1. Analisa Komposisi Kimia dari Abu Sampah 2. Analisa Difraksi Sinar X pada Abu Sampah Sampel A 0 abu sampah

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1. Analisa Komposisi Kimia dari Abu Sampah

Abu yang dihasilkan dari pembakaran sampah rumah tangga, diayak hingga lolos ayakan 5 mm, dan dianalisa komposisi kimianya dengan menggunakan X-Ray Flourocent XRF, seperti pada tabel 4.1. Dari tabel 4.1, menunjukkan bahwa komposisi dari abu sampah dominan mengandung: CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Cl dan Fe 2 O 3 , sedangkan senyawa lainnya relatif kecil 5 berat. Senyawa-senyawa tersebut diperlukan dalam pembentukan semen konvensional, karena abu sampah dapat berfungsi sebagai perekat dan pengganti semen. Menurut referensiAnonym, 2006, hasil analisa kimia dari semen dan abu insenerasi pada tabel 4.2. Tabel 4.1. Hasil analisa komposisi kimia dari abu sampah. Komposisi dalam berat CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 3 MgO Na 2 O K 2 O Cl LOI 30,4 22,9 19,7 5,6 2,1 4,8 3,3 2,6 8,5 11,0 Tabel 4.2. Hasil analisa komposisi semen dan abu sampah Komposisi berat CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 3 Semen konvensional 62 - 65 20 - 25 3 - 5 3 – 4 2 – 3 Abu insenerasi teori 12 - 31 23 - 46 13 - 29 4 – 7 1 – 4 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Sumber : anonym, 2006 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Ternyata dari hasil pengamatan komposisi kimia dari abu hasil pembakaran sampah rumah tangga mendekati karakteristik abu insenerasi teoritis dan memenuhi syarat atau layak untuk digunakan sebagai bahan subsitusi semen. Artinya dengan pemanfaatan abu sampah pada proses produksi ekosemen, maka penggunaan kapur dapat dikurangi dan dapat mengurangi beban lingkungan atas emisi gas CO 2 pada industri semen.

4. 2. Analisa Difraksi Sinar X pada Abu Sampah Sampel A 0 abu sampah

Hasil pengamatan X-ray Diffraction XRD semen dari abu sampah kode sampel A yang masing-masing dibakar pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C, seperti pada gambar 4.1. Dengan data pada lampiran halaman L-1. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Sampel A Q Ca S O 4 Ca S O 4 C C Cr Cr Q E 1200 C Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 C 3 A C 3 A C 2 S C 3 S C 3 S C 2 S Ca S O 4 C 2 S C 2 S Ca S O 4 C 3 S Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 4 AF C 3 S 1350 C C 3 S C3S C 2 S Ca S O 4 C 2 S C 2 S Ca S O 4 Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S E 1300 C C 2 S= 2CaO.SiO 2 C 3 A = 3CaO.Al 2 O 3 C = CaO CaSO 4 = gypsum C 3 S= 3CaO.SiO 2 C 4 AF = 4 CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Q = Quarzt low = SiO 2 Cr = Crystobalit low = SiO 2 E = Enstatite = MgO.SiO 2 S = Sillimanit = Al 2 O 3 .SiO 2 Gambar 4.1. Pola difraksi dari semen kode sampel A yang masing-masing dibakar pada suhu: 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C C 3 S C 3 S C 2 S C 2 S C 2 S Ca S O 4 Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S 1250 C y 2 θ degree Re la ti ve Int ens it y x Puncak – puncak yang terbentuk untuk komposisi A atau tanpa menggunakan abu pada suhu pembakaran 1200 – 1350 o C, ditunjukkankan pada tabel 4.3. Tabel 4.3. Puncak-puncak yang terbentuk sebagai fungsi suhu pembakaran Sampel A Jumlah puncak Suhu o C C 2 S C 3 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 E Q Cr C S 1200 - - - - 2 1 2 2 2 - 1250 3 6 - - 3 - - - - - 1300 3 6 - - 3 1 - - - - 1350 4 7 2 1 3 1 - - - - Untuk pembuatan ekosemen dengan komposisi A atau tanpa menggunakan abu, suhu pembakaran yang dibutuhkan adalah sekitar 1350 o C, karena pada suhu tersebut senyawa-senyawa dominan yang terbentuk adalah mirip dengan semen portland, yaitu: C 3 S, C 2 S, C 3 A C 3 AF dan C 4 AF. Senyawa C 3 S berfungsi sebagai penguat awal dan penguat tetap, bila terhidrasi maka akan cepat terhidrolisis menjadi C 2 S dan CaOH 2 . Sedangkan CaOH 2 itu sendiri akan membentuk kristal padat yang menyebabkan semen kaku dan padat. C 2 S berfungsi sebagai penambah kekuatan untuk waktu yang lama dan senyawa ini dapat menyebabkan panas hidrasi rendah, sehingga waktu pengikatan semen menjadi lambat dan relatif tahan terhadap sulfat yang tinggi. C 3 A berfungsi menambah kekuatan beton dan mempercepat proses pengikatan disertai panas yang tinggi saat bercampur dengan air. Reaksi ini menghasilkan CaOH 2 dalam kosentrasi tinggi dan menghasilkan lapisan film pada Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 butir C 3 A. Oleh karena itu penambahan gipsum berperan untuk menghambat laju hidrasi C 3 A. Senyawa C 4 AF menimbulkan panas hidrasi rendah, menambah kekuatan beton dalam jumlah yang kecil atau sama sekali tidak. Senyawa besi pada C 4 AF berpengaruh terhadap warna semen dan meningkatkan temperatur pembakaran. Dengan demikian apabila bahan baku yang digunakan hanya berupa: CaCO 3 , lempung, MgCO 3 , Fe 2 O 3 dan gipsum CaSO 4 2H 2 O maka suhu yang dibutuhkan untuk pembuatan ekosemen relatif lebih tinggi, yaitu sekitar 1350 o C. Untuk suhu 1250 - 1300 o C terlihat bahwa senyawa yang terbentuk dan mirip dengan semen portland , seperti: C 3 S, dan C 2 S. Pada suhu 1200 o C ternyata malah tidak terbentuk sama sekali senyawa yang mirip dengan semen portland. Sampel B 10 abu sampah Hasil pengamatan XRD semen dari abu sampah kode sampel B yang dibakar pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C, seperti pada gambar 4.2. Dengan datanya pada lampiran halaman L3.Pada komposisi B atau dengan 10 berat abu sampah rumah tangga juga tetap membutuhkan suhu pembakaran sekitar 1350 o C. Pada suhu tersebut senyawa-senyawa dominan yang terbentuk adalah mirip dengan semen portland, yaitu: C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 3 AF. Kondisi yang sama terjadi pada suhu 1250 - 1300 o C, yaitu hanya ada senyawa: C 3 S, dan C 2 S dan pada suhu 1200 o C tidak terbentuk sama sekali senyawa yang sama dengan semen portland. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Sampel B Q Ca S O 4 Ca S O 4 C C Cr Cr Q E 1200 C C 3 S C 3 S C 2 S Ca S O 4 C 2 S C 2 S Ca S O 4 Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S 1250 C Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 C 3 A C 3 A C 2 S C 3 S C3S C 2 S Ca S O 4 C 2 S C 2 S Ca S O 4 C 3 S Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 4 AF C 3 S 1350 C C 3 S C3S C 2 S Ca S O 4 C 2 S C 2 S Ca S O 4 Ca S O 4 C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S E 1300 C C 2 S= 2CaO.SiO 2 C 3 A = 3CaO.Al 2 O 3 C = CaO CaSO 4 = gypsum C 3 S= 3CaO.SiO 2 C 4 AF = 4 CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Q = Quarzt low = SiO 2 Cr = Crystobalit low = SiO 2 E = Enstatite = MgO.SiO 2 S = Sillimanit = Al 2 O 3 .SiO 2 Gambar 4.2. Pola difraksi dari semen kode sampel B yang masing-masing dibakar pada suhu: 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C x y Re la ti ve Int ens it y 2 θ degree Pada tabel 4.4, menunjukkan puncak-puncak yang terbentuk untuk komposisi B atau dengan menggunakan 10 abu yang dibakar pada suhu 1200 – 1350 o C. Tabel 4.4. Puncak-puncak yang terbentuk sebagai fungsi suhu pembakaran Sampel B. Jumlah puncak Suhu o C C 2 S C 3 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 E Q Cr C S 1200 - - - - 2 1 2 2 2 - 1250 3 6 - - 3 - - - - - 1300 3 6 - - 3 - - - - - 1350 4 7 2 1 3 - - - - - Sampel C 20 abu sampah Hasil pengamatan XRD semen dari abu sampah kode sampel C yang dibakar pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C, seperti ditunjukkan pada gambar 4. 3. dan datanya pada lampiran halaman L5. Pada komposisi C atau dengan 20 berat abu sampah rumah tangga, membutuhkan suhu pembakaran sekitar 1300 – 1350 o C. Pada suhu tersebut senyawa-senyawa dominan yang terbentuk adalah mirip dengan semen portland, yaitu: C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 3 AF. Sedangkan pada suhu 1250 o C, sudah mulai terbentuk sebagian senyawa: C3S, dan C2S yang merupakan bagian dari senyawa semen portland. Pada suhu 1200 o C tidak terbentuk sama sekali senyawa yang sama dengan semen portland. Dengan demikian untuk penambahan 20 berat abu sampah rumah tangga suhu pembakaran terendah adalah sekitar 1300 o C, sehingga ekosemen yang dibuat mendekati semen konvensional. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 C 3 A C 4 AF C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S C 3 S Ca S O 4 C 3 S 1350 C Q Cr CaO C2S C3S C 3 S Ca S O 4 Ca S O 4 Ca S O 4 1250 C Sampel C Gambar 4.3. Pola difraksi semen dari abu sampah kode sample C yang dibakar pada suhu: 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C Q Cr CaO S Ca S O 4 Ca S O 4 Ca S O 4 Cr CaO 1200 C C 3 A C 3 A C 4 AF C 2 S C 3 S C 3 S Ca S O 4 Ca S O 4 Ca S O 4 C 2 S 1300 C Ca S O 4 C 3 A C 2 S C 3 S C 2 S Ca S O 4 C 2 S Ca S O 4 Ca S O 4 y Re la ti ve Int ens it y 2 x θ degree C 2 S= 2CaO.SiO 2 C 3 A = 3CaO.Al 2 O 3 C = CaO CaSO 4 = gypsum C 3 S= 3CaO.SiO 2 C 4 AF = 4 CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Q = Quarzt low = SiO 2 Cr = Crystobalit low = SiO 2 E = Enstatite = MgO.SiO 2 S = Sillimanit = Al 2 O 3 .SiO 2 Pada tabel 4.5, menunjukkan puncak-puncak yang terbentuk untuk komposisi C atau dengan menggunakan 20 abu yang dibakar pada suhu 1200 – 1350 o C. Tabel 4.5. Puncak-puncak yang terbentuk sebagai fungsi suhu pembakaran Sampel C. Jumlah puncak Suhu o C C 2 S C 3 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 E Q Cr C S 1200 - - - - 3 - 1 2 2 1 1250 1 2 - - 3 - 1 1 1 - 1300 2 2 2 1 3 - - - - - 1350 4 7 2 1 3 - - - - - Sampel D 30 abu sampah Hasil pengamatan XRD dari abu sampah kode sampel D yang dibakar pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C, seperti ditunjukkan pada gambar 4.4.Dengan datanya pada lampiran L7. Pada tabel 4.6, ditunjukkan puncak-puncak yang terbentuk untuk komposisi D atau dengan menggunakan 30 abu yang dibakar pada suhu 1200 – 1350 o C. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Tabel 4.6. Puncak-puncak yang terbentuk sebagai fungsi suhu pembakaran Sampel D Jumlah puncak Suhu o C C 2 S C 3 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 E Q Cr C S 1200 - - - - 3 - 1 2 2 1 1250 1 2 - - 3 - 1 1 1 - 1300 2 2 2 1 3 - - - - - 1350 - - - - - - - - - - Pada komposisi D atau 30 berat abu sampah rumah tangga dengan suhu pembakaran sekitar 1350 o C terjadi penggelasan atau sampelnya lebur. Pada kondisi ini tidak terdapat puncak-puncak atau tidak terbentuknya struktur yang menyerupai semen, artinya hanya terbentuk struktur amorfus. Sedangkan pada suhu pembakaran 1300 o C Sampel D atau dengan 30 berat abu sampah rumah tangga, menghasilkan senyawa dominan: C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 4 AF yang mirip dengan semen portland. Pada suhu 1250 o C, mulai terbentuk sebagian senyawa: C 3 S, dan C 2 S yang merupakan bagian dari senyawa semen portland, tetapi belum sempurna. Pada suhu 1200 o C belum terbentuk senyawa yang sama dengan semen portland. Oleh karena itu penambahan 30 berat abu sampah rumah tangga dengan suhu pembakaran sekitar 1300 o C, merupakan kondisi terbaik untuk pembuatan ekosemen. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 1350 C C 2 S= 2CaO.SiO 2 C 3 A = 3CaO.Al 2 O 3 C = CaO CaSO 4 = gypsum 3 S= 3CaO.SiO 2 C 4 AF = 4 CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Q = Quarzt low = SiO 2 r = Crystobalit low = SiO 2 E = Enstatite = MgO.SiO 2 S = Sillimanit = Al 2 O 3 .SiO 2 C C Sampel D Gambar 4.4. Pola difraksi semen dari abu sampah kode sample D yang dibakar pada suhu: 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C 1200 C CaO C a SO 4 C a SO 4 y C a SO 4 CaO 1300 C C 3 A Ca S O 4 C 3 S C 2 S CaSO 4 C 4 AF 1250 C Q 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Re la ti ve Int ens it y 2 θ degree x C 2 S C 3 S C 3 A CaSO 4 Cr C 3 S CaSO 4 C 2 S CaSO 4 CaSO 4 C 3 S CaO Cr Q S Cr Sampel E 40 abu sampah Hasil pengamatan XRD semen dari abu sampah kode sampel E yang dibakar pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C, seperti pada gambar 4.5.dan datanya pada lampiran hal L8. Pada tabel 4.7, ditunjukkan puncak-puncak yang terbentuk untuk komposisi E atau dengan menggunakan 40 abu yang dibakar pada suhu 1200 – 1350 o C. Tabel 4.7. Puncak-puncak yang terbentuk sebagai fungsi suhu pembakaran Sampel E. Jumlah puncak Suhu o C C 2 S C 3 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 E Q Cr C S 1200 - - - - 3 - 1 2 2 1 1250 1 2 - - 3 - 1 1 1 - 1300 - - - - - - - - - - 1350 - - - - - - - - - - Pada komposisi E atau 40 berat abu sampah rumah tangga dengan suhu pembakaran 1300 – 1350 o C telah terjadi penggelasan atau sampelnya lebur. Pada kondisi ini tidak terdapat puncak-puncak atau tidak terbentuknya struktur yang menyerupai semen, artinya hanya terbentuknya struktur amorfus. Pada suhu 1250 o C, mulai terbentuk sebagian senyawa: C 3 S, dan C 2 S yang merupakan bagian dari senyawa semen portland, tetapi belum sempurna. Pada suhu 1200 o C belum terbentuk senyawa yang sama dengan semen portland. Berdasarkan hasil pengamatan dengan XRD dari berbagai pola yang diperoleh maka penambahan abu sampah rumah tangga maksimal adalah sebesar 30 berat dengan suhu pembakaran sekitar 1300 o C, merupakan kondisi terbaik untuk pembuatan ekosemen. Sedangkan Sampel E 40 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 berat abu sampah tidak membentuk semen, sehingga tidak layak dipergunakan sebagai bahan pengikat untuk pembuatan beton. y Sampel E Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 1300 C 1350 C C 2 S= 2CaO.SiO 2 C 3 A = 3CaO.Al 2 O 3 C = CaO CaSO4 = gypsum C 3 S= 3CaO.SiO 2 C 4 AF = 4 CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Q = Quarzt low = SiO 2 Cr = Crystobalit low = SiO 2 E = Enstatite = MgO.SiO 2 S = Sillimanit = Al 2 O 3 .SiO 2 Gambar 4.5. Pola difraksi semen dari abu sampah kode sample E yang dibakar pada suhu: 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C 1250 C C a SO 4 C a SO 4 C 2 S C 3 S C a SO 4 C 3 S CaO Cr Q 1200 C C a SO 4 C a SO 4 C a SO 4 CaO CaO Q Cr Cr S Re la ti ve Int ens it y x 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2 θ degree Menurut Hanehara, 2005, mineral komposisi ekosemen yang dominan adalah C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF, dan CaSO 4 , baik untuk tipe portland, maupun normal portland cement kecuali pada rapid hardening adanya tambahan mineral C 11 A 7 CaCl 2 .

4. 3. Pengukuran Densitas Serbuk Abu Sampah