Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Semen-Partikel Terhadap Kualitas Papan Semen Dari Cangkang Kemiri (Aleurites Moluccana Wild)

TINJAUAN PUSTAKA

Botani Tanaman Kemiri
Kemiri (Aleurites moluccana Wild) merupakan salah satu tanaman
tahunan yang termasuk dalam famili Euphorbiaceae (jarak-jarakan). Umur
produktif tanaman mencapai 25-40 tahun. Ketinggian tanaman dapat mencapai 40
meter. Daunnya selalu hijau sepanjang tahun dan menghasilkan buah kemiri yang
merupakan bagian tanaman yang bernilai ekonomis. Daging buahnya kaku dan
mengandung 1-2 biji yang diselimuti oleh kulit biji yang keras. Secara sistematis,
tanaman ini diklasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Spermatophyta

Sub divisi

: Angiospermae

Class

: Dicotyledoneae

Ordo

: Archichlamydae

Familia

: Euphorbiaceae

Genus

: Aleurites

Spesies

: Aleurites moluccana, Wild. (Sunanto, 1994).

Biji kemiri mempunyai kulit biji yang dikenal sebagai tempurung atau
cangkang yang sangat keras. Cangkang kemiri ini beratnya mencapai 65-75% dari
berat biji seluruhnya, dan tebal tempurung 3-5 mm. Permukaan luarnya kasar dan
berlekuk serta berwarna coklat kehitaman. Cangkang kemiri merupakan bagian
buah yang paling keras sehingga untuk mendapatkan inti atau daging buah, maka
tempurungnya harus dipecah (Sunanto, 1994).

10
Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan data dari Departemen Pertanian (2010) bahwa luas areal pada
tahun 2008 dan 2009 adalah 11.626 ha dan 12.243 ha. Produksi kemiri pada tahun
2008 dan 2009 adalah 107.116 dan 114.915 ton dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Luas Areal dan Produksi kemiri tahun 2006-2009
Tahun
Variabel
2006
2007
2008

2009

Luas Areal (ha)

13.947

0

11.626

12.243

Produksi (ton)

99.593

0

107.116

114.915

Sumber: Departemen Pertanian 2010
Papan Semen
Papan semen adalah papan tiruan yang menggunakan semen sebagai
perekatnya sedangkan bahan bakunya dapat berupa partikel kayu atau bahan
berlignoselulosa lainnya. Papan semen mempunyai sifat yang lebih baik
dibanding papan partikel yaitu lebih tahan terhadap jamur, tahan air, dan tahan
api. Papan semen juga lebih tahan terhadap serangan rayap tanah dibanding kayu.
Papan semen juga tidak menghasilkan bahan-bahan kimia berbahaya dan tidak
berpengaruh pada kualitas udara di dalam ruangan (Haygreen & Bowyer 1989).
Papan semen di samping memiliki kelebihan juga memiliki kelemahan
dibanding papan tiruan lainnya antara lain adalah berat dan penggunaannya lebih
terbatas sebagai bahan bangunan. Menurut Moslemi dan Pfister (1987) dalam
Sulastiningsih dan Sutigno (2008) diperlukan waktu yang lama bagi papan semen
untuk benar benar mengeras sebelum mencapai kekuatan yang cukup. Kelemahan
lainnya adalah tidak semua jenis kayu atau bahan berlignoselulosa dapat
digunakan sebagai bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti
gula, tannin,

11
Universitas Sumatera Utara

dan minyak yang dapat mengganggu pengerasan semen dengan bahan baku
tersebut.
Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal
tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek. Pengujiannya dilakukan
berdasarkan uji hidrasi, yaitu mengukur suhu maksimum yang terjadi pada saat
reaksi antara semen, kayu dan air. Bila suhu maksimum lebih dari 41°C termasuk
baik, 36°C–41°C termasuk sedang dan kurang dari 36°C termasuk jelek
(Sulastiningsih dan Sutigno, 2008).
Penentuan kelayakan papan semen sebagai bahan konstruksi bangunan
meliputi beberapa kriteria pengujian. Kualitas papan semen yang dihasilkan dapat
dilihat dari hasil pengujian sifat fisis dan mekanis. Standar uji sifat fisis dan
mekanis papan semen berdasarkan JIS A 5417-1992 disajikan pada Tabel 1.
Tabel 2. Karakteristik sifat fisis dan mekanis papan semen menurut standar
JIS A 5417-1992
No.
Sifat papan semen

1.
Kerapatan (densitas)
2.
Kadar air
3.
Pengembangan tebal
4.
Daya serap air
5.
Keteguhan lentur (MOE)
6.
Keteguhan patah (MOR)
7.
Keteguhan rekat internal
8.
Kuat pegang sekrup
Sumber: JIS 1992

Nilai
> 0,8 g/cm3

63 kg/cm²
-

Semen
Semen adalah hasil industri dari paduan batu kapur/gamping sebagai
bahan utamanya dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya sebagai
bahan campuran, dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk (bulk ). Batu

12
Universitas Sumatera Utara

kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida
(CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung
senyawa silika oksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3), besi oksida (F2O3) dan
magnesium oksida (MgO). Dalam proses produksi semen, bahan baku tersebut
dibakar sampai meleleh. Sebagian bahan digunakan untuk membentuk clinker
(bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen) kemudian
dihancurkan dan ditambah dengan gips (gipsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil
akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40
kg atau 50 kg (Ditjen Bea Cukai, 2000).

Semen disebut perekat hidrolisis, karena daya rekatnya disebabkan oleh
adanya air. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen menentukan
kualitas adukan campuran yang dihasilkan. Pada umumnya jenis semen yang
digunakan untuk bahan bangunan adalah semen portland. Semen portland dibuat
dari hasil pembakaran bahan-bahan dasar yang terdiri atas batu kapur (yang
mengandung CaO), tanah geluh atau serpih (yang mengandung H2O dan SiO2)
dan tambahan bahan lain yang sesuai dengan jenis semen yang diinginkan.
Campuran dari bahan tersebut selanjutnya dibakar pada temperatur tinggi dalam
tanur bakar, dan digiling halus secara mekanik sambil ditambahkan gips tak
terbakar. Hasilnya terbentuk tepung kering yang dikemas dalam kantong semen
(Setiadhi, 2006).
Semen adalah bahan organik yang mengeras pada percampuran dengan air
atau larutan garam. Jenis-jenis semen menurut Badan Pusat Statistik (2000)
adalah:

13
Universitas Sumatera Utara

1. Semen abu atau semen portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebirubiruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium
tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen

ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini
berdasarkan prosentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 (lima)
tipe, yaitu tipe I sd. V.
2. Semen putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu
dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai
filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite
limestone) murni.
3. Semen sumur minyak (oil well cement) adalah semen khusus yang
digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di
darat maupun di lepas pantai.
4. Mixed & fly ash cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan
buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara
yang mengandung amorphous silika, aluminium oksida, besi oksida dan
oksida lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan
sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

Ukuran Partikel
Pada penelitian Armaya (2012), hasil analisis menunjukkan bahwa kuat
pegang skrup (KPS) papan semen dengan ukuran partikel 20 mesh berbeda nyata
dengan papan semen dengan ukuran partikel 40 mesh. Menurut Sibarani (2011)

papan semen dengan ukuran partikel yang lebih besar akan memberikan kekuatan

14
Universitas Sumatera Utara

papan yang besar pula sehingga pada papan semen dengan ukuran partikel 20
mesh nilai KPS-nya lebih tinggi dari pada papan semen dengan ukuran partikel 40
mesh. Berdasarkan standar JIS A 5417- 1992 tidak mensyaratkan besarnya nilai
kuat pegang sekrup papan semen partikel (Sibarani, 2011).
Zhongli dkk (2007) melakukan penelitian tentang sifat fisik particleboard
yang dibuat dari bagian hati (heartwood) kayu Saline eucalyptus dengan pengikat
Polymeric Methane Diphenyl Diisocyanate (PMDI) dan Urea Formaldehyde
(UF). Kayu dihancurkan untuk dibuat tiga ukuran partikel/mesh (10-20, 20-40,
dan 40-60). Dari hasil pengujian diperoleh bahwa particleboard dengan mesh 2040 memiliki nilai Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR), dan
Internal Bond Strength (IB) tertinggi kecuali untuk Tensile Strength (TS).
Partikel-partikel sebesar ini terikat baik oleh resin dan memiliki ikatan erat. Luas
permukaan partikel mesh 40-60 terlalu besar untuk dicakup secara memadai oleh
perekat untuk rasio massa dan partikel perekat yang digunakan. Partikel mesh 1020 terlalu besar dan mengakibatkan kontak yang lemah antara partikel sehingga
pori-pori di antara partikel-partikel bisa dengan mudah dilihat dan tidak semua
partikel terikat dengan baik oleh resin. Particleboard dengan ukuran partikel yang

berbeda menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam penyerapan air dan
thickness swelling. Particleboard partikel mesh 20-40 memiliki penyerapan air
dan thickness swelling terendah, yang konsisten dengan hasil sifat mekanis
(Zhongli dkk, 2007).

15
Universitas Sumatera Utara

Katalisator Magnesium Klorida (MgCl2)
Katalisator adalah suatu bahan yang dapat mempercepat reaksi kimia tanpa
merubah strukturnya. Selain itu, katalisator adalah bahan kimia yang
menyebabkan suatu reaksi kimia dapat berlangsung lebih cepat dan dapat
ditemukan kembali serta tidak berubah di akhir reaksi tersebut. Katalisator
berfungsi untuk meningkatkan daya ikat bahan pengikat terhadap partikel kayu
atau bahan berlignoselulosa agar tercapai suatu ikatan yang optimum dan untuk
mempercepat proses pengerasan (pengeringan) sehingga didapatkan hasil akhir
yang lebih baik. Pemakaian katalisator dimaksudkan untuk mempercepat proses
pengerasan

(pengeringan)

dan

memperkuat

daya

rekat

semen

(Simatupang,1974 dalam Setiadhi, 2006).
Di samping itu beberapa peneliti telah meneliti secara mendalam
penambahan bahan kimia dalam campuran kayu, semen dan air untuk
meningkatkan pengerasan semen. Bahan kimia seperti kalsium klorida (CaCl2),
feri klorida (FeCl3), feri sulfat (Fe2(SO4)3), magnesium klorida (MgCl2), dan
kalsium hidroksida (Ca(OH)2) telah dilaporkan dapat mengurangi hambatan
pengerasan semen dan kayu (Moslemi et al., 1994).
Menurut Kirk-Othmer (1964) mengemukakan bahwa salah satu kegunaan
yang paling penting dari MgCl2, selain dalam pembuatan logam magnesium,
adalah pembuatan semen magnesium oksiklorida, dibuat melalui eksotermik
larutan MgCl2 20% terhadap suatu ramuan magnesia yang didapatkan dari
kalsinasi magnesit dan magnesia yang terdapat dalam larutan garam. Reaksi yang
terjadi:
5 MgO + MgCl2+ 13 H2O5

MgO MgCl2. 8H2O

16
Universitas Sumatera Utara

Kadar semen
Komposisi semen dan partikel dalam pembuatan papan semen dapat
dilihat dari faktor-faktor yang mempengaruhi sifit fisis dan mekanis pada papan
semen antara lain :
1. Semen. Semen bersifat kuat dan keras apalagi jika terkena air. Makin
banyak kandungan semen dalam suatu bahan maka akan semakin kuat
bahan tersebut.
2. Air. Air berfungsi sebagai media pencampur bahan-bahan. Pemberian air
harus secukupnya karena bila kebanyakan akan encer sedangkan jika
terlalu sedikit akan menyebabkan ketidakhomogenan.
3. Bahan Baku yang digunakan (Moelemi dan Pfister, 1987).
Faktor yang mempengaruhi pengerasan semen adalah sebagai berikut :
a. Kehalusan (finese)
Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pasta semen, kualitas
semen baik ketika butirannya makin halus, dan luas permukaan yang dapat
dihidrasi semakin luas sehingga banyak gel semen yang terbentuk pada umur
muda, maka kekuatan awal yang dicapai akan lebih tinggi.
b. Waktu pengikat semen
Pada proses ini terjadi reaksi kimia antara semen dan air supaya proses
tersebut berlangsung dengan sempurna. Batas waktu pengikatan terbagi dua yaitu
waktu ikat awal (45 menit) yaitu waktu yang diperlukan pasta semen untuk mulai
pengikatan dan waktu akhir, yaitu waktu yang diperlukan semen untuk mengikat
sempurna pada umumnya dalam waktu 480 menit.

17
Universitas Sumatera Utara

c. Panas hidrasi
Ketika semen dan air bereaksi timbul panas, panas ini dinamakan panas
hidrasi, semakin tinggi panas hidrasi dari semen maka dapat mengakibatkan
keretakan pada beton dan reaksi dari komponen dasar semen membentuk
komponen lain.
d. Faktor air semen (FAS)
Aspek lain yang besar pengaruhnya terhadap pembentukan panas hidrasi
adalah faktor air semen. Faktor air semen (FAS) perbandingan antara berat air dan
berat semen, dapat dihitung dengan rumus:
FAS = berat air / berat semen
Faktor air semen yang rendah (kadar air sedikit) menyebabkan air diantara
bagian-bagian semen sedikit, sehingga jarak antara butiran semen pendek. Semen
dapat mengikat air semen sekitar 40% dari beratnya, dengan kata lain air sebanyak
0,4 kali semen telah cukup untuk membentuk seluruh semen berhidrasi
(Sibarani,2011).

18
Universitas Sumatera Utara