Pengaruh Akibat Adanya Bahan Substitusi Abu Cangkang Telur Sebagai Tambahan Semen dan Kerak Boiler Sebagai Substitusi Pasir
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Telur
Telur merupakan suatu proses reproduksi pada sebagian hewan. Menurut
ukuran telur juga berbagai macam, mulai dari ukuran kecil, sedang,dan besar.
Telur dengan ukuran kecil pada umumnya dihasilkan oleh ikan. Telur dengan
ukuran sedang seperti telur katak, buaya, ayam. Namun ada juga dengan ukuran
yang lebih besar, pada umumnya dijumpai pada telur burung unta.
Telur adalah salah satu bahan makanan hewani yang dikonsumsi selain
daging, ikan dan susu. Umumnya telur yang dikonsumsi berasal dari jenis-jenis
unggas, seperti ayam, bebek, dan angsa. Telur merupakan bahan makanan yang
sangat akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Telur sebagai sumber protein
mempunyai banyak keunggulan antara lain, kandungan asam amino paling
lengkap dibandingkan bahan makanan lain seperti ikan, daging, ayam, tahu,
tempe, dll. Telur mempunyai citarasa yang enak sehingga digemari oleh banyak
orang. Telur juga berfungsi dalam aneka ragam pengolahan bahan makanan.
Selain itu, telur termasuk bahan makanan sumber protein yang relatif murah dan
mudah ditemukan. Hampir semua orang membutuhkan telur (Mietha, 2008).
Telur terdiri dari beberapa bagian utama penyusun yaitu cangkang telur,
putih telur (albumen) dan kuning telur. Pada telur juga ada mengandung air,
protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dan mineral.
8
Universitas Sumatera Utara
Telur Ayam
Komposisi
Telur Itik
Putih
Kuning
Telur
Putih
Kuning
Telur
Telur
Telur
Utuh
Telur
Telur
Utuh
Air (%)
88.57
48.50
73.70
88.00
47.00
70.60
Protein (%)
10.30
16.15
13.00
11.00
17.00
13.10
Lemak (%)
0.03
34.65
11.59
0.00
35.00
14.30
Karbohidrat (%)
0.65
0.60
0.65
0.80
0.80
0.80
Abu (%)
0.55
1.10
0.90
0.80
1.20
1.00
Sumber : Winarno dan Koswara, 2002
Tabel 2.1 Komposisi Telur Ayam dan Itik
2.1.1
Cangkang Telur
Cangkang telur sama halnya dengan kulit pada makhluk hidup yang
berfungsi melindungi telur ataupun bagian dalamnya dari kerusakan ataupun
gangguan luar lainnya.
Bila dilihat dengan mikroskop maka kulit telur terdiri dari 4 lapisan yaitu:
1. Lapisan kutikula
Lapisan kutikula merupakan protein transparan yang melapisi permukaan kulit
telur. Lapisan ini melapisi pori-pori pada kulit telur, tetapi sifatnya masih dapat
dilalui gas sehingga keluarnya uap air dan gas CO2 masih dapat terjadi.
2. Lapisan busa
Lapisan ini merupakan bagian terbesar dari lapisan kulit telur. Lapisan ini
terdiri dari protein dan lapisan kapur yang terdiri dari kalsium karbonat,
kalsium fosfat, magnesium karbonat dan magnesium fosfat.
9
Universitas Sumatera Utara
3. Lapisan mamilary
Lapisan ini merupakan lapisan ketiga dari kulit telur yang terdiri dari lapisan
yang berbentuk kerucut dengan penampang bulat atau lonjong. Lapisan ini
sangat tipis dan terdiri dari anyaman protein dan mineral.
4. Lapisan membrana
Merupakan bagian lapisan kulit telur yang terdalam. Terdiri dari dua lapisan
selaput yang menyelubungi seluruh isi telur. Tebalnya lebih kurang 65 mikron
(Nasution, 1997).
Komposisi kimia dari kulit telur terdiri dari protein 1,71%, lemak 0,36%,
air 0,93%, serat kasar 16,21%, abu 71,34% (Nasution, 1997). Berdasarkan hasil
penelitian, serbuk kulit telur ayam mengandung kalsium sebesar 401±7,2 gram
atau sekitar 39% kalsium, dalam bentuk kalsium karbonat. Terdapat pula
strontium sebesar 372±161μg, zat-zat beracun seperti Pb, Al, Cd, dan Hg terdapat
dalam jumlah kecil, begitu pula dengan V, B, Fe, Zn, P, Mg, N, F, Se, Cu, dan Cr
(Schaafsma, 2000).
Hasil
No
Parameter
Metode
(%)
1.
SiO2
0.6574
Gravimetri
2.
Fe2O3
0.00017
Spektrofotometri
3.
Al2O3
4.90541
Gravimetri
4.
CaO
0.2885
Titrimetri
Sumber : Hasil Penelitian
10
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Kandungan Kimia Cangkang telur
2.2
Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan tanaman yang biasanya kita jumpai banyak di
daerah tropis. Habitat awal tanaman kelapa sawit ini berasal dari daerah semak
berlukar. Tanaman kelapa sawit merupakan industry kecil penghasil minyak
masak, minyak industry ataupun bahan bakar. bila dilihat dari segi biologis,
tanaman kelapa sawit merupakan tumbuhan yang berkeping satu. Akar tanaman
ini berakar serabut yang mengarah kebawah dan ada yang kesamping dengan
sebagian mengarah ke samping atas untuk membantuh proses aerasi.
Menurut Sunarko (2009) kelapa sawit berkembang biak dengan biji dan
akan berkecambah untuk selanjutnya tumbuh menjadi tanaman. Susunan buah
kelapa sawit dari lapisan luar sebagai berikut :
1) kulit buah yang licin dan keras (epicarp/eksocarp),
2) daging buah (mesocarp) terdiri atas susunan serabut (fibre) dan mengandung
minyak,
3) kulit biji (cangkang/tempurung), berwarna hitam dan keras (endocarp),
4) daging biji (mesoperm), berwarna putih dan mengandung minyak
5) lembaga (embrio). Lembaga yang keluar dari kulit biji akan berkembang ke dua
arah :
(1) arah tegak lurus ke atas (fototrophy), disebut plumula yang selanjutnya
akan menjadi batang dan daun kelapa sawit,
11
Universitas Sumatera Utara
(2) Arah tegak lurus ke bawah (geotrophy), disebut radikula yang selanjutnya
akan menjadi akar.
Sumber: Ari Edoyanto, 2011.Morphologi Penampang Kelapa Sawit (online)
Gambar 2.1. Penampang Kelapa sawit
Kelapa sawit disebut juga tanaman yang memiliki bunga berumah satu,
dimana bunga jantan dan betina terpisah namun pada satu induk tanaman yang
sama. Namun bunga jantan dan bunga betina tidak bisa melakukan penyerbukan
sendiri karena proses pematangan kedua bunga memiliki waktu yang berbeda.
Penyerbukan tanaman ini biasanya dibantu dengan hewan seperti kumbang.
Pada proses pengolahan kelapa sawit, pada umumnya pabrik kelapa sawit
menghasilkan 3 jenis limbah yang sangat berbahaya bagi kelangsungan makhluk
hidup disekitar pabrik, jika dibuang secara langsung ke pemukiman. Adapun 3
jenis limbah ini seperti limbah padat, limbah cair dan limbah gas.
Limbah padat yang dihasilkan antara lain tandan kosong, cangkang/fiber,
abu boiler, solid decanter, sampah loading ramp dan shell. Sedangkan limbah cair
yang dihasilkan dari kegiatan industri pengolahan minyak kelapa sawit merupakan
sisa dari proses pembuatan minyak kelapa sawit yang berbentuk cair. Air limbah
12
Universitas Sumatera Utara
hasil samping dari pengolahan kelapa sawit sangat banyak mengandung bahan
organic dan dapat mencemari lingkungan bila langsung dibuang ke perairan
(Pardamean, 2014).
2.2.1 Cangkang Kelapa Sawit
Menurut Sastrosayono (2003), varietas tanaman kelapa sawit dapat
dibedakan berdasarkan tebal cangkang/tempurung dan daging buah, serta warna
kulit buahnya. Berdasarkan ketebalan cangkang/tempurung dan daging buah
varietas kelapa sawit dibedakan :
a.Dura
Varietas ini memiliki tempurung yang cukup tebal yaitu antara 2 - 8 mm dan tidak
terdapat lingkaran sabut pada bagian luar cangkang. Daging buah relatif tipis yaitu
35 – 50% terhadap buah, kernel (daging biji) lebih besar dengan kandungan
minyak sedikit.
b.Pisifera
Ketebalan cangkang sangat tipis, bahkan hampir tidak ada tetapi daging buahnya
tebal, lebih tebal dari buah dura.Daging biji sangat tipis, tidak dapat diperbanyak
tanpa menyilangkan dengan jenis lain dan dipakai sebagai pohon induk jantan.
c.Tenera
Berdasarkan tebal tipisnya cangkang sebagai faktor homozygote tunggal yaitu
Dura bercangkang tebal jika dikawinkan dengan Pisifera bercangkang tipis maka
akan menghasilkan varietas baru yaitu Tenera.
13
Universitas Sumatera Utara
Sumber :Ari Edoyanto, 2011.Morphologi Penampang Kelapa Sawit (online)
Gambar 2.2 Perbedaan Ketebalan Cangkang dan Buahnya
2.2.2 Fiber Kelapa Sawit
Dried Decanter Solid atau sering disebut dengan solid merupakan limbah
padat pabrik kelapa sawit. Solid sebenarnya berasal dari mesocarp atau serabut
berondolan sawit yang telah mengalami pengolahan di pabrik kelapa sawit.
Rata - rata 1 ton solid mengandung unsur hara sebanding dengan :
10,3 kg Urea
3,3 kg TSP
6,1 kg MOP
4,5 kg Kieserit
Kandungan hara tersebut hampir sama dengan janjangan kosong, akan tetapi
kandungan MOP pada solid lebih rendah (Pahan, 2012).
Namun panas yang didapat dari hasil pembakaran serabut ini lebih kecil
apabila dibandingkan dengan cangkang kelapa sawit. Oleh sebab itu,
perbandingan penggunaan serabut ini lebih sedikit daripada cangkangnya sebab
sifat dari serabut ini mudah terbakar dan menjadi abu. Dalam perbandingan yang
sedemikian, jika penggunaan serabut terlalu banyak maka akan berdampak buruk
pada proses pembakaran karena dapat menghambat proses perambatan panas pada
14
Universitas Sumatera Utara
pipa water wall, akibat abu hasil pembakaran beterbangan dalam ruang dapur dan
menutupi pipa water wall, disamping mempersulit pembuangan dari pintu
ekspansion door (Pintu keluar untuk abu dan arang) akibat terjadinya penumpukan
yang berlebihan.
2.2.3 Abu Kerak Boiler
Pada proses pembakaran bahan bakar boiler, ada 2 jenis limbah yang
dihasilkan yaitu:
1) Fly Ash
2) Bottom Ash
Perbedaan kedua jenis limbah ini hanya bentuk dan ukuran. Pada fly ash ukuran
partikel lebih kecil bila dibandingkan dengan bottom ash. Fly ash biasanya
terbawa keluar akibat adanya panas yang tinggi dan tekanan yang tinggi juga
dalam tungku pembakar tersebut. Fly ash ini yang keluar dan terkumpul pada dust
collector. Bottom ash yang berukuran lebih besar ini terkumpul di bawah tungku
dan mengeras.
Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit adalah abu yang telah mengalami
proses penggilingan dari kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat buah
pada suhu 500 – 700°C pada dapur tungku boiler yang dimanfaatkan untuk
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).Dari pembakaran tersebut akan
menghasikan ± 3 - 5 ton/minggu kerak boiler.
Menurut Pordinan, (2008:16) “Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit
merupakan biomas dengan kandungan silika (SiO2) yang potensial dimanfaatkan.
Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan kerak yang keras berwarna
15
Universitas Sumatera Utara
putih keabuan akibat pembakaran dengan suhu yang tinggi dengan kandungan
silika 89,9105 %”.
Menurut pengamatan penulis pemilihan abu kerak boiler cangkang kelapa
sawit sebagai bahan tambahan semen pada mortar, yaitu :
1) Pengadaannya cukup mudah dan murah sehingga bila ditinjau dari segi
ekonomis akan lebih menguntungkan;
2) Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sisa pembakaran dari Pabrik
Kelapa Sawit cukup melimpah;
3) Pemilihan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sebagai campuran
semen yang memiliki Silica (SiO2) cukup tinggi merupakan pengikat
agregat yang baik. Pordinan, (2008:16)
Hasil
No
Parameter
Metode
(%)
1.
SiO2
88.4055
Gravimetric
2.
Al2O3
1.1168
Gravimetric
3.
Fe2O3
0.0001
Spektrofotometri
4.
CaO
0.3526
Titrimetri
Sumber : Hasil Penelitian
Tabel 2.3 Kandungan Kimia Kerak Boiler
2.3
Semen Portland
Semen berasal dari bahasa latin “cementum”, dimana kata ini mula-mula
dipakai oleh bangsa Roma yang berarti bahan atau ramuan pengikat, dengan kata
lain semen dapat didefinisikan adalah suatu bahan perekat yang berbentuk serbuk
16
Universitas Sumatera Utara
halus, bila ditambah air akan terjadi reaksi hidrasi sehingga dapat mengeras dan
digunakan sebagai pengikat (mineral glue). Pada mulanya semen digunakan
orang-orang Mesir Kuno untuk membangun piramida yaitu sejak abad ke-5
dimana batu batanya satu sama lain terikat kuat dan tahan terhadap cuaca selama
berabad-abad. Bahan pengikat ini ditemukan sejak manusia mengenal api karena
mereka membuat api di gua-gua dan bila api kena atap gua maka akan rontok
berbentuk serbuk. Serbuk ini bila kena hujan menjadi keras dan mengikat batubatuan disekitarnya dan dikenal orang sebagai batu Masonrym (Rahadja, 1990).
Semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan
dengan klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya
mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan, yang
digiling bersama-sama bahan utamanya. Bahan utama penyusun semen adalah
kapur (CaO), silica (SiO2), dan alumina (Al2O3). (ASTM C-150)
Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air
mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu
kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang
dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO),
silikat (SiO2), alumunia (Al2O3), ferro oksida (Fe2O3),magnesit (MgO), serta
oksida lain dalam jumlah kecil (Rahadja, 1990).
Massa jenis semen yang diisyaratkan oleh ASTM adalah 3,15 gr/cm 3, pada
kenyataannya massa jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,03 gr/cm 3
sampai 3,25 gr/cm3. Variasi ini akan berpengaruh proporsi campuran semen
17
Universitas Sumatera Utara
dalam campuran. Pengujian massa jenis ini dapat dilakukan menggunakan Le
Chatelier Flask (Rahadja, 1990).
Oksida
%
Kapur (CaO)
60 - 65
Silika (SiO2)
17 - 25
alumunia (Al2O3)
3-8
ferro oksida (Fe2O3)
0.5 - 6
magnesit (MgO)
0.5 – 4
Sulfur (SO3)
1-2
Soda/potash (Na2O + K2O)
0.5 – 1
Sumber: Tjokrodimuljo (1992)
Tabel 2.4 Kandungan Bahan-Bahan Kimia Dalam Bahan Baku Semen
2.3.1
Jenis-Jenis Semen Portland
Ditinjau dari penggunaannya, menurut ASTM semen portland dapat
dibedakan menjadi lima, yaitu :
1) Tipe I – semen portland jenis umum (normal portland cement)
Yaitu jenis semen portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton
secara umum yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus.
2) Tipe II - semen jenis umum dengan perubahan-perubahan (modified
portland cement)
Semen ini memiliki panas hidrasi yang lebih rendah dan keluarnya panas
lebih lambat daripada semen jenis I. Jenis ini digunakan untuk bangunanbangunan tebal, seperti pilar dengan ukuran besar, tumpuan dan dinding
penahan tanah yang tebal. Panas hidrasi yang agak rendah dapat
mengurangi terjadinya retak-retak pengerasan. Jenis ini juga digunakan
18
Universitas Sumatera Utara
untuk bangunan-bangunan drainase di tempat yang memiliki konsentrasi
sulfat agak tinggi.
3) Tipe III – semen portland dengan kekuatan awal tinggi (high early strength
portland cement)
Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat, sehingga dapat
digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan
atau yang acuannya perlu segera dilepas. Selain itu juga dapat
dipergunakan pada daerah yang memiliki temperatur rendah, terutama
pada daerah yang mempunyai musim dingin
4) Tipe IV – semen portland dengan panas hidrasi yang rendah (low heat
portland cement)
Jenis ini merupakan jenis khusus untuk penggunaan yang memerlukan
panas hidrasi serendah-rendahnya. Kekuatannya tumbuh lambat. Jenis ini
digunakan untuk bangunan beton massa seperti bendungan-bendungan
gravitasi besar.
5) Tipe V – semen portland tahan sulfat (sulfate resisting portland cement).
Jenis ini merupakan jenis khusus yang maksudnya hanya untuk
penggunaan pada bangunan-bangunan yang kena sulfat, seperti di tanah
atau air yang tinggi kadar alkalinya. Pengerasan berjalan lebih lambat
daripada semen portland biasa. (Wuryati S. dan Candra R.,2001)
19
Universitas Sumatera Utara
2.3.2
Sifat dan Karakteristik Semen Portland
Semen yang satu dengan yang lainnya dapat dibedakan berdasarkan
susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Sifat-sifat semen Portland dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan kimia.
Sifat-sifat Fisika Semen Portland
1. Kehalusan butir
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan
(setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Sebaliknya,
semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan
awal tinggi. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi bleeding atau
naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton menyusut lebih
banyak dan mempermudah terjadinya retak dan susut.
2. Kemulusan
Kemulusan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari
kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan
untuk mempertahankan volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta
semen
disebabkan
oleh terlalu
banyaknya
jumlah
kapur
bebas
yang
pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat di dalam campuran
tersebut.
3. Waktu Pengikatan
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras terhitung
mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen
20
Universitas Sumatera Utara
cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua
yaitu:
a. Waktu ikat awal
yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen
hingga hilangnya sifat keplastisan.
b. Waktu ikat akhir
yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.
Waktu pengikatan diukur dengan alat vicat atau Gillmore. Dengan demikian dapat
ditentukan apakah pasta semen itu cukup lama berada dalam keadaan plastis
sampai beton bersangkutan dapat dituang atau dicor.
Menurut SII 0013 – 1977 pada semen portland biasa, waktu ikat awal
minimal 60 menit, sedang waktu ikat akhirnya maksimum 8 jam. (Tjokrodimulyo,
K. 1996).
4. Perubahan Volume
Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran
yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan
kemampuan
untuk
mempertahankan volume
setelah pengikatan
terjadi.
Ketidakkekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya kapur bebas yang
pembakaran semen tidak sempurna. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian
menimbulkan gaya-gaya ekspansi.
21
Universitas Sumatera Utara
5. Kepadatan (Density)
Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3,15 Mg/m 3. Pada
kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,05 –3,25
Mg/m3. Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran.
6. Konsistensi
Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat
pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton
mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara semen dan air
serta aspek bahan semen.
7. Panas Hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan
air. Jumlah panas yang dikeluarkan terutama bergantung pada susunan kimia,
kehalusan butiran semen, serta suhu pada waktu dilaksanakan perawatan. Dalam
pelaksanaan,
perkembangan
panas
ini
dapat
mengakibatkan
masalah
yaknitimbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh Karena itu, perlu dilakukan
pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
8. Kekuatan Tekan
Kekutan semen portland ditentukan dengan menekan benda uji semen
sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir silika
dengan perbandingan tertentu kemudian dibentuk menjadi kubus atau silinder.
Setelah dirawat dalam jangka waktu tertentu benda uji ditekan sampai hancur
untuk memperoleh gambaran dari perkembangan kekuatan semen portland yang
sedang diuji.
22
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat Kimia Semen Portland
1. Senyawa Kimia
Nilai
Penyemenan
Kecepatan Reaksi
Pelepasan Panas Hidrasi
Sumber : Tri Mulyono. 2004
Trikalsium
Silikat
3CaO.SiO2
atau C3S
Dikalsium
Silikat
2CaO.SiO2
atau C2S
Trikalsium
Aluminat
4CaO.Al2O3
atau C3A
Tetrakalsium
Aluminoferfrit
4CaO.Al2O3Fe2O3
Baik
Sedang
Sedang
Baik
Lambat
Sedikit
Buruk
Cepat
Banyak
Buruk
Lambat
Sedikit
Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland
Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama yang menyusun semen
portland yaitu:
-Trikalsium Silikat (C3S)
-Dikalsium Silikat (C2S)
-Trikalsium Aluminat (C3A)
-Tetrakalsium Aluminoferrit (C4AF)
2. Kesegaran Semen
Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran dilakukan pada semen
dengan suhu 900 – 1000 ºC. Kehilangan berat ini terjadi karena kelembaban yang
menyebabkan rehidrasi dan karbonisasi dalam bentuk kapur bebas atau
magnesium yang menguap. Kehilangan berat semen ini merupakan ukuran dari
kesegaran semen. Dalam keadaan normal akan terjadi kehilangan berat sekitar 2%
(batas maksimum 4%).
23
Universitas Sumatera Utara
3. Sisa yang Tidak Larut
Sisa bahan yang tidak habis bereaksi adalah sisa bahan tidak aktif yang
terdapat pada semen. Semakin sedikit sisa bahan ini, semakin baik kualitas semen.
Jumlah maksimum tidak larut yang dipersyaratkan adalah 0,85%.
4. Panas Hidrasi Semen
Proses hidrasi terjadi dengan arah kedalam dan keluar. Maksudnya, hasil
mengendap di bagian luar, semen yang bagian dalamnya terhidrasi secara
bertahap akan terhidrasi sehingga volumenya mengecil (susut). Selama proses
hidrasi berlangsung, akan keluar panas yang dinamakan panas hidrasi. Pasta
semen yang telah mengeras memiliki struktur berpori dengan ukuran yang sangat
kecil dan bervariasi. Setelah proses hidrasi berlangsung, endapan pada permukaan
butiran semen akan menyebabkan difusi air ke bagian dalam yang belum
terhidrasi semakin sulit.
5. Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen
Banyaknya air yang dipakai selama proses hidrasi akan mempengaruhi
karakteristik kekuatan beton. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk
proses hidrasi tersebut adalah sekitar 25% dari berat semen. Jika air yang
digunakan kurang dari 25%, maka kelecekan atau kemudahan dalam mengerjakan
tidak akan tercapai. Beton yang memiliki workability baik didefenisikan sebagai
beton yang dapat dengan mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan dan
dapat dengan mudah dibentuk. Kekuatan beton akan turun jika air yang
ditambahkan ke dalam campuran semakin banyak. Karena itu penambahan air
harus dilakukan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum yang tercantum
24
Universitas Sumatera Utara
dalam rencana tercapai. Faktor Air Semen (FAS) atau Water Cement Ratio
(WCR) adalah berat air dibagi dengan berat semen. Fas yang rendah
menyebabkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak
antar butiran -butiran semen menjadi kecil.
Agar semen tetap memenuhi syarat meskipun disimpan dalam waktu lama,
cara penyimpanan semen perlu diperhatikan. Semen harus terbebas dari bahan
kotoran dari luar, semen dalam kantong harus disimpan dalam gudang tertutup,
terhindar dari basah dan lembab dan tidak bercampur dengan bahan lain. Urutan
penyimpanan harus diatur sehingga semen yang lebih dahulu masuk gudang
terpakai lebih dahulu.
2.4
Agregat
Agregat adalah bahan-bahan campuran beton yang saling diikat oleh
perekat semen ( CUR 2,1993 ).Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa
sehingga seluruh massa beton dapat berfungsi sebagai benda yang utuh, homogen,
dan rapat, dimana agregat yang berukuan kecil befungsi sebagai pengisi celah
yang ada diantara agregat berukuran besar. ( Nawy, 1998 ).
Dalam SK SNI T-15-1991-03, agregat didefinisikan sebagai material
granular misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku besi yang dipakai
bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton semen
hidrolik atau adukan. Kandungan agregat dalam suatu campuran beton biasanya
sangat tinggi, komposisinya dapat mencapai 60% - 70% dari berat campuran
beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai bahan pengisi, tetapi karena
komposisinya yang cukup besar, maka peran agregat menjadi sangat penting.
25
Universitas Sumatera Utara
Karena itu karakteristik dari agregat perlu dipelajari dengan baik, sebab agregat
dapat menentukan sifat mortar atau beton yang akan dihasilkan. (Tri Mulyono,
2004)
Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih
kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan
untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul$tanggul
penahan tanah, bendungan, dan lainnya. Agregat halus biasanya dinamakan pasir
dan agregat kasar dinamakan kerikil, spilit, batu pecah, kricak dan lainnya
(Nugraha, P., 2007).
Penggunaan agregat dalam beton adalah untuk :
1.Menghemat penggunaan semen portland
2.Menghasilkan kekuatan yang besar pada beton.
3.Mengurangi susut pengerasan beton.
4.Mencapai susunan beton yang padat. Dengan gradasi yang baik, maka akan
didapatkan beton yang padat.
5.Mengontrol workabilitas beton. Dengan gradasi agregat yang baik (gradasi
menerus), maka akan didapatkan beton yang mudah dikerjakan.
(Wuryati S. dan Candra R.,2001)
2.4.1
Agregat Halus
Menurut peraturan SK-SNI-T-15-1990-03 kekasaran pasir dibagi menjadi
empat kelompok menurut gradasinya, yaitu pasir halus, agak halus, agak kasar
dan kasar. Pasir yang digunakan dalam adukan beton harus memenuhi syarat
sebagai berikut:
26
Universitas Sumatera Utara
1. Pasir harus terdiri dari butir-butir tajam dan keras. Hal ini dikarenakan
dengan adanya bentuk pasir yang tajam, maka kaitan antar agregat akan
lebih baik, sedangkan sifat keras untuk menghasilkan beton yang keras
pula.
2. Butirnya harus bersifat kekal. Sifat kekal ini berarti pasir tidak mudah
hancur oleh pengaruh cuaca, sehingga beton yang dihasilkan juga tahan
terhadap pengaruh cuaca.
3. Pasir tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% dari berat kering
pasir, lumpur yang ada akan menghalangi ikatan antara pasir dan pasta
semen, jika konsentrasi lumpur tinggi maka beton yang dihasilkan akan
berkualitas rendah.
4. Pasir tidak boleh mengandung bahan organik terlalu banyak.
5. Gradasinya harus memenuhi syarat seperti berikut ini:
Persen Bahan Butiran yang Lewat Ayakan
Lubang Ayakan
(mm)
Daerah I
Daerah II
Daerah III
Daerah IV
10
100
100
100
100
4,8
90 – 100
90 – 100
90 – 100
95 – 100
2,4
60 – 95
75 – 100
85 – 100
95 – 100
1,2
30 – 70
55 – 90
75 – 100
90 – 100
0,6
15 – 34
35 – 59
60 – 79
80 – 100
0,3
5 – 20
8 – 30
12 – 40
15 – 50
0 - 10
0 – 10
0 - 10
0 – 15
0,15
27
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007
Tabel 2.6 Gradasi Pasir
Keterangan:
Daerah I : Pasir kasar
Daerah III : Pasir agak halus
Daerah II : Pasir agak kasar
Daerah IV : Pasir halus
Agregat halus biasanya merupakan pasir yang berasal dari disintegrasi
alami batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan
mempunyai ukuran terbesar 4,8 mm. Pasir alam dapat digolongkan menjadi 3
(tiga) macam (Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007), yaitu:
1. Pasir galian.
Pasir ini diperoleh lansung dari permukaan tanah atau dengan cara menggali.
Bentuk pasir ini biasanya tajam, bersudut, berpori dan bebas dari kandungan
garam walaupun biasanya harus dibersihkan dari kotoran
tanah dengan jalan dicuci terlebih dahulu.
2. Pasir sungai.
Pasir ini diperoleh langsung dari dasar sungai, yang pada umumnya
Berbutir halus, bulat-bulat akibat proses gesekan. Daya lekatan antar butiran agak
kurang karena bentuk butiran yang bulat.
3. Pasir laut.
Pasir laut adalah pasir yang diambil dari pantai. Butir-butirnya halus dan bulat
karena gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang jelek karena mengandung banyak
28
Universitas Sumatera Utara
garam. Garam ini menyerap kandungan air dari udara dan mengakibatkan pasir
selalu agak basah serta menyebabkan pengembangan volume bila dipakai pada
bangunan. Selain dari garam ini mengakibatkan korosi terhadap struktur beton,
oleh karena itu pasir laut sebaiknya tidak dipakai.
2.4.2
Agregat Kasar
Berdasarkan berat jenisnya, agregat kasar dibedakan menjadi 3 (tiga)
golongan (Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007), yaitu:
1. Agregat normal
Agregat normal adalah agregat yang berat jenisnya antara 2,5 - 2,7 gr/cm3.Agregat
ini biasanya berasal dari agregat basalt, granit, kuarsa dan sebagainya. Beton yang
dihasilkan mempunyai berat jenis sekitar 2,3 gr/cm3.
2. Agregat berat
Agregat berat adalah agregat yang mempunyai berat jenis lebih dari 2,8 gr/cm3,
misalnya magnetik (FeO4) atau serbuk besi. Beton yang dihasilkan mempunyai
berat jenis tinggi sampai 5 gr/cm 3. Penggunaannya dipakai sebagai pelindung dari
radiasi.
3. Agregat ringan
Agregat ringan adalah agregat yang mempunyai berat jenis kurang dari 2,0 gr/cm3
yang biasanya dibuat untuk beton non struktural atau dinding beton. Kebaikannya
adalah berat sendiri yang rendah sehingga strukturnya ringan dan pondasinya
lebih ringan.
29
Universitas Sumatera Utara
Persen bahan butiran yang lewat ayakan
Lubang Ayakan (mm)
Berat butir maksimum
40 mm
40
20
10
4,8
95 - 100
20 mm
100
30 - 70
95 - 100
10 – 35
25 - 55
0-5
0 - 10
Sumber : Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007
Tabel 2.7 Gradasi Kerikil
2.5
Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan
untuk bereaksi dengan semen serta sebagai bahan pelumas antara butir-butir
agregat agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan(Tjokrodimuljo,1992).
Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi
semen, membasahi agregat, dan memberikan kemudahan dalam pengerjaan beton.
Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air
yang mengandung senyawa-senyawa, yang tercemar garam, minyak, gula, atau
bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan
kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan (Tri
Mulyono, 2004).
Air yang digunakan dalam campuran beton minimal memenuhi
persyaratan sebagai air minum, tetapi tidak berarti air pencampur beton harus
30
Universitas Sumatera Utara
memenuhi persyaratan sebagai air minum. Dalam pemakaian air untuk beton
sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut (Tjokrodimuljo, 1992) :
1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organik) lebih dari 15 gr/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter.
2.6
Beton
Beton didefinisikan sebagai bahan yang diperoleh dengan mencampurkan
agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air tanpa tambahan zat aditif
(PBI, 1971). Tetapi belakangan ini definisi dari beton sudah semakin luas, yaitu
beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan
juga bahan pozzolan, abu terbang, terak dapur tinggi, sulfur, serat dan lain$lain
(Neville dan Brooks, 1987).
Kekuatan beton terletak pada perbandingan jumlah semen dan air, rasio
perbandingan air terhadap semen (W/C ratio) yang semakin kecil akan menambah
kekuatan (compressive strength) beton. Kekuatan beton ditentukan oleh
perbandingan air semen, selama campuran cukup plastis, dapat dikerjakan dan
beton itu dipadatkan sempurna dengan agregat yang baik (Nugraha, P., 2007).
Beton memiliki beberapa faktor keunggulan sehingga pemakaiannya
begitu luas. Sifat keunggulan beton antara lain (Nugraha, P., 2007) :
31
Universitas Sumatera Utara
a. Ketersediaan (availability) material dasar.
Agregat, air dan semen pada umumnya bisa didapat dengan mudah dari lokal
setempat dan harga yang relatif murah.
b. Kekuatan tekan tinggi.
Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk
dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan
konstruksi.
c. Kemudahan untuk digunakan (versatility).
Pengangkutan bahan mudah, karena masing$masing bisa diangkut
secara terpisah. Beton bisa dipakai untuk berbagai struktur, seperti bendungan,
fondasi, jalan, landasan bandar udara,dan pipa.
d. Kemampuan beradaptasi (adaptability)
Beton bersifat monolit, tidak memerlukan sambungan seperti baja. Beton dapat
dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun, misalnya pada struktur cangkang
(shell) maupun bentuk-bentuk khusus 3 dimensi.
e. Kebutuahan pemeliharaan yang minimal.
Secara umum ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat
sehingga tidak perlu dicat, lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.
Di samping segala keunggulan di atas, beton sebagai struktur juga
mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan, yaitu (Nugraha, P.,
2007) :
1. Kuat tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar
2. Beton cenderung retak, karena semennya hidraulis.
32
Universitas Sumatera Utara
3. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m3
4. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
5. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan
6. Daya pantul suara yang besar
7. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena
elastisitasnya yang rendah dari beton
8. Konduktivitas termal beton relatif rendah
2.7
Kemampuan Dikerjakan (workabilitas) Beton
2.7.1 Pengertian Workabilitas
Yang dimaksud dengan workabilitas adalah bahwa bahan-bahan beton
setelah diaduk bersama, menghasilkan adukan yang bersifat sedemikian rupa
sehingga adukan mudah diangkut, dituang / dicetak, dan dipadatkan menurut
tujuan pekerjaannya tanpa terjadi perubahan yang menimbulkan kesukaran atau
penurunan mutu.(Wuryati S. dan Candra R.,2001)
Menurut S. Mindesss, Francis Y. dan D. Darwin(2003) ada beberapa
parameter untuk mengetahui workabilitas beton segar adalah :
1. Compactible, yaitu kemudahan beton untuk dipadatkan dengan baik.
Pemadatan bertujuan untuk mengurangi rongga-rongga udara yang
terjebak di dalam beton sehingga diperoleh susunan yang padat dan
memperkuat ikatan antar partikel beton.
2. Mobilitas, yaitu kemudahan beton untuk mengalir atau dituang dalam
cetakan dan dibentuk. Adukan beton juga harus dapat mengisi ruang di
antara tulangan-tulangan .
33
Universitas Sumatera Utara
3. Stabilitas, yaitu kemampuan beton untuk tetap stabil, homogen selama
pencampuran, serta tidak terjadi segregasi dan bleeding.
Agar diperoleh beton keras yang dengan kualitas yang baik, maka adukan
beton segar harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Mudah dicampur dan diangkut
2. Adukan beton harus seragam atau memenuhi syarat homogenitas
3. Mudah dialirkan dan dibentuk
4. Dapat dipadatkan dengan baik tanpa mengeluarkan banyak tenaga
5. Tidak terjadi segregasi saat penuangan
6. Dapat diselesaikan dengan mudah (finishing), dengan cetok ataupun alat
penghalus permukaan lainnya (S. Mindesss, Francis Y. dan D.
Darwin,2003)
Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan dikerjakan antara lain
(Kardiyono Tjokrodimulyo,2007):
1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. makin banyak air
yang dipakai, makin mudah beton segar itu dikerjakan. Tetapi pemakaian
air juga tidak boleh terlalu berlebihan.
2. Penambahan semen kedalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan
betonnya, karena pasti juga diikuti dengan penambahan air campuran
untuk memperoleh nilai faktor air semen tetap.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil, jika campuran pasir dan kerikil
mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan
beton mudah dikerjakan.
34
Universitas Sumatera Utara
4. Pemakaian butiran yang bulat memudahkan cara pengerjaan.
5. Pemakaian butiran maksimum kerikil yang dipakai berpengaruh terhadap
cara pengerjaan.
6. Cara pemadatan beton menentukan sifat pekerjaan yang berbeda.
7. Selain itu, beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah
kadar udara yang terdapat di dalam beton dan penggunaan bahan tambah
dalam campuran beton.
2.7.2
Segregasi
Segregasi adalah pemisahan agregat kasar dari campuran adukan beton.
Ada dua tipe pemisahan agregat, yaitu pemisahan partikel berat ke dasar beton
segar atau pemisahan agregat kasar dari campuran beton karena penggetaran yang
salah. (S. Mindesss, Francis Y. dan D. Darwin,2003)
Neville (1981) menuliskan bahwa terdapat dua bentuk segregasi beton
segar yaitu partikel yang lebih kasar cenderung memisahkan diri dari partikel
yang lebih halus dan terpisahnya air semen dari adukan.
Menurut Nugraha dan Antoni (2007) ada beberapa faktor yang
menyebabkan segregation yaitu:
1. Ukuran partikel yang lebih besar dari 25mm
2. Berat jenis agregat kasar yang berbeda dengan agregat halus
3. Kurangnya jumlah material halus dalam campuran
4. Bentuk butir yang tidak rata dan tidak bulat
5. Campuran yang terlalu basah atau terlalu kering
35
Universitas Sumatera Utara
2.7.3
Bleeding
Bleeding dapat menyebabkan kelemahan, porositas dan keawetan yang
kurang. Kantung-kantung air terjadi di bawah agregat kasar atau dibawah
tulangan, yang menimbulkan daerah-daerah lemah dan mereduksi ikatan-ikatan.
Jika air menguap sangat cepat akan terjadi retakan-retakan plastis. (S. Mindesss,
Francis Y. dan D. Darwin,2003)
Menurut Mulyono (2003) pemisahan air (bleeding) dapat dikurangi dengan
cara:
1. Memberi lebih banyak semen
2. Menggunakan air sedikit mungkin
3. Menggunakan butir halus lebih banyak
4. Memasukan sedikit udara dalam adukan untuk beton khusus.
2.7.4
Slump Test
Pengukuran dengan tes slump ini bertujuan untuk mengukur tinggi
penurunan adukan beton setelah wadah diangkat. Slump yang tinggi menunjukkan
bahwa adukan beton terlalu cair, begitu juga sebaliknya. Adukan beton yang
mudah dikerjakan atau dituang dan dipadatkan dalam cetakan (acuan), biasanya
mempunyai nilai slump antara 7 sampai 12 cm. Untuk beton yang pemadatannya
dengan alat penggetar, nilai slump 5 cm masih cukup baik untuk dikerjakan. Akan
tetapi jika nilai slumpnya lebih dari 12,5 cm, pemadatan dengan alat getar harus
dihindari karena dapat mengakibatkan terjadinya pemisahan butir (segregasi) dan
bleeding. (Wuryati S. dan Candra R.,2001)
36
Universitas Sumatera Utara
Tes Slump cocok untuk beton segar dengan workabilitas sedang sampai
workabilitas tinggi (25 mm 12,5 mm). Untuk campuran yang terlalu kering,
dengan nilai slump 0, tes slump tidak dapat membedakan beberapa campuran.
Sehingga harus diuji dengan metode yang lain. (ML. Gambir,1986).
37
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Telur
Telur merupakan suatu proses reproduksi pada sebagian hewan. Menurut
ukuran telur juga berbagai macam, mulai dari ukuran kecil, sedang,dan besar.
Telur dengan ukuran kecil pada umumnya dihasilkan oleh ikan. Telur dengan
ukuran sedang seperti telur katak, buaya, ayam. Namun ada juga dengan ukuran
yang lebih besar, pada umumnya dijumpai pada telur burung unta.
Telur adalah salah satu bahan makanan hewani yang dikonsumsi selain
daging, ikan dan susu. Umumnya telur yang dikonsumsi berasal dari jenis-jenis
unggas, seperti ayam, bebek, dan angsa. Telur merupakan bahan makanan yang
sangat akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Telur sebagai sumber protein
mempunyai banyak keunggulan antara lain, kandungan asam amino paling
lengkap dibandingkan bahan makanan lain seperti ikan, daging, ayam, tahu,
tempe, dll. Telur mempunyai citarasa yang enak sehingga digemari oleh banyak
orang. Telur juga berfungsi dalam aneka ragam pengolahan bahan makanan.
Selain itu, telur termasuk bahan makanan sumber protein yang relatif murah dan
mudah ditemukan. Hampir semua orang membutuhkan telur (Mietha, 2008).
Telur terdiri dari beberapa bagian utama penyusun yaitu cangkang telur,
putih telur (albumen) dan kuning telur. Pada telur juga ada mengandung air,
protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dan mineral.
8
Universitas Sumatera Utara
Telur Ayam
Komposisi
Telur Itik
Putih
Kuning
Telur
Putih
Kuning
Telur
Telur
Telur
Utuh
Telur
Telur
Utuh
Air (%)
88.57
48.50
73.70
88.00
47.00
70.60
Protein (%)
10.30
16.15
13.00
11.00
17.00
13.10
Lemak (%)
0.03
34.65
11.59
0.00
35.00
14.30
Karbohidrat (%)
0.65
0.60
0.65
0.80
0.80
0.80
Abu (%)
0.55
1.10
0.90
0.80
1.20
1.00
Sumber : Winarno dan Koswara, 2002
Tabel 2.1 Komposisi Telur Ayam dan Itik
2.1.1
Cangkang Telur
Cangkang telur sama halnya dengan kulit pada makhluk hidup yang
berfungsi melindungi telur ataupun bagian dalamnya dari kerusakan ataupun
gangguan luar lainnya.
Bila dilihat dengan mikroskop maka kulit telur terdiri dari 4 lapisan yaitu:
1. Lapisan kutikula
Lapisan kutikula merupakan protein transparan yang melapisi permukaan kulit
telur. Lapisan ini melapisi pori-pori pada kulit telur, tetapi sifatnya masih dapat
dilalui gas sehingga keluarnya uap air dan gas CO2 masih dapat terjadi.
2. Lapisan busa
Lapisan ini merupakan bagian terbesar dari lapisan kulit telur. Lapisan ini
terdiri dari protein dan lapisan kapur yang terdiri dari kalsium karbonat,
kalsium fosfat, magnesium karbonat dan magnesium fosfat.
9
Universitas Sumatera Utara
3. Lapisan mamilary
Lapisan ini merupakan lapisan ketiga dari kulit telur yang terdiri dari lapisan
yang berbentuk kerucut dengan penampang bulat atau lonjong. Lapisan ini
sangat tipis dan terdiri dari anyaman protein dan mineral.
4. Lapisan membrana
Merupakan bagian lapisan kulit telur yang terdalam. Terdiri dari dua lapisan
selaput yang menyelubungi seluruh isi telur. Tebalnya lebih kurang 65 mikron
(Nasution, 1997).
Komposisi kimia dari kulit telur terdiri dari protein 1,71%, lemak 0,36%,
air 0,93%, serat kasar 16,21%, abu 71,34% (Nasution, 1997). Berdasarkan hasil
penelitian, serbuk kulit telur ayam mengandung kalsium sebesar 401±7,2 gram
atau sekitar 39% kalsium, dalam bentuk kalsium karbonat. Terdapat pula
strontium sebesar 372±161μg, zat-zat beracun seperti Pb, Al, Cd, dan Hg terdapat
dalam jumlah kecil, begitu pula dengan V, B, Fe, Zn, P, Mg, N, F, Se, Cu, dan Cr
(Schaafsma, 2000).
Hasil
No
Parameter
Metode
(%)
1.
SiO2
0.6574
Gravimetri
2.
Fe2O3
0.00017
Spektrofotometri
3.
Al2O3
4.90541
Gravimetri
4.
CaO
0.2885
Titrimetri
Sumber : Hasil Penelitian
10
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Kandungan Kimia Cangkang telur
2.2
Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan tanaman yang biasanya kita jumpai banyak di
daerah tropis. Habitat awal tanaman kelapa sawit ini berasal dari daerah semak
berlukar. Tanaman kelapa sawit merupakan industry kecil penghasil minyak
masak, minyak industry ataupun bahan bakar. bila dilihat dari segi biologis,
tanaman kelapa sawit merupakan tumbuhan yang berkeping satu. Akar tanaman
ini berakar serabut yang mengarah kebawah dan ada yang kesamping dengan
sebagian mengarah ke samping atas untuk membantuh proses aerasi.
Menurut Sunarko (2009) kelapa sawit berkembang biak dengan biji dan
akan berkecambah untuk selanjutnya tumbuh menjadi tanaman. Susunan buah
kelapa sawit dari lapisan luar sebagai berikut :
1) kulit buah yang licin dan keras (epicarp/eksocarp),
2) daging buah (mesocarp) terdiri atas susunan serabut (fibre) dan mengandung
minyak,
3) kulit biji (cangkang/tempurung), berwarna hitam dan keras (endocarp),
4) daging biji (mesoperm), berwarna putih dan mengandung minyak
5) lembaga (embrio). Lembaga yang keluar dari kulit biji akan berkembang ke dua
arah :
(1) arah tegak lurus ke atas (fototrophy), disebut plumula yang selanjutnya
akan menjadi batang dan daun kelapa sawit,
11
Universitas Sumatera Utara
(2) Arah tegak lurus ke bawah (geotrophy), disebut radikula yang selanjutnya
akan menjadi akar.
Sumber: Ari Edoyanto, 2011.Morphologi Penampang Kelapa Sawit (online)
Gambar 2.1. Penampang Kelapa sawit
Kelapa sawit disebut juga tanaman yang memiliki bunga berumah satu,
dimana bunga jantan dan betina terpisah namun pada satu induk tanaman yang
sama. Namun bunga jantan dan bunga betina tidak bisa melakukan penyerbukan
sendiri karena proses pematangan kedua bunga memiliki waktu yang berbeda.
Penyerbukan tanaman ini biasanya dibantu dengan hewan seperti kumbang.
Pada proses pengolahan kelapa sawit, pada umumnya pabrik kelapa sawit
menghasilkan 3 jenis limbah yang sangat berbahaya bagi kelangsungan makhluk
hidup disekitar pabrik, jika dibuang secara langsung ke pemukiman. Adapun 3
jenis limbah ini seperti limbah padat, limbah cair dan limbah gas.
Limbah padat yang dihasilkan antara lain tandan kosong, cangkang/fiber,
abu boiler, solid decanter, sampah loading ramp dan shell. Sedangkan limbah cair
yang dihasilkan dari kegiatan industri pengolahan minyak kelapa sawit merupakan
sisa dari proses pembuatan minyak kelapa sawit yang berbentuk cair. Air limbah
12
Universitas Sumatera Utara
hasil samping dari pengolahan kelapa sawit sangat banyak mengandung bahan
organic dan dapat mencemari lingkungan bila langsung dibuang ke perairan
(Pardamean, 2014).
2.2.1 Cangkang Kelapa Sawit
Menurut Sastrosayono (2003), varietas tanaman kelapa sawit dapat
dibedakan berdasarkan tebal cangkang/tempurung dan daging buah, serta warna
kulit buahnya. Berdasarkan ketebalan cangkang/tempurung dan daging buah
varietas kelapa sawit dibedakan :
a.Dura
Varietas ini memiliki tempurung yang cukup tebal yaitu antara 2 - 8 mm dan tidak
terdapat lingkaran sabut pada bagian luar cangkang. Daging buah relatif tipis yaitu
35 – 50% terhadap buah, kernel (daging biji) lebih besar dengan kandungan
minyak sedikit.
b.Pisifera
Ketebalan cangkang sangat tipis, bahkan hampir tidak ada tetapi daging buahnya
tebal, lebih tebal dari buah dura.Daging biji sangat tipis, tidak dapat diperbanyak
tanpa menyilangkan dengan jenis lain dan dipakai sebagai pohon induk jantan.
c.Tenera
Berdasarkan tebal tipisnya cangkang sebagai faktor homozygote tunggal yaitu
Dura bercangkang tebal jika dikawinkan dengan Pisifera bercangkang tipis maka
akan menghasilkan varietas baru yaitu Tenera.
13
Universitas Sumatera Utara
Sumber :Ari Edoyanto, 2011.Morphologi Penampang Kelapa Sawit (online)
Gambar 2.2 Perbedaan Ketebalan Cangkang dan Buahnya
2.2.2 Fiber Kelapa Sawit
Dried Decanter Solid atau sering disebut dengan solid merupakan limbah
padat pabrik kelapa sawit. Solid sebenarnya berasal dari mesocarp atau serabut
berondolan sawit yang telah mengalami pengolahan di pabrik kelapa sawit.
Rata - rata 1 ton solid mengandung unsur hara sebanding dengan :
10,3 kg Urea
3,3 kg TSP
6,1 kg MOP
4,5 kg Kieserit
Kandungan hara tersebut hampir sama dengan janjangan kosong, akan tetapi
kandungan MOP pada solid lebih rendah (Pahan, 2012).
Namun panas yang didapat dari hasil pembakaran serabut ini lebih kecil
apabila dibandingkan dengan cangkang kelapa sawit. Oleh sebab itu,
perbandingan penggunaan serabut ini lebih sedikit daripada cangkangnya sebab
sifat dari serabut ini mudah terbakar dan menjadi abu. Dalam perbandingan yang
sedemikian, jika penggunaan serabut terlalu banyak maka akan berdampak buruk
pada proses pembakaran karena dapat menghambat proses perambatan panas pada
14
Universitas Sumatera Utara
pipa water wall, akibat abu hasil pembakaran beterbangan dalam ruang dapur dan
menutupi pipa water wall, disamping mempersulit pembuangan dari pintu
ekspansion door (Pintu keluar untuk abu dan arang) akibat terjadinya penumpukan
yang berlebihan.
2.2.3 Abu Kerak Boiler
Pada proses pembakaran bahan bakar boiler, ada 2 jenis limbah yang
dihasilkan yaitu:
1) Fly Ash
2) Bottom Ash
Perbedaan kedua jenis limbah ini hanya bentuk dan ukuran. Pada fly ash ukuran
partikel lebih kecil bila dibandingkan dengan bottom ash. Fly ash biasanya
terbawa keluar akibat adanya panas yang tinggi dan tekanan yang tinggi juga
dalam tungku pembakar tersebut. Fly ash ini yang keluar dan terkumpul pada dust
collector. Bottom ash yang berukuran lebih besar ini terkumpul di bawah tungku
dan mengeras.
Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit adalah abu yang telah mengalami
proses penggilingan dari kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat buah
pada suhu 500 – 700°C pada dapur tungku boiler yang dimanfaatkan untuk
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).Dari pembakaran tersebut akan
menghasikan ± 3 - 5 ton/minggu kerak boiler.
Menurut Pordinan, (2008:16) “Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit
merupakan biomas dengan kandungan silika (SiO2) yang potensial dimanfaatkan.
Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan kerak yang keras berwarna
15
Universitas Sumatera Utara
putih keabuan akibat pembakaran dengan suhu yang tinggi dengan kandungan
silika 89,9105 %”.
Menurut pengamatan penulis pemilihan abu kerak boiler cangkang kelapa
sawit sebagai bahan tambahan semen pada mortar, yaitu :
1) Pengadaannya cukup mudah dan murah sehingga bila ditinjau dari segi
ekonomis akan lebih menguntungkan;
2) Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sisa pembakaran dari Pabrik
Kelapa Sawit cukup melimpah;
3) Pemilihan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sebagai campuran
semen yang memiliki Silica (SiO2) cukup tinggi merupakan pengikat
agregat yang baik. Pordinan, (2008:16)
Hasil
No
Parameter
Metode
(%)
1.
SiO2
88.4055
Gravimetric
2.
Al2O3
1.1168
Gravimetric
3.
Fe2O3
0.0001
Spektrofotometri
4.
CaO
0.3526
Titrimetri
Sumber : Hasil Penelitian
Tabel 2.3 Kandungan Kimia Kerak Boiler
2.3
Semen Portland
Semen berasal dari bahasa latin “cementum”, dimana kata ini mula-mula
dipakai oleh bangsa Roma yang berarti bahan atau ramuan pengikat, dengan kata
lain semen dapat didefinisikan adalah suatu bahan perekat yang berbentuk serbuk
16
Universitas Sumatera Utara
halus, bila ditambah air akan terjadi reaksi hidrasi sehingga dapat mengeras dan
digunakan sebagai pengikat (mineral glue). Pada mulanya semen digunakan
orang-orang Mesir Kuno untuk membangun piramida yaitu sejak abad ke-5
dimana batu batanya satu sama lain terikat kuat dan tahan terhadap cuaca selama
berabad-abad. Bahan pengikat ini ditemukan sejak manusia mengenal api karena
mereka membuat api di gua-gua dan bila api kena atap gua maka akan rontok
berbentuk serbuk. Serbuk ini bila kena hujan menjadi keras dan mengikat batubatuan disekitarnya dan dikenal orang sebagai batu Masonrym (Rahadja, 1990).
Semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan
dengan klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya
mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan, yang
digiling bersama-sama bahan utamanya. Bahan utama penyusun semen adalah
kapur (CaO), silica (SiO2), dan alumina (Al2O3). (ASTM C-150)
Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air
mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu
kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang
dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO),
silikat (SiO2), alumunia (Al2O3), ferro oksida (Fe2O3),magnesit (MgO), serta
oksida lain dalam jumlah kecil (Rahadja, 1990).
Massa jenis semen yang diisyaratkan oleh ASTM adalah 3,15 gr/cm 3, pada
kenyataannya massa jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,03 gr/cm 3
sampai 3,25 gr/cm3. Variasi ini akan berpengaruh proporsi campuran semen
17
Universitas Sumatera Utara
dalam campuran. Pengujian massa jenis ini dapat dilakukan menggunakan Le
Chatelier Flask (Rahadja, 1990).
Oksida
%
Kapur (CaO)
60 - 65
Silika (SiO2)
17 - 25
alumunia (Al2O3)
3-8
ferro oksida (Fe2O3)
0.5 - 6
magnesit (MgO)
0.5 – 4
Sulfur (SO3)
1-2
Soda/potash (Na2O + K2O)
0.5 – 1
Sumber: Tjokrodimuljo (1992)
Tabel 2.4 Kandungan Bahan-Bahan Kimia Dalam Bahan Baku Semen
2.3.1
Jenis-Jenis Semen Portland
Ditinjau dari penggunaannya, menurut ASTM semen portland dapat
dibedakan menjadi lima, yaitu :
1) Tipe I – semen portland jenis umum (normal portland cement)
Yaitu jenis semen portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton
secara umum yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus.
2) Tipe II - semen jenis umum dengan perubahan-perubahan (modified
portland cement)
Semen ini memiliki panas hidrasi yang lebih rendah dan keluarnya panas
lebih lambat daripada semen jenis I. Jenis ini digunakan untuk bangunanbangunan tebal, seperti pilar dengan ukuran besar, tumpuan dan dinding
penahan tanah yang tebal. Panas hidrasi yang agak rendah dapat
mengurangi terjadinya retak-retak pengerasan. Jenis ini juga digunakan
18
Universitas Sumatera Utara
untuk bangunan-bangunan drainase di tempat yang memiliki konsentrasi
sulfat agak tinggi.
3) Tipe III – semen portland dengan kekuatan awal tinggi (high early strength
portland cement)
Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat, sehingga dapat
digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan
atau yang acuannya perlu segera dilepas. Selain itu juga dapat
dipergunakan pada daerah yang memiliki temperatur rendah, terutama
pada daerah yang mempunyai musim dingin
4) Tipe IV – semen portland dengan panas hidrasi yang rendah (low heat
portland cement)
Jenis ini merupakan jenis khusus untuk penggunaan yang memerlukan
panas hidrasi serendah-rendahnya. Kekuatannya tumbuh lambat. Jenis ini
digunakan untuk bangunan beton massa seperti bendungan-bendungan
gravitasi besar.
5) Tipe V – semen portland tahan sulfat (sulfate resisting portland cement).
Jenis ini merupakan jenis khusus yang maksudnya hanya untuk
penggunaan pada bangunan-bangunan yang kena sulfat, seperti di tanah
atau air yang tinggi kadar alkalinya. Pengerasan berjalan lebih lambat
daripada semen portland biasa. (Wuryati S. dan Candra R.,2001)
19
Universitas Sumatera Utara
2.3.2
Sifat dan Karakteristik Semen Portland
Semen yang satu dengan yang lainnya dapat dibedakan berdasarkan
susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Sifat-sifat semen Portland dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan kimia.
Sifat-sifat Fisika Semen Portland
1. Kehalusan butir
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan
(setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Sebaliknya,
semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan
awal tinggi. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi bleeding atau
naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton menyusut lebih
banyak dan mempermudah terjadinya retak dan susut.
2. Kemulusan
Kemulusan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari
kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan
untuk mempertahankan volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta
semen
disebabkan
oleh terlalu
banyaknya
jumlah
kapur
bebas
yang
pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat di dalam campuran
tersebut.
3. Waktu Pengikatan
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras terhitung
mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen
20
Universitas Sumatera Utara
cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua
yaitu:
a. Waktu ikat awal
yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen
hingga hilangnya sifat keplastisan.
b. Waktu ikat akhir
yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.
Waktu pengikatan diukur dengan alat vicat atau Gillmore. Dengan demikian dapat
ditentukan apakah pasta semen itu cukup lama berada dalam keadaan plastis
sampai beton bersangkutan dapat dituang atau dicor.
Menurut SII 0013 – 1977 pada semen portland biasa, waktu ikat awal
minimal 60 menit, sedang waktu ikat akhirnya maksimum 8 jam. (Tjokrodimulyo,
K. 1996).
4. Perubahan Volume
Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran
yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan
kemampuan
untuk
mempertahankan volume
setelah pengikatan
terjadi.
Ketidakkekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya kapur bebas yang
pembakaran semen tidak sempurna. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian
menimbulkan gaya-gaya ekspansi.
21
Universitas Sumatera Utara
5. Kepadatan (Density)
Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3,15 Mg/m 3. Pada
kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,05 –3,25
Mg/m3. Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran.
6. Konsistensi
Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat
pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton
mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara semen dan air
serta aspek bahan semen.
7. Panas Hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan
air. Jumlah panas yang dikeluarkan terutama bergantung pada susunan kimia,
kehalusan butiran semen, serta suhu pada waktu dilaksanakan perawatan. Dalam
pelaksanaan,
perkembangan
panas
ini
dapat
mengakibatkan
masalah
yaknitimbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh Karena itu, perlu dilakukan
pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
8. Kekuatan Tekan
Kekutan semen portland ditentukan dengan menekan benda uji semen
sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir silika
dengan perbandingan tertentu kemudian dibentuk menjadi kubus atau silinder.
Setelah dirawat dalam jangka waktu tertentu benda uji ditekan sampai hancur
untuk memperoleh gambaran dari perkembangan kekuatan semen portland yang
sedang diuji.
22
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat Kimia Semen Portland
1. Senyawa Kimia
Nilai
Penyemenan
Kecepatan Reaksi
Pelepasan Panas Hidrasi
Sumber : Tri Mulyono. 2004
Trikalsium
Silikat
3CaO.SiO2
atau C3S
Dikalsium
Silikat
2CaO.SiO2
atau C2S
Trikalsium
Aluminat
4CaO.Al2O3
atau C3A
Tetrakalsium
Aluminoferfrit
4CaO.Al2O3Fe2O3
Baik
Sedang
Sedang
Baik
Lambat
Sedikit
Buruk
Cepat
Banyak
Buruk
Lambat
Sedikit
Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland
Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama yang menyusun semen
portland yaitu:
-Trikalsium Silikat (C3S)
-Dikalsium Silikat (C2S)
-Trikalsium Aluminat (C3A)
-Tetrakalsium Aluminoferrit (C4AF)
2. Kesegaran Semen
Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran dilakukan pada semen
dengan suhu 900 – 1000 ºC. Kehilangan berat ini terjadi karena kelembaban yang
menyebabkan rehidrasi dan karbonisasi dalam bentuk kapur bebas atau
magnesium yang menguap. Kehilangan berat semen ini merupakan ukuran dari
kesegaran semen. Dalam keadaan normal akan terjadi kehilangan berat sekitar 2%
(batas maksimum 4%).
23
Universitas Sumatera Utara
3. Sisa yang Tidak Larut
Sisa bahan yang tidak habis bereaksi adalah sisa bahan tidak aktif yang
terdapat pada semen. Semakin sedikit sisa bahan ini, semakin baik kualitas semen.
Jumlah maksimum tidak larut yang dipersyaratkan adalah 0,85%.
4. Panas Hidrasi Semen
Proses hidrasi terjadi dengan arah kedalam dan keluar. Maksudnya, hasil
mengendap di bagian luar, semen yang bagian dalamnya terhidrasi secara
bertahap akan terhidrasi sehingga volumenya mengecil (susut). Selama proses
hidrasi berlangsung, akan keluar panas yang dinamakan panas hidrasi. Pasta
semen yang telah mengeras memiliki struktur berpori dengan ukuran yang sangat
kecil dan bervariasi. Setelah proses hidrasi berlangsung, endapan pada permukaan
butiran semen akan menyebabkan difusi air ke bagian dalam yang belum
terhidrasi semakin sulit.
5. Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen
Banyaknya air yang dipakai selama proses hidrasi akan mempengaruhi
karakteristik kekuatan beton. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk
proses hidrasi tersebut adalah sekitar 25% dari berat semen. Jika air yang
digunakan kurang dari 25%, maka kelecekan atau kemudahan dalam mengerjakan
tidak akan tercapai. Beton yang memiliki workability baik didefenisikan sebagai
beton yang dapat dengan mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan dan
dapat dengan mudah dibentuk. Kekuatan beton akan turun jika air yang
ditambahkan ke dalam campuran semakin banyak. Karena itu penambahan air
harus dilakukan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum yang tercantum
24
Universitas Sumatera Utara
dalam rencana tercapai. Faktor Air Semen (FAS) atau Water Cement Ratio
(WCR) adalah berat air dibagi dengan berat semen. Fas yang rendah
menyebabkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak
antar butiran -butiran semen menjadi kecil.
Agar semen tetap memenuhi syarat meskipun disimpan dalam waktu lama,
cara penyimpanan semen perlu diperhatikan. Semen harus terbebas dari bahan
kotoran dari luar, semen dalam kantong harus disimpan dalam gudang tertutup,
terhindar dari basah dan lembab dan tidak bercampur dengan bahan lain. Urutan
penyimpanan harus diatur sehingga semen yang lebih dahulu masuk gudang
terpakai lebih dahulu.
2.4
Agregat
Agregat adalah bahan-bahan campuran beton yang saling diikat oleh
perekat semen ( CUR 2,1993 ).Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa
sehingga seluruh massa beton dapat berfungsi sebagai benda yang utuh, homogen,
dan rapat, dimana agregat yang berukuan kecil befungsi sebagai pengisi celah
yang ada diantara agregat berukuran besar. ( Nawy, 1998 ).
Dalam SK SNI T-15-1991-03, agregat didefinisikan sebagai material
granular misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku besi yang dipakai
bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton semen
hidrolik atau adukan. Kandungan agregat dalam suatu campuran beton biasanya
sangat tinggi, komposisinya dapat mencapai 60% - 70% dari berat campuran
beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai bahan pengisi, tetapi karena
komposisinya yang cukup besar, maka peran agregat menjadi sangat penting.
25
Universitas Sumatera Utara
Karena itu karakteristik dari agregat perlu dipelajari dengan baik, sebab agregat
dapat menentukan sifat mortar atau beton yang akan dihasilkan. (Tri Mulyono,
2004)
Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih
kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan
untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul$tanggul
penahan tanah, bendungan, dan lainnya. Agregat halus biasanya dinamakan pasir
dan agregat kasar dinamakan kerikil, spilit, batu pecah, kricak dan lainnya
(Nugraha, P., 2007).
Penggunaan agregat dalam beton adalah untuk :
1.Menghemat penggunaan semen portland
2.Menghasilkan kekuatan yang besar pada beton.
3.Mengurangi susut pengerasan beton.
4.Mencapai susunan beton yang padat. Dengan gradasi yang baik, maka akan
didapatkan beton yang padat.
5.Mengontrol workabilitas beton. Dengan gradasi agregat yang baik (gradasi
menerus), maka akan didapatkan beton yang mudah dikerjakan.
(Wuryati S. dan Candra R.,2001)
2.4.1
Agregat Halus
Menurut peraturan SK-SNI-T-15-1990-03 kekasaran pasir dibagi menjadi
empat kelompok menurut gradasinya, yaitu pasir halus, agak halus, agak kasar
dan kasar. Pasir yang digunakan dalam adukan beton harus memenuhi syarat
sebagai berikut:
26
Universitas Sumatera Utara
1. Pasir harus terdiri dari butir-butir tajam dan keras. Hal ini dikarenakan
dengan adanya bentuk pasir yang tajam, maka kaitan antar agregat akan
lebih baik, sedangkan sifat keras untuk menghasilkan beton yang keras
pula.
2. Butirnya harus bersifat kekal. Sifat kekal ini berarti pasir tidak mudah
hancur oleh pengaruh cuaca, sehingga beton yang dihasilkan juga tahan
terhadap pengaruh cuaca.
3. Pasir tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% dari berat kering
pasir, lumpur yang ada akan menghalangi ikatan antara pasir dan pasta
semen, jika konsentrasi lumpur tinggi maka beton yang dihasilkan akan
berkualitas rendah.
4. Pasir tidak boleh mengandung bahan organik terlalu banyak.
5. Gradasinya harus memenuhi syarat seperti berikut ini:
Persen Bahan Butiran yang Lewat Ayakan
Lubang Ayakan
(mm)
Daerah I
Daerah II
Daerah III
Daerah IV
10
100
100
100
100
4,8
90 – 100
90 – 100
90 – 100
95 – 100
2,4
60 – 95
75 – 100
85 – 100
95 – 100
1,2
30 – 70
55 – 90
75 – 100
90 – 100
0,6
15 – 34
35 – 59
60 – 79
80 – 100
0,3
5 – 20
8 – 30
12 – 40
15 – 50
0 - 10
0 – 10
0 - 10
0 – 15
0,15
27
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007
Tabel 2.6 Gradasi Pasir
Keterangan:
Daerah I : Pasir kasar
Daerah III : Pasir agak halus
Daerah II : Pasir agak kasar
Daerah IV : Pasir halus
Agregat halus biasanya merupakan pasir yang berasal dari disintegrasi
alami batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan
mempunyai ukuran terbesar 4,8 mm. Pasir alam dapat digolongkan menjadi 3
(tiga) macam (Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007), yaitu:
1. Pasir galian.
Pasir ini diperoleh lansung dari permukaan tanah atau dengan cara menggali.
Bentuk pasir ini biasanya tajam, bersudut, berpori dan bebas dari kandungan
garam walaupun biasanya harus dibersihkan dari kotoran
tanah dengan jalan dicuci terlebih dahulu.
2. Pasir sungai.
Pasir ini diperoleh langsung dari dasar sungai, yang pada umumnya
Berbutir halus, bulat-bulat akibat proses gesekan. Daya lekatan antar butiran agak
kurang karena bentuk butiran yang bulat.
3. Pasir laut.
Pasir laut adalah pasir yang diambil dari pantai. Butir-butirnya halus dan bulat
karena gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang jelek karena mengandung banyak
28
Universitas Sumatera Utara
garam. Garam ini menyerap kandungan air dari udara dan mengakibatkan pasir
selalu agak basah serta menyebabkan pengembangan volume bila dipakai pada
bangunan. Selain dari garam ini mengakibatkan korosi terhadap struktur beton,
oleh karena itu pasir laut sebaiknya tidak dipakai.
2.4.2
Agregat Kasar
Berdasarkan berat jenisnya, agregat kasar dibedakan menjadi 3 (tiga)
golongan (Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007), yaitu:
1. Agregat normal
Agregat normal adalah agregat yang berat jenisnya antara 2,5 - 2,7 gr/cm3.Agregat
ini biasanya berasal dari agregat basalt, granit, kuarsa dan sebagainya. Beton yang
dihasilkan mempunyai berat jenis sekitar 2,3 gr/cm3.
2. Agregat berat
Agregat berat adalah agregat yang mempunyai berat jenis lebih dari 2,8 gr/cm3,
misalnya magnetik (FeO4) atau serbuk besi. Beton yang dihasilkan mempunyai
berat jenis tinggi sampai 5 gr/cm 3. Penggunaannya dipakai sebagai pelindung dari
radiasi.
3. Agregat ringan
Agregat ringan adalah agregat yang mempunyai berat jenis kurang dari 2,0 gr/cm3
yang biasanya dibuat untuk beton non struktural atau dinding beton. Kebaikannya
adalah berat sendiri yang rendah sehingga strukturnya ringan dan pondasinya
lebih ringan.
29
Universitas Sumatera Utara
Persen bahan butiran yang lewat ayakan
Lubang Ayakan (mm)
Berat butir maksimum
40 mm
40
20
10
4,8
95 - 100
20 mm
100
30 - 70
95 - 100
10 – 35
25 - 55
0-5
0 - 10
Sumber : Kardiyono Tjokrodimulyo, 2007
Tabel 2.7 Gradasi Kerikil
2.5
Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan
untuk bereaksi dengan semen serta sebagai bahan pelumas antara butir-butir
agregat agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan(Tjokrodimuljo,1992).
Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi
semen, membasahi agregat, dan memberikan kemudahan dalam pengerjaan beton.
Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air
yang mengandung senyawa-senyawa, yang tercemar garam, minyak, gula, atau
bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan
kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan (Tri
Mulyono, 2004).
Air yang digunakan dalam campuran beton minimal memenuhi
persyaratan sebagai air minum, tetapi tidak berarti air pencampur beton harus
30
Universitas Sumatera Utara
memenuhi persyaratan sebagai air minum. Dalam pemakaian air untuk beton
sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut (Tjokrodimuljo, 1992) :
1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organik) lebih dari 15 gr/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter.
2.6
Beton
Beton didefinisikan sebagai bahan yang diperoleh dengan mencampurkan
agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air tanpa tambahan zat aditif
(PBI, 1971). Tetapi belakangan ini definisi dari beton sudah semakin luas, yaitu
beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan
juga bahan pozzolan, abu terbang, terak dapur tinggi, sulfur, serat dan lain$lain
(Neville dan Brooks, 1987).
Kekuatan beton terletak pada perbandingan jumlah semen dan air, rasio
perbandingan air terhadap semen (W/C ratio) yang semakin kecil akan menambah
kekuatan (compressive strength) beton. Kekuatan beton ditentukan oleh
perbandingan air semen, selama campuran cukup plastis, dapat dikerjakan dan
beton itu dipadatkan sempurna dengan agregat yang baik (Nugraha, P., 2007).
Beton memiliki beberapa faktor keunggulan sehingga pemakaiannya
begitu luas. Sifat keunggulan beton antara lain (Nugraha, P., 2007) :
31
Universitas Sumatera Utara
a. Ketersediaan (availability) material dasar.
Agregat, air dan semen pada umumnya bisa didapat dengan mudah dari lokal
setempat dan harga yang relatif murah.
b. Kekuatan tekan tinggi.
Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk
dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan
konstruksi.
c. Kemudahan untuk digunakan (versatility).
Pengangkutan bahan mudah, karena masing$masing bisa diangkut
secara terpisah. Beton bisa dipakai untuk berbagai struktur, seperti bendungan,
fondasi, jalan, landasan bandar udara,dan pipa.
d. Kemampuan beradaptasi (adaptability)
Beton bersifat monolit, tidak memerlukan sambungan seperti baja. Beton dapat
dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun, misalnya pada struktur cangkang
(shell) maupun bentuk-bentuk khusus 3 dimensi.
e. Kebutuahan pemeliharaan yang minimal.
Secara umum ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat
sehingga tidak perlu dicat, lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.
Di samping segala keunggulan di atas, beton sebagai struktur juga
mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan, yaitu (Nugraha, P.,
2007) :
1. Kuat tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar
2. Beton cenderung retak, karena semennya hidraulis.
32
Universitas Sumatera Utara
3. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m3
4. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
5. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan
6. Daya pantul suara yang besar
7. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena
elastisitasnya yang rendah dari beton
8. Konduktivitas termal beton relatif rendah
2.7
Kemampuan Dikerjakan (workabilitas) Beton
2.7.1 Pengertian Workabilitas
Yang dimaksud dengan workabilitas adalah bahwa bahan-bahan beton
setelah diaduk bersama, menghasilkan adukan yang bersifat sedemikian rupa
sehingga adukan mudah diangkut, dituang / dicetak, dan dipadatkan menurut
tujuan pekerjaannya tanpa terjadi perubahan yang menimbulkan kesukaran atau
penurunan mutu.(Wuryati S. dan Candra R.,2001)
Menurut S. Mindesss, Francis Y. dan D. Darwin(2003) ada beberapa
parameter untuk mengetahui workabilitas beton segar adalah :
1. Compactible, yaitu kemudahan beton untuk dipadatkan dengan baik.
Pemadatan bertujuan untuk mengurangi rongga-rongga udara yang
terjebak di dalam beton sehingga diperoleh susunan yang padat dan
memperkuat ikatan antar partikel beton.
2. Mobilitas, yaitu kemudahan beton untuk mengalir atau dituang dalam
cetakan dan dibentuk. Adukan beton juga harus dapat mengisi ruang di
antara tulangan-tulangan .
33
Universitas Sumatera Utara
3. Stabilitas, yaitu kemampuan beton untuk tetap stabil, homogen selama
pencampuran, serta tidak terjadi segregasi dan bleeding.
Agar diperoleh beton keras yang dengan kualitas yang baik, maka adukan
beton segar harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Mudah dicampur dan diangkut
2. Adukan beton harus seragam atau memenuhi syarat homogenitas
3. Mudah dialirkan dan dibentuk
4. Dapat dipadatkan dengan baik tanpa mengeluarkan banyak tenaga
5. Tidak terjadi segregasi saat penuangan
6. Dapat diselesaikan dengan mudah (finishing), dengan cetok ataupun alat
penghalus permukaan lainnya (S. Mindesss, Francis Y. dan D.
Darwin,2003)
Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan dikerjakan antara lain
(Kardiyono Tjokrodimulyo,2007):
1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. makin banyak air
yang dipakai, makin mudah beton segar itu dikerjakan. Tetapi pemakaian
air juga tidak boleh terlalu berlebihan.
2. Penambahan semen kedalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan
betonnya, karena pasti juga diikuti dengan penambahan air campuran
untuk memperoleh nilai faktor air semen tetap.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil, jika campuran pasir dan kerikil
mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan
beton mudah dikerjakan.
34
Universitas Sumatera Utara
4. Pemakaian butiran yang bulat memudahkan cara pengerjaan.
5. Pemakaian butiran maksimum kerikil yang dipakai berpengaruh terhadap
cara pengerjaan.
6. Cara pemadatan beton menentukan sifat pekerjaan yang berbeda.
7. Selain itu, beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah
kadar udara yang terdapat di dalam beton dan penggunaan bahan tambah
dalam campuran beton.
2.7.2
Segregasi
Segregasi adalah pemisahan agregat kasar dari campuran adukan beton.
Ada dua tipe pemisahan agregat, yaitu pemisahan partikel berat ke dasar beton
segar atau pemisahan agregat kasar dari campuran beton karena penggetaran yang
salah. (S. Mindesss, Francis Y. dan D. Darwin,2003)
Neville (1981) menuliskan bahwa terdapat dua bentuk segregasi beton
segar yaitu partikel yang lebih kasar cenderung memisahkan diri dari partikel
yang lebih halus dan terpisahnya air semen dari adukan.
Menurut Nugraha dan Antoni (2007) ada beberapa faktor yang
menyebabkan segregation yaitu:
1. Ukuran partikel yang lebih besar dari 25mm
2. Berat jenis agregat kasar yang berbeda dengan agregat halus
3. Kurangnya jumlah material halus dalam campuran
4. Bentuk butir yang tidak rata dan tidak bulat
5. Campuran yang terlalu basah atau terlalu kering
35
Universitas Sumatera Utara
2.7.3
Bleeding
Bleeding dapat menyebabkan kelemahan, porositas dan keawetan yang
kurang. Kantung-kantung air terjadi di bawah agregat kasar atau dibawah
tulangan, yang menimbulkan daerah-daerah lemah dan mereduksi ikatan-ikatan.
Jika air menguap sangat cepat akan terjadi retakan-retakan plastis. (S. Mindesss,
Francis Y. dan D. Darwin,2003)
Menurut Mulyono (2003) pemisahan air (bleeding) dapat dikurangi dengan
cara:
1. Memberi lebih banyak semen
2. Menggunakan air sedikit mungkin
3. Menggunakan butir halus lebih banyak
4. Memasukan sedikit udara dalam adukan untuk beton khusus.
2.7.4
Slump Test
Pengukuran dengan tes slump ini bertujuan untuk mengukur tinggi
penurunan adukan beton setelah wadah diangkat. Slump yang tinggi menunjukkan
bahwa adukan beton terlalu cair, begitu juga sebaliknya. Adukan beton yang
mudah dikerjakan atau dituang dan dipadatkan dalam cetakan (acuan), biasanya
mempunyai nilai slump antara 7 sampai 12 cm. Untuk beton yang pemadatannya
dengan alat penggetar, nilai slump 5 cm masih cukup baik untuk dikerjakan. Akan
tetapi jika nilai slumpnya lebih dari 12,5 cm, pemadatan dengan alat getar harus
dihindari karena dapat mengakibatkan terjadinya pemisahan butir (segregasi) dan
bleeding. (Wuryati S. dan Candra R.,2001)
36
Universitas Sumatera Utara
Tes Slump cocok untuk beton segar dengan workabilitas sedang sampai
workabilitas tinggi (25 mm 12,5 mm). Untuk campuran yang terlalu kering,
dengan nilai slump 0, tes slump tidak dapat membedakan beberapa campuran.
Sehingga harus diuji dengan metode yang lain. (ML. Gambir,1986).
37
Universitas Sumatera Utara