Perpustakaan Digital ITB

Peningkatan kebutuhan hunian dan pembangunan perumahan mendorong penggunaan beton serta kebutuhan agregat halus berupa pasir alam. Meskipun memiliki faktor emisi yang lebih rendah dibandingkan semen, pasir digunakan dalam volume besar sehingga kegiatan penambangan dan transportasinya tetap menimbulkan tekanan terhadap ekosistem, kualitas air, sedimentasi, dan ketersediaan sumber daya alam. Pada saat yang sama, Indonesia menghasilkan limbah biomassa kelapa dalam jumlah besar, termasuk coir pith atau serbuk sabut kelapa yang merupakan produk samping proses ekstraksi serat dan pemanfaatannya dalam material konstruksi masih terbatas. Penelitian terdahulu mengenai biomassa kelapa pada beton lebih banyak membahas tempurung atau serat kelapa, sedangkan kajian coir pith didominasi oleh evaluasi sifat mekanis, khususnya kuat tekan. Belum ditemukan penelitian yang secara khusus menerapkan coir pith pada genteng beton serta mengintegrasikan karakteristik bahan, kinerja fisik dan mekanis genteng, embodied carbon, dan pengaruhnya terhadap performa termal bangunan. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengidentifikasi karakteristik coir pith sebagai substitusi agregat halus; (2) menganalisis pengaruh proporsi substitusi terhadap karakteristik fisik, mekanis, dan termal genteng beton; (3) menghitung perubahan embodied carbon pada tahap cradle-to-gate; dan (4) mengevaluasi pengaruh genteng hasil pengembangan terhadap kenyamanan termal dan kebutuhan energi pendinginan rumah tinggal. Penelitian menggunakan pendekatan eksperimental yang dilanjutkan dengan analisis embodied carbon dan simulasi performa termal bangunan. Genteng beton dibuat dengan perbandingan semen dan agregat sebesar 1:3, rasio air-semen 0,55, serta penambahan superplasticizer sebesar 0,5% dari berat semen. Empat variasi utama dikembangkan berdasarkan substitusi volume absolut pasir oleh coir pith, yaitu 0% (CP-0), 2% (CP-2), 4% (CP-4), dan 6% (CP-6), sedangkan variasi 5% (CP-5) digunakan untuk memvalidasi kecenderungan hasil. Metode berbasis volume dipilih karena terdapat perbedaan densitas yang sangat besar antara pasir dan coir pith. Sebelum pencampuran, coir pith diberi perlakuan pre-wetting hingga kondisi jenuh parsial untuk membatasi penyerapan air campuran dan mendukung proses internal curing. Karakteristik agregat diuji melalui analisis gradasi, modulus kehalusan, berat jenis, berat isi, kadar air, dan penyerapan air. Kinerja genteng dievaluasi berdasarkan SNI 0096:2007 melalui pengujian beban lentur, penyerapan air, dan rembesan air, serta dilengkapi pengujian densitas kering dan konduktivitas termal. Embodied carbon dihitung dengan pendekatan berbasis proses pada batas sistem A1–A3 yang mencakup produksi material, transportasi, dan manufaktur. Performa termal disimulasikan menggunakan EnergyPlus melalui antarmuka OpenStudio pada rumah tinggal sederhana tipe 36 di Surabaya selama 8.760 jam, dengan skenario free running dan skenario penggunaan sistem pendinginan pada suhu pengaturan 25°C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa coir pith memiliki modulus kehalusan yang hampir identik dengan pasir, yaitu 2,81 dibandingkan 2,80, sehingga keduanya termasuk agregat bergradasi sedang. Namun, coir pith mempunyai berat jenis 0,12 dan berat isi padat 215,38 kg/m³, jauh lebih rendah daripada pasir yang masing-masing mencapai 2,60 dan 1.704,68 kg/m³. Coir pith juga memiliki penyerapan air sebesar 129,09% dan kadar air alami 37,30%, dibandingkan pasir sebesar 1,08% dan 1,70%. Karakteristik tersebut menegaskan bahwa coir pith merupakan agregat organik ringan, berpori, dan sangat higroskopis, sehingga substitusi berbasis berat tidak sesuai dan perlakuan awal terhadap kadar air menjadi diperlukan. Seluruh variasi genteng memenuhi persyaratan minimum beban lentur SNI 0096:2007. Kinerja tertinggi diperoleh pada CP-2, dengan peningkatan beban lentur sebesar 46,7% dibandingkan genteng kontrol. Peningkatan pada kadar rendah diduga berkaitan dengan mekanisme crack bridging, sedangkan penurunan pada proporsi yang lebih tinggi dipengaruhi oleh perluasan zona transisi antarmuka yang berpori dan melemahnya ikatan antara pasta semen dan agregat. Seluruh variasi juga lulus pengujian rembesan air karena tidak menghasilkan tetesan pada sisi bawah genteng. Meskipun demikian, seluruh sampel belum memenuhi batas maksimum penyerapan air sebesar 10%. CP-6 menghasilkan nilai terendah sebesar 10,78%, sedangkan nilai tertinggi ditemukan pada CP-5 sebesar 14,12%. Dengan demikian, penyerapan air merupakan kendala utama yang membatasi kelayakan penerapan material. Densitas kering secara umum cenderung menurun, meskipun terdapat variasi akibat ketidakseragaman pemadatan manual. Seluruh genteng substitusi memiliki konduktivitas termal lebih rendah daripada kontrol. Nilai terendah diperoleh CP-6 sebesar 0,346 W/m·K, dibandingkan CP-0 sebesar 0,467 W/m·K, atau berkurang sekitar 26%, meskipun CP-4 menunjukkan anomali terhadap kecenderungan penurunan tersebut. Pada tahap A1–A3, embodied carbon genteng menurun dari 328,390 kgCO?e/m³ pada CP-0 menjadi 327,796 kgCO?e/m³ pada CP-6, atau berkurang sebesar 0,594 kgCO?e/m³ dan 0,18%. Besarnya reduksi relatif terbatas karena semen menyumbang sekitar 92% dari keseluruhan embodied carbon dan proporsi substitusi pasir masih rendah. Namun, CP-6 mampu mengurangi penggunaan pasir sebesar 90 kg/m³. Pada atap rumah tipe 36 dengan volume genteng 0,1095 m³, pengurangan tersebut setara dengan sekitar 9,86 kg pasir dan penurunan embodied carbon sebesar 0,065 kgCO?e per rumah. Simulasi free-running menunjukkan bahwa CP-6 meningkatkan durasi kenyamanan termal hingga 16 jam per tahun pada ruang tertentu, dengan pengaruh terbesar terjadi pada periode siang hingga sore. Pada skenario berpendingin, kebutuhan energi tahunan berkurang dari 30.796,68 kWh menjadi 30.480,56 kWh, sehingga diperoleh penghematan sebesar 316,12 kWh atau 1,03%. Namun, peningkatan kapasitas penyimpanan panas menyebabkan sebagian pelepasan panas bergeser ke malam hari dan sedikit meningkatkan beban pendinginan pada periode tersebut. Penelitian ini menunjukkan bahwa coir pith berpotensi dimanfaatkan sebagai substitusi parsial pasir pada genteng beton untuk menghasilkan material yang lebih ringan, lebih insulatif, serta menggunakan lebih sedikit pasir alam. Kontribusi utama penelitian terletak pada pengembangan evaluasi terintegrasi yang menghubungkan karakteristik biomassa, kinerja genteng berdasarkan standar, dampak lingkungan tahap produksi, dan performa termal pada skala bangunan. Hasil penelitian juga memperlihatkan adanya kompromi antara peningkatan beban lentur dan kinerja termal dengan peningkatan penyerapan air. Oleh karena itu, material ini belum dapat direkomendasikan untuk penerapan luas sebelum dilakukan optimasi komposisi, pemadatan, perlakuan permukaan, dan pengendalian porositas. Temuan tersebut menyediakan data dasar dan batas kelayakan awal bagi pengembangan genteng beton berbasis limbah biomassa, sekaligus mendukung konservasi pasir, pemanfaatan limbah kelapa, dan pengurangan dampak lingkungan material serta operasional bangunan.