Manfaat Penelitian Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan

12 Tabel 1.5 Persiapan Campuran Beton dengan Variasi Substitusi Abu Cangkang Kerang dan Abu Cangkang Kelapa Sawit Jenis Campuran Variasi Substitusi Terhadap Semen Jumlah Benda Uji Silinder Beton Normal 6 Jenis Campuran Variasi Substitusi Terhadap Semen Jumlah Benda Uji Silinder Beton; Abu Cangkang Kerang 10 6 20 6 30 6 Beton; Abu Cangkang Kelapa Sawit 10 6 20 6 30 6 Total Benda Uji 42 Total jumlah benda uji yang digunakan untuk pengujian kuat tekan beton sebanyak 42 buah untuk tiap variasi substitusi abu terhadap semen. Pengujian kuat tekan beton dengan atau tanpa substitusi dengan abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit.

1.7 Manfaat Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat bagi perkembangan teknologi beton, antara lain sebagai berikut : 1. Dari hasil penelitian diharapkan dapat dijadikan sebagai acuan bahwa penggunaan limbah abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan campuran beton merupakan suatu pilihan choice yang patut dipertimbangkan untuk mendapatkanmerubah sifat beton tertentu sesuai yang diinginkan. 2. Mengetahui pengaruh dan perbandingan antara variasi substitusi abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit terhadap waktu ikat pasta semen. Universitas Sumatera Utara 13 3. Dapat menentukan sifat dari substitusi abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit bersifat bahan retarder atau accelerator dalam campuran pasta semen. 4. Sebagai bahan pertimbangan penggunaan abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen dalam campuran beton dan dapat meminimalkan penggunaan semen dalam campuran beton. 5. Menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya yang akan membahas masalah penggunaan abu cangkang kerang maupun abu cangkang kelapa sawit dengan mengombinasikan dengan bahan tambahan polimer untuk beton mutu tinggi. 6. Dengan pemanfaatan abu cangkang kerang dan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan substitusi semen terhadap teknologi beton diharapkan dapat memperbaiki sifat beton terutama kuat tekan dan memberikan nilai tambah bagi limbah ini di bidang konstruksi serta dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh limbah cangkang kerang dan cangkang kelapa sawit. Universitas Sumatera Utara 14 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kerang

Kerang adalah hewan air yang termasuk hewan bertubuh lunak moluska. Berasal dari bahasa latin, molluscus yang berarti lunak, tubuhnya lunak dan tidak bersegmen, terbungkus oleh mantel yang terbuat dari jaringan khusus, dan umumnya dilengkapi dengan kelenjar-kelenjar yang dapat menghasilkan cangkang. Semua kerang-kerangan memiliki sepasang cangkang disebut juga cangkok atau katup yang biasanya simetri cermin dan pada bagian tengah dorsal yang dihubungkan oleh jaringan ikat ligamen, berfungsi seperti engsel untuk membuka dan menutup cangkang dengan cara mengencangkan dan mengendurkan otot. 5 Jenis-jenis kerang yang telah diketahui hidup di perairan Indonesia adalah A. granosa kerang darah, A. nodifera kerang darah, A. inflata kerang bulu, A. rhombea, A. antoguata kerang gelatik dan A. indica kerang mencos. Di antara ke-5 jenis kerang tersebut yang banyak tertangkap adalah kerang mencos. 6 Kerang termasuk komoditas laut yang sudah dapat dibudidayakan. Kerang yang sering dibudidayakan antara lain adalah jenis kerang darah, kerang hijau dan abalone tiram. Kerang merupakan komoditas dengan pangsa pasar yang masih sangat terbuka. Komoditas ini dikenal sebagai makanan dengan nilai eksklusif tinggi. Beberapa daerah yang mengembangkan budi daya kerang antara lain provinsi Jawa Barat, Banten, Nusa Tenggara Timur dan Maluku. 7 Universitas Sumatera Utara 15 Sumber : URL : http:www.tempo.coreadnews20120502060401150Kerang-Darah-Pengerek-Kualitas-Sperma Gambar 2.1 Kerang Darah Anadara granosa

2.1.1 Cangkang Kerang

Cangkang adalah rangka luar pada kerang. Cangkang ini dibentuk oleh sel- sel cangkang epitel mantel yang mengeluarkan sekreta. Cangkang terdiri dari 3 lapisan dari luar ke dalam adalah : a. Periostrakum, yang berwarna hitam, terbuat dari bahan tanduk yang disebut cocchiolin. b. Prismatik, yang tersusun dari kristal-kristal kalsium karbonat zat kapur yang berbentuk prisma. c. Lapisan nakreas mutiara, juga terdiri dari kristal-kristal kalsium karbonat zat kapur yang berbentuk prisma tetapi susunannya lebih rapat. Engsel cangkang dibentuk oleh jaringan ikat yang disebut ligamentum. Kedua cangkang dapat membuka dan menutup, karena adanya dua otot adduktor, satu terletak di bagian anterior dan satunya lagi terdapat di bagian posterior. Universitas Sumatera Utara 16 Cangkang kerang mengandung kalsium karbonat CaCO 3 dalam kadar yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan batu gamping, cangkang telur, keramik, atau bahan lainnya. Hal ini terlihat dari tingkat kekerasan cangkang kerang. Semakin keras cangkang, maka semakin tinggi kandungan kalsium karbonat CaCO 3 nya. 9

2.1.2 Abu Cangkang Kerang

Abu cangkang kerang diperoleh dari proses pembakaran cangkang kerang hingga menjadi abu atau dimasukkan ke dalam oven dengan suhu tertentu. Setelah itu cangkang kerang dengan sendirinya akan menjadi halus. Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Pada Abu Cangkang Kerang 10 Komponen Kadar berat CaO 66.70 SiO 2 7.88 Fe 2 O 3 0.03 Mg O 22.28 Al 2 O 3 1.25 Sumber : Siregar, S. M. 2009

2.2 Kelapa Sawit

Kelapa sawit Elaeis guineensis Jacg merupakan tumbuhan tropis diperkirakan berasal dari Nigeria, Afrika Barat. Namun ada pula yang menyatakan bahwa tanaman tersebut berasal dari Amerika, yakni Brazilia. Zeven menyatakan bahwa tanaman kelapa sawit berasal dari daratan tersier, yang merupakan daratan penghubung yang terletak di antara Afrika dan Amerika. Kedua daratan ini kemudian terpisah oleh lautan menjadi benua Afrika dan Amerika sehingga tempat asal komoditas kelapa sawit ini tidak lagi dipermasalahkan orang. Universitas Sumatera Utara 17 Sumber : URL: http:klinikagrominabahari.wordpress.com20120414kelapa-sawit-dilema-tambang-emas-pertanian-indonesia Gambar 2.2 Pohon Kelapa Sawit Kelapa sawit saat ini telah berkembang pesat di Asia Tenggara, khususnya Indonesia dan Malaysia, dan justru bukan di Afrika Barat atau Amerika yang dianggap sebagai daerah asalnya. Masuknya bibit kelapa sawit ke Indonesia pada tahun 1848 hanya sebanyak 4 batang yang berasal dari Bourbon Mauritius dan Amsterdam. Ke-4 batang bibit kelapa sawit tersebut ditanam di Kebun Raya Bogor dan selanjutnya disebarkan ke Deli Sumatera Utara. 11 Kelapa sawit berkembang biak dengan cara generatif. Tanaman tersebut memiliki banyak jenis, berdasarkan ketebalan cangkangnya kelapa sawit dibagi menjadi Dura, Psifera, dan Tenera. Dura merupakan kelapa sawit yang buahnya memiliki cangkang tebal sehingga dianggap memperpendek umur mesin pengolah, tetapi biasanya tandan buahnya besar ‐besar dan kandungan minyak pertandannya berkisar 18. Adapun tipe Deli Dura adalah tipe Dura yang berasal dari Kebun Raya Bogor. Psifera buahnya tidak memiliki cangkang tetapi bunga betinanya steril sehingga sangat jarang menghasilkan buah. Tenera merupakan Universitas Sumatera Utara 18 persilangan antara Dura dan Psifera. Jenis tersebut dianggap bibit unggul sebab melengkapi kekurangan masing ‐masing induk dengan sifat cangkang buah tipis, tetapi bunga betinanya tetap fertil. Beberapa varietas Tenera unggul memiliki persentase daging 90 dan kandungan minyak pertandannya dapat mencapai 28 persen. Sumber : URL: http:disbun.kaltimprov.go.idberita-142-tenera--tipe-sawit-unggul-untuk-komersil.html Gambar 2.3 Jenis Kelapa Sawit Berdasarkan Ketebalan Cangkang Kelapa sawit merupakan tumbuhan monokotil berakar serabut. Jika aerasi cukup baik, akar tanaman kelapa sawit dapat menembus kedalaman 8 m di dalam tanah, sedangkan yang tumbuh ke samping dapat mencapai radius 16 m. Keadaan akar tersebut bergantung pada umur tanaman, sistem pemeliharaan, dan aerasi tanah. Di sekitar pangkal batang keluar akar-akar adventif yang menggantung. Jika sudah mencapai tanah, akar-akar adventif akan berubah menjadi akar biasa. Batang tanaman diselimuti bekas pelepah hingga umur 12 tahun. Setelah umur 12 tahun pelepah kelapa sawit yang mengering akan terlepas sehingga menjadi mirip dengan tanaman kelapa. Pada pertumbuhan awal setelah fase muda seedling terjadi pembentukan batang yang melebar tanpa terjadi pemanjangan internodia. Daun kelapa sawit merupakan daun majemuk yang di bagian pangkal Universitas Sumatera Utara 19 pelepah daun terbentuk dua baris duri yang sangat tajam dan keras di kedua sisinya. Anak-anak daun foliage leaflet tersusun berbaris dua sampai ke ujung daun. Bunga kelapa sawit termasuk berumah satu. Pada tanaman kelapa sawit terdapat bunga betina dan bunga jantan yang letaknya terpisah. Akan tetapi, sering kali terdapat pula tandan bunga betina yang mendukung bunga jantan hermafrodit. Tandan bunga jantan dibungkus oleh seludang bunga yang pecah ketika bunga tersebut matang. Tandan bunga yang masak akan memiliki bau yang khas. Pada tanaman kelapa sawit muda, jumlah bunga jantan lebih sedikit dibandingkan dengan bunga betina, tetapi perbandingan tersebut akan berubah sesuai dengan bertambahnya umur tanaman. Bunga betina terletak dalam tandan bunga yang muncul pada ketiak daun. Letak bunga betina dan bunga jantan pada satu pohon terpisah dan matangnya tidak bersamaan, sehingga tanaman kelapa sawit biasanya menyerbuk silang. Penyerbukan terjadi dengan bantuan angin atau oleh serangga. 12 Buah kelapa sawit terbentuk pada bakal buah dan disebut buah sejati tunggal dan berkelamin carnosus. Proses pembentukan buah sejak saat penyerbukan sampai buah matang lebih kurang 6 bulan. Buah dapat juga terjadi lebih lambat atau lebih cepat tergantung dari keadaan iklim setempat. Dalam satu tandan dewasa dapat mencapai lebih kurang 2000 buah. Biji kelapa sawit terdiri atas beberapa bagian penting. Biji merupakan buah yang telah terpisah dari bagian buah, yang memiliki berbagai ukuran tergantung tipe tanaman. Biji terdiri atas cangkang, embrio, dan inti atau endosperma. Embrio panjangnya 3 mm, berdiameter 1.2 mm berbentuk silindris seperti peluru memiliki Universitas Sumatera Utara 20 2 bagian utama. Bagian yang tumpul permukaan berwarna kuning dan bagian yang lain agak tajam berwarna putih. 13 Bagian yang paling utama untuk diolah dari kelapa sawit adalah buahnya. Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit mentah yang diolah menjadi bahan baku minyak goreng. Kelebihan minyak nabati dari sawit adalah harga yang murah, rendah kolesterol, dan memiliki kandungan karoten tinggi. Minyak sawit juga dapat diolah menjadi bahan baku minyak alkohol, sabun, lilin, dan industri kosmetika. Sisa pengolahan buah sawit sangat potensial menjadi bahan campuran makanan ternak dan difermentasikan menjadi kompos. Tandan kosong dapat dimanfaatkan untuk mulsa tanaman kelapa sawit, sebagai bahan baku pembuatan pulp dan pelarut organik, dan cangkang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar dan pembuatan arang aktif. 14 Tanaman kelapa sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan secara komersial pada tahun 1911. Perintis usaha perkebunan kelapa sawit di indonesia adalah Adrien Haller, seorang berkebangsan Belgia yang telah belajar banyak tentang kelapa sawit di Afrika. Budi daya yang dilakukannya diikuti oleh K.Schdt yang menandai lahirnya perkebunan kelapa sawit di Indonesia. Sejak saat itu perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai berkembang. Perkebunan kelapa sawit pertama berlokasi di pantai timur Sumatera Deli dan Aceh. Luas areal perkebunannya saat itu sebesar 5123 ha. Indonesia mulai mengekspor minyak sawit pada tahun 1919 sebesar 576 ton ke negara-negara Eropa, kemudian di tahun 1923 mulai mengekspor minyak inti sawit sebesar 850 ton. Pada masa pendudukan Belanda, perkebunan mengalami perkembangan yang cukup pesat. Indonesia menggeser dominasi ekspor negara Afrika pada Universitas Sumatera Utara 21 waktu itu, namun kemajuan pesat yang dialami Indonesia tidak diikuti dengan peningkatan perekonomian nasional. Hasil perolehan ekspor minyak sawit hanya meningkatkan perekonomian negara asing yang berkuasa di Indonesia, termasuk Belanda. 15

2.2.1 Cangkang Kelapa Sawit

Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80 pericarp dan 20 yang di lapisi dengan cangkang. Kelapa sawit mengandung lebih kurang 67 daging buah kelapa sawit brondolan, 23 janjangan kosong tandan, dan 10 air penguapan. Di dalam daging diperoleh kadar minyak mentah crude oil sekitar 43, biji 11, dan ampas 13, dalam biji mengandung inti sekitar 5, cangkang 5, dan air 1. Cangkang merupakan bagian paling keras pada komponen yang terdapat pada kelapa sawit. Cangkang kelapa sawit dapat diolah menjadi beberapa produk yang bernilai ekonomis tinggi, yaitu karbon aktif, fenol, asap cair, tepung tempurung dan briket arang. 16 Sumber : URL: http:belajarsawit.blogspot.com201212ketel-uap-boiler-di-pabrik-kelapa-sawit.html Gambar 2.4 Cangkang Kelapa Sawit Universitas Sumatera Utara 22 Tabel 2.2 di bawah ini menunjukkan komposisi unsur yang ada pada cangkang kelapa sawit. Tabel 2.2 Komposisi Unsur yang Terkandung Pada Cangkang Kelapa Sawit 17 Nama Unsur Cangkang Kelapa Sawit Karbon C 61.34 Hidrogen H 2 3.25 Oksigen O 2 31.16 Nitrogen N 2 2.45 Abu A 1.8 Sumber : URL :http:belajarsawit.blogspot.com201212ketel-uap-boiler-di-pabrik-kelapa-sawit.html Pada bagian cangkang ini terdapat berbagai unsur kimia antara lain: Karbon C, Hidrogen H 2 , Nitrogen N 2 , Oksigen O 2 dan Abu. Dimana unsur kimia yang terkandung pada cangkang mempunyai persentase yang berbeda jumlahnya. Penggunaan cangkang ini sebagai bahan bakar setelah mengalami proses pembakaran akan berubah menjadi arang, kemudian arang tersebut dengan adanya udara pada dapur akan terbang sebagai ukuran partikel kecil yang dinamakan partikel pijar. Prinsip pemisahan biji dari cangkangnya adalah karena adanya perbedaan berat jenis antara inti dan cangkang. Caranya adalah dengan mengapungkan biji- biji yang telah dipecahkan dalam larutan lempung yang mempunyai berat jenis 1.16. Dalam keadaan ini inti kelapa sawit akan mengapung dalam larutan dan cangkang akan mengendap di dasar. Inti dan cangkang diambil secara terpisah kemudian dicuci sampai bersih. Alat yang digunakan untuk memisahkan inti dari cangkangnya disebut hydrocyclone separator. Inti buah dimasukkan ke silo dan dikeringkan pada suhu 80 o C. Selama pengeringan harus selalu dibolak-balik agar keringnya merata. 18 Universitas Sumatera Utara 23

2.2.2 Abu Cangkang Kelapa Sawit

Dalam pemrosesan buah kelapa sawit menjadi ekstrak minyak sawit, menghasilkan limbah padat yang sangat banyak dalam bentuk serat, cangkang dan tandan buah kosong, di mana untuk setiap 100 ton tandan buah segar yang diproses, akan didapat lebih kurang 20 ton cangkang, 7 ton serat, dan 25 ton tandan kosong. Untuk membantu pembuangan limbah dan pemulihan energi, cangkang dan serat ini digunakan lagi sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap pada penggilingan minyak sawit. Setelah pembakaran dalam ketel uap, akan dihasilkan 5 abu oil palm ashes dengan ukuran butiran yang halus. Abu hasil pembakaran ini biasanya dibuang dekat pabrik sebagai limbah padat dan tidak dimanfaatkan. 19 Komposisi unsur kimia dari abu cangkang kelapa sawit yang telah diteliti dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Komposisi Unsur Kimia dari Abu Cangkang Kelapa Sawit 19 Unsur Kimia Berat SiO 2 58.02 Al 2 O 3 8.7 Fe 2 O 3 2.6 CaO 12.65 MgO 4.23 Na 2 O 0.41 K 2 O 0.72 H 2 O 1.97 Hilang Pijar 8.59 Sumber : Hutahaean, B, 2007

2.3 Semen

20 Beton umumnya tersusun dari tiga bahan penyusun utama yaitu semen, agregat dan air. Jika diperlukan, bahan tambah admixture dapat ditambahkan untuk mengubah sifat-sifat tertentu dari beton yang bersangkutan. Universitas Sumatera Utara 24 Semen merupakan bahan campuran yang secara kimiawi aktif setelah berhubungan dengan air. Agregat tidak memainkan peranan yang penting dalam reaksi kimia tersebut, tetapi berfungsi sebagai bahan pengisi mineral yang dapat mencegah perubahan-perubahan volume beton setelah pengadukan selesai dan memperbaiki keawetan beton yang dihasilkan. Pada umumnya, beton mengandung rongga udara sekitar 1-2, pasta semen semen dan air sekitar 25-40, dan agregat agregat halus dan agregat kasar sekitar 60-75.

2.3.1 Jenis Semen

20 Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu semen non-hidrolik dan semen hidrolik. Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain kapur hidrolik, semen pozzollan, semen terak, semen portland, semen portland-pozzollan, semen portland terak tanur tinggi, semen alumina dan semen expansif. Contoh lainnya adalah semen portland putih, semen warna, dan semen-semen untuk keperluan khusus.

2.3.2 Semen Portland

20 Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-105, 1985, semen portland Universitas Sumatera Utara 25 didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pengembangan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras concrete. Fungsi utama semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir- butir agregat. Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10, namun karena fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi sangat penting. Semen portland dibuat dari serbuk halus mineral kristalin yang komposisi utamanya adalah kalsium dan aluminium silikat. Penambahan air pada mineral ini menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mempunyai kekuatan seperti batu. Berat jenis yang dihasilkan antara 3.12 dan 3.16 dan berat volume sekitar 1500 kgcm 3 . Bahan utama pembentuk semen portland adalah kapur CaO, silika SiO 3 , alumina Al 2 O 3 , sedikit magnesia MgO, dan terkadang sedikit alkali. Untuk mengontrol komposisinya,terkadang ditambahkan oksida besi, sedangkan gypsum CaSO 4 .2H 2 O ditambahkan untuk mengatur waktu ikat semen. Universitas Sumatera Utara 26

2.3.3 Jenis-jenis Semen Portland

Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen portland antara lain:

a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan

persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan- bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.

b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan