Amin, M. (2024). Kuat Tekan Beton Menggunakan Sampah Plastik sebagai Pengganti Agregat Kasar. Jurnal Ilmiah Ecosystem, 24(1), 140–148. https://doi.org/10.35965/eco.v24i1.4193
Danar Kurniawan, B. S. , A. P. ,. (2015). Perilaku Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Campuran Limbah Plastik HDPE. Semesta Teknika, 16(1), 76–82. https://doi.org/10.18196/st.v16i1.435
Enda, D. (2016). Kajian Eksperimental Perkuatan Agregat Kasar Styrofoam Dengan Lapisan Coating Pada Pembuatan Beton Ringan. Inovtek, 6(2), 103–111.
Fajriaty Achidah, Andi Marini Indriani, & Gunaedy Utomo. (2024). Pengaruh Penambahan Cacahan Plastik Pet (Polytethylene Terephthalate) Pada Beton Menggunakan Agregat Kasar Batu Petangis Terhadap Kuat Tekan. Media Bina Ilmiah, 18(6), 1439–1442. https://doi.org/10.33758/mbi.v18i6.687
Fakhruddin, M., Maskuri, M., Faizal, E., Pranoto, B., Wicaksono, H., & Firmansyah, H. I. (2021). Pengaruh Perlakuan Permukaan Pengikatan Terhadap Sifat Mekanik Komposit Serat Kaca Dengan Laminasi Almunium. Jurnal Energi dan Teknologi Manufaktur (JETM), 4(02), 27–32. https://doi.org/10.33795/jetm.v4i02.79
Fasani, A. Z., Rahmasari, F., Hastuti, T., & Triastuti, T. (2022). Pemanfaatan Agregat Plastik pada Pembuatan Bata Beton. Rekayasa Sipil, 16(2), 82–86. https://doi.org/10.21776/ub.rekayasasipil.2022.016.02.2
Fitriansyah, M., & Hardiani, D. P. (2023). Rasio Kuat Geser Antar Muka Pada Tanah Lempung Berpasir-Geotekstil (Studi Tanah Lempung Berpasir Pelaihari). Agregat, 8(1), 847–852. https://doi.org/10.30651/ag.v8i1.18497
Hartantyo, S. D., & Susianto, M. H. (2019). Pengaruh Penambahan Tumbukan Cangkang Keong Mas Terhadap Kuat Tekan Beton Non Struktual K-175. UKaRsT, 3(2), 7. https://doi.org/10.30737/ukarst.v3i2.476
Indrawijaya, B., Wibisana, A., Dyah Setyowati, A., Iswadi, D., Prianto Naufal, D., Pratiwi, D., Puspiptek Serpong Tangerang Selatan Jl Witana Harja No, K., & Selatan, T. (2019). PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK LDPE SEBAGAI PENGGANTI AGREGAT UNTUK PEMBUATAN PAVING BLOK BETON Utilization Of LDPE Plastic Waste for Aggregate Substitution in Concrete Paving Block Production. Jurnal Ilmiah Teknik Kimia UNPAM, 3(1), 1–7.
Johnson, K. L. (1998). Mechanics of adhesion. Tribology International, 31(8), 413–418. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(98)00060-7
Kaya. (2014). Karakteristik Dan Struktur Mikro Gel Campuran Semirefined Carrageenan Dan Glukomanan (Characteristic and Microstructure of Mixed Gel of Semirefined Carrageenan and Glucomannan). Jurnal Kimia dan Kemasan, 37(1), 19–28.
Ke, Y., Ortola, S., Beaucour, A. L., & Dumontet, H. (2010). Identification of microstructural characteristics in lightweight aggregate concretes by micromechanical modelling including the interfacial transition zone (ITZ). Cement and Concrete Research, 40(11), 1590–1600. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.07.001
Kurniawan, D. (2021). Analisis Beton Serat Dengan Kawat Bendrat dan Substitusi Agregat Kasar Dengan Limbah Plastik. Vol. 3 No.2 Edisi 2 Januari 2021 http://jurnal.ensiklopediaku.org Ensiklopedia of Journal. 3(2), 195–200.
Marshall, S. J., Bayne, S. C., Baier, R., Tomsia, A. P., & Marshall, G. W. (2010). A review of adhesion science. Dental Materials, 26(2), 11–16. https://doi.org/10.1016/j.dental.2009.11.157
Maryati, B., & etc. (2018). Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa-Poliester Terhadap Kekuatan Tarik. Rekayasa Mesin, 2(2), 123–129.
Nasution, M., & Nasution, R. H. (2020). Analisa_Kekerasan_Dan_Struktur_Mikro_Baj. Buletin Utama Teknik, 15(2).
Ollivier, J. P., Maso, J. C., & Bourdette, B. (1995). Interfacial transition zone in concrete. Advanced Cement Based Materials, 2(1), 30–38. https://doi.org/10.1016/1065-7355(95)90037-3
Patah, D., Dasar, A., & Apriansyah, A. (2024). Pengaruh Air Laut pada Kualitas Paving Block untuk Aplikasi Non-Struktural. Borneo Engineering : Jurnal Teknik Sipil, 8(3), 253–266. https://doi.org/10.35334/be.v8i3.5993
Rizaqi, A. F., Affandi, N. A., & Mukhoyyaroh, N. I. (2022). Pengaruh Penambahan Fly Ash Pelepah Pisang Sebagai Pengganti Agregat Halus Pada Kuat Tekan Dan Keretakan Beton Non Struktural. Agregat, 7(2), 709–717.
Rochman, A., Ujianto, M., Nurchasanah, Y., & Ernawati, S. (2023). Pemanfaatan Limbah Plastik Cor Sebagai Agregat Kasar Olahan pada Beton. Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Cv, 1–8.
Rommel, E. (2013). Pembuatan Beton Ringan Dari Aggregat Buatan Berbahan Plastik. Jurnal Gamma, 9(1), 137–147.
Saefuloh, I., Pramono, A., Jamaludin, W., & Rosyadi, I. (2018). Studi Karakterisasi Sifat Mekanik Dan struktur Mikro Material Piston Alumunium-Silikon Alloy. FLYWHEEL : Jurnal teknik mesin Untirta, IV(2), 56–62.
Sari, N. H. (2017). Perlakuan Panas Pada Baja Karbon: Efek Media Pendinginan Terhadap Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro. Jurnal Teknik Mesin, 6(4), 263. https://doi.org/10.22441/jtm.v6i4.2091
Sicat, E., Gong, F., Ueda, T., & Zhang, D. (2014). Experimental investigation of the deformational behavior of the interfacial transition zone (ITZ) in concrete during freezing and thawing cycles. Construction and Building Materials, 65, 122–131. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.035
Wulandari, A., Budiarto, U., & Manik, P. (2015). Pengaruh Tingkat Cleanliness Dan Roughness Substrat Pada Surface Preparation Terhadap Kekuatan Adhesi Tank Lining. Jurnal Teknik Perkapalan, 3(1), 39–46.