5. Manfaat Penelitian Beton Ekosemen

1. 4. Batasan Masalah

Penelitian pembuatan ekosemen digunakan komposisi seperti pembuatan semen pada umumnya dengan bahan baku: batu kapur dari CaCO 3 teknis, tanah liat , MgCO 3 teknis, Fe 2 O 3 teknis, serta menggunakan abu dari hasil pembakaran sampah rumah tangga domestic waste. Teknologi pembuatan ekosemen sama seperti pembuatan semen pada umumnya, yaitu: melalui teknik kalsinasi pada suhu 1200, 1250, 1300 dan 1350 o C dengan menggunakan tungku listrik. Variasi penambahan abu sampah yang dilakukan mulai dari 0, 10, 20, 30 dan 40 berat. Besaran yang diukur meliputi: analisa mikrostruktur ekosemen dengan XRD, densitas serbuk, diameter partikel serbuk ekosemen, waktu ikat, kuat tekan dan kuat patah.

1. 5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian adalah untuk menambah ilmu pengetahuan tentang teknologi pembuatan ekosemen dan mengetahui manfaatnya bagi dunia usaha di bidang konstruksi. Secara umum, bila berhasil membuat ekosemen dengan menggunakan bahan baku abu sampah serta memiliki kualitas seperti semen pada umumnya semen portland. Harapan kedepan, nantinya akan mampu menurunkan tingkat pencemaran lingkungan oleh timbunan sampah serta mengurangi pencemaran gas CO 2 . Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008

1. 6. Hipotesa

Ekosemen jenis portland dapat dibuat melalui substitusi batu kapur dengan abu sampah, variasi komposisi abu sampah dan suhu kalsinasi akan memberikan pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik dari ekosemen dan beton ekosemen. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Semen Portland

Semen portland adalah material yang mengandung paling tidak 75 kalsium silikat 3CaO.SiO 2 dan 2CaO.SiO 2 , sisanya tidak kurang dari 5 berupa Al silikat, Al feri silikat, dan MgO Hanenara, 2005; Taylor, 2009. Ratio mole antara CaO terhadap SiO 2 tidak kurang dari 2. Pada tabel 2.1, menunjukkan komposisi kimia komponen yang ada di dalam semen portland. Tabel 2.1. Komposisi Utama Semen Portland Nama Kimia Rumus Kimia Singkatan berat Tricalcium Silicate 3CaO.SiO 2 C 3 S 50 Dicalcium Silicate 2CaO.SiO 2 C 2 S 25 Tricalcium Aluminate 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A 12 Tetracalcium Aluminoferrite 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 C 4 AF 8 Gypsum CaSO 4 .H 2 O CSH 2 3,5 Sumber : Hanenara, 2005 Pembuatan semen portland menggunakan bahan baku utama, berupa: CaO dari batu kapur atau 70 berat CaCO 3 , 20 berat lempung sebagai sumber silika SiO 2 , alumina Al 2 O 3 ; bahan aditif: 1 berat MgO untuk kontrol komposisi, 1 berat Fe 2 O 3 , dan 5 –10 berat gipsum CaSO 4 .2H 2 O; untuk mengatur waktu ikat semen Sobelev, K.G., et.all., 1997. Reaksi pembentukan C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF terjadi saat proses kalsinasi yang berlangsung pada suhu tinggi, yaitu sekitar 1300 – Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 1350 o C. Apabila semen tercampur dengan air, maka akan terjadi proses hidratasi yang menyebabkan berlangsungnya pengerasan. Mekanisme reaksi hidratasi dari komponen-komponen semen adalah sebagai berikut Sobelev, K.G., 2002: 2Ca 3 OSiO 4 + 6H 2 O s 3CaO.2SiO 2 .3H 2 O + 3Ca OH 2 ………............. II.1 2Ca 2 SiO 4 + 4H 2 O s 3CaO.2SiO 2 .3H 2 O + Ca OH 2 .............................. II.2 Ca 3 AlO 3 2 + 3CaSO 4 + 32H 2 O s Ca 6 AlO 3 2 SO 4 3 .32H 2 O............... II.3 Ca 6 AlO 3 2 SO 4 3 .32H 2 O + Ca 3 AlO 3 2 + 4H 2 O s 3Ca 4 AlO 3 2 SO 4 .12H 2 O...II.4 2Ca 2 AlFeO 5 + CaSO 4 +16H 2 O s Ca 4 AlO 3 2 SO 4 .12H 2 O + Ca OH 2 + 2Fe OH 3 ......II.5 Reaksi hidratasi II.1 dan II.3 berlangsung sangat cepat dalam orde menit, sedangkan reaksi II.2, II.4 dan II.5 berlangsung lambat bisa dalam orde minggu. Oleh karena itu pengerasan semen yang maksimal bisa mencapai waktu 28 hari Sobelev, K.G., 2002. Karakteristik semen portland meliputi: komposisi kimia, kehalusan butir, waktu ikat, kekuatan tekan, dan angka hidrolistis. Karakteristik semen portland ditunjukkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Karakteristik Semen Portland Sifat-Sifat Nilai Kehalusan: sisa diatas ayakan 0,09 mm Max 10 Waktu ikat Awal Waktu ikat Akhir Min. 45 menit Max 8 jam Kuat Tekan Umur 3 hari Umur 7 hari Min 125 kgcm 2 Min 200 kgcm 2 Angka hidrolistis 0,47 – 0,53 Pemuaian dalam autoclave Max 0,8 . Sumber : Dedy Eka Priyanto, 2008 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Terminologi ekosemen dibentuk dari kata “ekologi” dan “semen”, dimana penelitian ekosemen diawali pada tahun 1992. Para peneliti Jepang yang telah mempelajari dan memproses abu sampah dan endapan air kotor untuk dijadikan bahan pembuat semen Dedy Eka Priyanto,2008. Abu dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa oksida, seperti: CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , dan Fe 2 O 3 yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional. Oleh karena itu, abu hasil insinerasi sampah rumah tangga dapat difungsikan sebagai pengganti batu kapur dan tanah liat pada pembuatan semen konvensional. Sampai saat ini, terdapat dua macam tipe ekosemen berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klor, yaitu: tipe biasa Ordinary dan pengerasan cepat rapid hardening .Dari tabel 2. 3 dan gambar 2. 1, terlihat bahwa ekosemen tipe biasa Ordinary type ecocement memiliki waktu pengikat dan rentang waktu yang lebih lambat dari waktu awal initial sampai akhir final dibandingkan waktu ikat pada tipe rapid hardening ecocement. Tabel 2. 3. Sifat-sifat fisis dari ekosemen Sumber : Anonym, 2006 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 Disamping itu juga dapat mempengaruhi kekuatannya hardening, dimana pada rapid hardening type ecocement memiliki nilai compressive strength yang lebih tinggi. Sedangkan pada high early strength portland cement memiliki waktu setting, rentang waktu dan nilai compressive strength yang lebih tinggi dari ordinary portland cement. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas sama baiknya dengan semen Portland biasa. Tipe ekosemen ini biasanya digunakan sebagai ready mixed concrete. Sedangkan ekosemen tipe fast hardening memiliki kekuatan serta pengerasan yang lebih cepat dibanding semen Portland tipe high-early strength gambar 2.1. Ekosemen tipe fast hardening biasanya digunakan pada blok arsitektur, bahan genteng, pemecah ombak, dan lain sebagainya Dedy Eka Priyanto,2004. Ekosemen tipe fast hardening telah melewati Japanese Industrial Standard JIS. Gambar 2. 1. Perbandingan setting time dari beberapa jenis ekosemen, Sumber : Anonym, 2006 hasil tes fisis menurut JIS R 5201 Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 2. 2. Beton Ekosemen Teknologi beton dan konstruksi berkembang pesat dengan variasi dan jenis tertentu, tetapi dalam aspek kemajuannya perlu diperhatikan dampaknya terhadap lingkungan. Dalam perekayasaan material struktur yang populer adalah beton dengan campuran pasta semen dan agregat yang membentuk batu buatan beton plastis. Beton plastis mengeras karena terjadinya reaksi kimia antara semen dan air yang dikenal dengan istilah hidrolis. Agregat berupa pasir dan kerikil berfungsi sebagai pengisi filler, sedangkan semen sebagai material pengikat binder butir-butir agregat pada campuran beton. Limbah abu sampah merupakan produk hasil insenerasi sampah perkotaan yang jumlahnya dapat berkisar 20 – 25 dari total sampah yang dibakar. Abu insinerator mengandung senyawa-senyawa: 60,1 SiO 2 dan 5 Fe 2 O 3 , merupakan bagian dari senyawa yang dibutuhkan pada semen portland. Abu sampah ini dapat mengurangi pemakaian pasir dan, clay, serta cocok digunakan sebagai bahan pembuat beton. Salah satu jenis limbah lain yang bisa dijadikan bahan konstruksi adalah limbah pertambangan dan sering disebut sebagai tailling. Limbah ini wujudnya berupa pasir dan bebatuan, berwarna abu-abu keperakan, merupakan bagian yang tidak berguna dari proses pengolahan batuan bijih untuk diambil emas, tembaga dan peraknya. Sekelompok peneliti LAPI – ITB I Gede Agung Yudana, 2007, telah membuktikan tailling berpotensi besar dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku beton. Saat ini tim tersebut sedang menguji penggunaan tailling sebagai bahan pembuatan Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 beton pracetak untuk jembatan. Jenis beton baru ini dapat dipakai dalam pembangunan perumahan, seperti: pondasi, balok, dinding hingga bagian lainnya. Penggunaan tailing sebagai bahan baku semen juga sedang dikaji dan apabila dilihat dari unsur-unsur yang ada dalam limbah pertambangan tersebut sudah memenuhi syarat, tinggal menambahkan kapur CaO . Selama ini semen yang dikenal terdiri dari kapur, pasir besi dan tanah liat, tailling berfungsi sebagai pengganti pasir besi dan tanah liat. Kelemahannya, tailling banyak mengandung magnesium yang dapat menyebabkan beton mudah retak. Namun masalah itu dapat diatasi dengan menambahkan resin polimer, seperti selulosa asetat sehingga dapat memperkuat semen. Selain itu, polimer dapat meningkatkan kekuatan juga dapat menetralisir unsur berbahaya dalam limbah itu. Copper Tailling Polymer Modified Concrete CTPMC adalah beton mortar berbahan tailling yang memiliki kuat tekan lebih tinggi dari beton konvensional dan sering disebut sebagai high performance concrete. CTPMC lebih ulet dan memiliki durability ketahanan atau keawetan terhadap asam, basa dan garam lebih baik dari beton konvensional. Beton secara umum tergolong material komposit yang terdiri dari semen sebagai matrik dan agregat sebagai bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat. Agregat dapat berupa agregat halus misalnya pasir dan agregat kasar kerikil. Jenis semen yang digunakan bisa berupa semen portland atau semen sintetis lainnya seperti ekosemen. Dalam pembuatan beton normal digunakan komposisi yaitu perbandingan volume antara agregat terhadap semen adalah 1:1, sedangkan dalam pencampurannya di pergunakan media air. Banyaknya air yang dipergunakan sangat mempengaruhi Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008 kekuatan mekanik dari beton yang dihasilkan, menurut Mulyono 2005 perbandingan antara air terhadap semen Faktor Air Semen atau FAS adalah sekitar 0.25 – 0.55. Pengaruh FAS terhadap kekuatan tekan dari beton ditunjukkan pada gambar 2.2. Kuat Tekan beton, MPa FAS Sumber : Tarun, 2006 Gambar 2.2. Kurva Hubungan Kuat Tekan Beton Terhadap nilai FAS Dari gambar 2.2, menunjukkan bahwa dalam pembuatan beton nilai Faktor Air Semen FAS memberikan pengaruh terhadap nilai kuat tekan beton. Bila semakin besar nilai FAS nya atau penggunaan air dalam pencampuran bahan baku beton semakin banyak maka nilai kuat tekan beton cenderung turun. Neli Susanti : Pembuatan Ekosemen Dari Abu Sampah Dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton, 2009 USU Repository © 2008

2. 3. Karakterisasi