Pendahuluan
Resin epoksi telah banyak digunakan dalam bidang penguatan dan perbaikan bangunan berkat daya rekatnya yang sangat baik, sifat mekanisnya, serta ketahanannya terhadap korosi kimia. Secara khusus, resin epoksi digunakan untuk pengisian retakan dan perbaikan permukaan dalam restorasi struktur beton, yang secara efektif memulihkan integritas dan ketahanannya. Namun, resin epoksi murni mengalami perubahan panjang hingga tingkat tertentu selama proses pengeringan dan di lingkungan yang panas. Jika koefisien muai panasnya sangat berbeda dari substrat beton, tegangan internal kemungkinan besar akan timbul pada antarmuka selama perubahan suhu, yang selanjutnya akan menyebabkan pelepasan ikatan atau retakan sekunder, dan pada akhirnya memengaruhi hasil perbaikan serta stabilitas jangka panjang [1].
Untuk meningkatkan stabilitas dimensi resin epoksi, pengisi anorganik sering ditambahkan ke dalam matriks resin guna mengurangi koefisien muai termalnya. Sebagai pengisi anorganik berukuran mikron yang berongga dan ringan, butiran kaca memiliki koefisien ekspansi termal yang rendah, kekuatan spesifik yang tinggi, dan fluiditas yang baik [2]. Butiran kaca tidak hanya dapat mengurangi koefisien ekspansi termal bahan komposit, tetapi juga mengurangi berat sendiri bahan perbaikan hingga batas tertentu, sehingga menjadikannya praktis dan ekonomis.
Sampel yang digunakan dalam percobaan ini adalah resin epoksi yang digunakan untuk memperbaiki retakan bangunan, dengan fenolik amida sebagai agen pengeras, yang dilengkapi dengan kardanol (C) dan dietilenetriamin (D) untuk membentuk sistem akselerator pengeras komposit (Gambar 1). Dengan menambahkan butiran kaca (GB) dengan fraksi massa yang berbeda (0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%) ke dalam resin (rasio penambahan dihitung sebagai persentase dari massa resin epoksi), pengaruh kandungan butiran kaca tersebut terhadap koefisien ekspansi termal rata-rata resin epoksi diteliti. Alat uji yang digunakan dalam eksperimen ini adalah alat analisis termomekanis (thermomechanical analyzer) TMA 402 dari NETZSCH F1 (dilengkapi dengan tungku baja tahan karat).
Kondisi Percobaan
Kondisi pengukuran dijabarkan secara rinci dalam Tabel 1.
Tabel 1: Kondisi eksperimen
| Instrumen | TMA 402 F1 Hyperion® |
| Ukuran sampel | Bentuk balok, sekitar 10 mm × 10 mm x 25 mm |
| Laju pemanasan | 5 K/menit |
| Gaya statis | 50 mN |
| Penahan sampel | Penahan kompresi silika fusi |
| Rentang suhu | -50 - 150°C |
| Atmosfer | Gas inert (70 ml/menit) |
Hasil Pengukuran dan Pembahasan
Gambar 2 menunjukkan kurva dL/L₀ pada pengujian kedua dari sampel resin epoksi yang telah diawetkan dengan kandungan GB yang berbeda-beda. Tabel 2 merangkum suhu transisi kaca (Tg) dan koefisien muai panas rata-rata (mCTE) masing-masing sampel pada rentang suhu yang berbeda.
Sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2,Tg resin epoksi sedikit menurun seiring dengan meningkatnya kandungan GB. Sampel kosong (1#) menunjukkanTg sebesar 60,8°C; pada 2,0 % GB,Tg mencapai 57,9°C, atau turun sebesar 2,9°C. Penurunan yang marginal ini disebabkan oleh terganggunya jaringan ikatan silang dan peningkatan volume bebas pada antarmuka [3], serta adanya jejak kelembaban dan aditif sisa yang sedikit menghambat proses pengeringan [4].
Tabel 2:Tg dan mCTE sampel resin epoksi dengan kandungan GB yang berbeda
| Nomor Sampel | Kandungan Butiran Kaca (wt-%) | Tg (°C) | mCTE (10⁻⁶ 1/K) | |
| -40 – 0 °C | 100 - 150°C | |||
| 1 | 0 | 60,8 | 84,49 | 202,65 |
| 2 | 0,5 | 60,1 | 82,58 | 202,27 |
| 3 | 1,0 | 59,8 | 82,43 | 200,14 |
| 4 | 1,5 | 58,3 | 81,47 | 194,05 |
| 5 | 2,0 | 57,9 | 81,29 | 192,42 |
Pada keadaan kaca (-40°C hingga 0°C), nilai mCTE menurun dari 84,49 × 10⁻⁶ K⁻¹ menjadi 81,29 × 10⁻⁶ K⁻¹ seiring dengan peningkatan kandungan GB dari 0 hingga 2,0%, yang setara dengan penurunan sebesar 3,8%. Hal ini menunjukkan bahwa GB yang kaku membatasi ekspansi termal bahkan ketika matriks berada di bawahTg. Pada keadaan karet (100°C hingga 150°C), epoksi murni menunjukkan nilai mCTE sebesar 202,65 × 10⁻⁶ K⁻¹ (≈ 2,4 kali nilai pada keadaan kaca). Penambahan 2,0 % GB mengurangi nilai ini menjadi 192,42 ×10⁻⁶ K⁻¹ (penurunan sebesar 5,1 %), yang menegaskan adanya efek pembatasan yang lebih nyata pada keadaan karet.
Di seluruh rentang suhu yang diteliti, mCTE berkorelasi negatif dengan kandungan GB, sesuai dengan temuan dalam literatur [5].
Kesimpulan
Berdasarkan hasil uji sampel yang diperoleh dengan TMA 402 F1 , perilaku termal komposit tersebut dapat dikarakterisasi secara tepat. Penambahan butiran kaca secara signifikan mengurangi koefisien ekspansi termal resin epoksi, meningkatkan kesesuaian termal dengan substrat beton, dan menurunkan risiko pelepasan ikatan serta retakan yang disebabkan oleh perubahan suhu, sehingga memberikan dasar eksperimental untuk optimalisasi formulasi bahan perbaikan beton.