Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Untuk Pembuatan Bata Beton Berlobang

Transkripsi

1 Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Untuk Pembuatan Bata Beton Berlobang Hartono Guntur 1) 1) Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil STTR Cepu Jl. Kampus Ronggolawe Blok B No. 1. Mentul Cepu Abstrak Sekam padi adalah limbah pertanian yang merupakan hasil penggilingan padi dan hampir terdapat di seluruh wilayah di Indonesia. Karena bentuknya yang kasar (3-4 mm), dan bobotnya ringan, penyimpanan limbah ini memerlukan tempat yang luas. Limbah sekam padi banyak sekali terdapat di daerah pedesaan, dengan potensi yang melimpah. Dalam penelitian ini selain sekam padi yang digunakan sebagai substitusi agregat juga digunakan abu sekam padi dan kapur sebagai substitusi semen. Abu sekam padi merupakan basil pembakaran sekam padi, yang dapat digunakan sebagai absorben atau bahan baku pada pembuatan keramik. Dalam penelitian ini padi yang digunakan bervariasi yaitu dari 15% sampai 35%. Selain dari pada itu digunakan kapur dan abu sekam padi sebagai substitusi semen yaitu dari 10% sampai 20%. Dari hasil penelitian ternyata bata beton berlobang dengan komposisi 1 bagian semen (100%) dengan 5 bagian agregat (85% pasir, 15% sekam padi) dapat digunakan untuk di dalam atau pada bagian dalam bangunan yang memikul beban dimana kuat tekan rata-rata 50 kg/cm 2. Tetapi untuk menghemat biaya dan masih memenuhi syarat dapat digunakan campuran 1 bagian semen (80% semen, 10% kapur dan 10% abu sekam padi) dengan 5 bagian agregat (85% sekam padi, 15% sekam padi). Bata beton ini masih dapat digunakan untuk komponen yang terlindung atau pada bagian dalam bangunan yang tidak memikul beban. Kata kunci : Sekam padi, abu sekam padi, bata beton berlobang 1. Pendahuluan Bahan bangunan sebagai unsur utama di dalam industri konstruksi semakin penting peranannya dengan meningkatnya pembangunan perumahan, gedung gedung dan pekerjaan konstruksi lainnya yang dilakukan baik oleh pemerintah maupun swasta. Perkembangan pembangunan dewasa ini ditandai dengan meningkatnya macam macam bahan bangunan dan munculnya bahan bangunan baru. Hal tersebut memungkinkan alternatif pemilihan bahan bangunan. Beberapa tahun terakhir, penggunaan berbagai macam produk limbah dalam konstruksi sipil telah mendapat perhatian sehubungan dengan terbatasnya dan mahalnya material konvensional seperti agregat maupun semen. Adanya isu global mengenai lingkungan hidup juga menambah perhatian akan pentingnya pemanfaatan limbah. Sekam padi merupakan limbah utama yang dihasilkan dari hasil panen padi. Pada umumnya, tidak mempunyai nilai ekonomis yang tinggi atau murah karena jumlahnya yang berlimpah. Dalam proses penanganan pascapanen dan pengolahan hasil pertanian akan dihasilkan produk utama, produk samping, dan sisa atau limbah. Pada tanaman padi produk utama berupa beras. Produk samping berupa menir dan bekatul dan limbah padi berupa jerami dan sekam. Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat sehingga tidak saja mengganggu estetika, tetapi dapat menimbulkan dampak polusi yang mencemari lingkungan dan kesehatan manusia. Untuk mengatasi masalah ini perlu dicari dan dikembangkan teknologi pemanfaatan limbah. Penelitian ini bertujuan : menganalisa pengaruh sekam padi sebagai bahan substitusi agregat dan pengaruh abu sekam padi sebagai bahan substitusi semen terhadap karakteristik bata beton berlobang. 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Sekam Padi Sekam padi adalah lapisan beras yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan. Sekam yang dihasilkan oleh penggilingan padi tipe Engelberg berbentuk hancuran sekam bercampur bekatul, sedangkan sekam dihasilkan dari mesin pengupas tipe rol karet. (Damardjati, 1988: BPS, 1996) Sedangkan Agus SM (2002) menyatakan bahwa sekam padi mempunyai susunan kimia, yang biasanya terdiri dari : selulosa (40 45 %), lignin (25 30 %), abu (15 20 %), dan kadar air (8 15 %). Abunya terutama terdiri dari opalin yang merepresentasikan struktur sel dari sekam padi yang terdiri dari sebagian besar silika sebanyak 90 %. Kandungan silika tergantung kepada : (a) jenis padi, (b) kondisi tanah dan iklim, (c) suhu, dan (d) pengolahan pertanian sejak pembibitan, pemberian pupuk, penyemprotan hama, dll. Metode konvensional yang sering digunakan untuk mendapatkan abu sekam padi adalah melalui pembakaran Abu Sekam Padi Abu sekam padi adalah limbah pembakaran sekam padi memiliki unsur yang bermanfaat untuk peningkatan mutu beton, mempunyai sifat SimetriS Nomor : 12, Tahun 8, Januari - April

2 pozolan dan mengandung silika yang sangat menonjol, bila unsur ini dicampur dengan semen akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi (Ika Bali, Agus Prakoso, 2002). Pembakaran sekam akan menghasilkan abu yang mengandung silika ( SiO2 ) dalam berbagai bentuk, bergantung kepada suhu pembakaran dan untuk keperluan industri tertentu, dengan mengatur suhu pembakaran. Pembakaran sekam pada suhu C menghasilkan silika dalam bentuk kristal, sedangkan pembakaran sekam pada suhu C dalam bentuk kwarsa (Quartz). Pembakaran sekam secara terbuka seperti di lahan sawah atau penggilingan akan menghasilkan abu dengan silika berbentuk amorf dan biasanya mengandung 85-90% silika dan 10-15% karbon. (Andriati Amir, 2007) 2.3. Semen PC Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen Portland yang terutama terdiri dari Kalsium silikat hidrat yang bersifat hidrolis dan digiling bersamasama dengan bahan tambahan satu atau lebih bentuk kristal senyawa Kalsium sulfat. Presentasi dari oksida-oksida yang terkandung di dalam semen Portland adalah sebagai berikut : Kapur (CaO) : % Silika (SiO 2 ) : % Alumina (Al 2 O 3 ) : 3 8 % Besi : 1 5 % Beberapa jenis dari semen Portland dibuat dengan mengadakan variasi baik dalam perbandingan unsur-unsur utamanya maupun dalam derajat kehalusannya. Senyawa- senyawa tersebut di atas saling bereaksi di dalam tungku dan membentuk senyawa-senyawa kompleks dan biasanya masih terdapat kapur sisa karena tidak cukup bereaksi sampai keseimbangan reaksi tercapai. Pada waktu pendinginan terjadi proses pengkristalan dan yang tidak terkristal berbentuk amorf. Adapun komponen-komponen tersebut berbentuk : - Trikalsium silikat: 3CaOSiO 2 (C 3 S) - Dikalsium silikat 2CaOSiO 2 (C 2 S) - Trikalsium aluminat 3CaOAl 2 O 3 (C 3 A) - Tetra kalsium alumino ferrit : 4CaOAl 2 O 3 Fe 2 O 3 (C 4 AF) - Air : H 2 O Kekuatan semen ditentukan oleh komponen - komponen C 3 S dan C 2 S. Kedua bahan ini merupakan 70% dari seluruh bahan semen Agregat Agregat sebagai bahan pengisi dalam pembuatan baton mempunyai peranan penting karena beberapa fungsi yang dimiliki diantaranya adalah untuk menambah kekuatan, mengurangi penyusutan, dan mengurangi penggunaan semen. Mutu agregat sangat menentukan kualitas beton yang dihasilkan, oleh karena itu harus dilakukan pengendalian mutu sebelum digunakan sebagai bagian dari jaminan mutu terhadap beton yang akan dihasilkan. Berdasarkan besar butirannya, agregat dapat dibagi menjadi dua, yaitu : - agregat halus (pasir) dimana ukuran butirnya antara 0,075-4,8 mm, dan - agregat kasar (kerikil) dengan ukuran butir dari 4,8 40,0 mm Bata Beton Berlobang Bata beton adalah jenis unsur bangunan berbentuk bata yang dibuat dari campuran bahan perekat hidrolis atau yang sejenis, ditambah agregat dan air, dengan atau tanpa bahan tambah lain yang tidak merugikan sifat beton itu. Yang termasuk bata beton adalah : bata bangunan yang terbuat dari stabilisasi kapur atau semen, bata kapur tras, dan atau bata semen ( PC + agregat ). Bata beton berlobang adalah bata beton yang memiliki luas penampang lobang lebih dari 25% luas penampang batanya dan isi lobang lebih dari 25% isi bata keseluruhan. Bata beton berlobang dibedakan menurut kuat tekannya adalah sebagai berikut : 1. Bata beton berlobang mutu HB 20 adalah bata kurang dari 20 kg/cm 2 2. Bata beton berlobang mutu HB 35 adalah bata kurang dari 35 kg/cm 2 3. Bata beton berlobang mutu HB 50 adalah bata kurang dari 50 kg/cm 2 4. Bata beton berlobang mutu HB 70 adalah bata kurang dari 70 kg/cm 2 3. Metodologi Metode Penelitian Metode yang digunakan adalah eksperimental dengan membuat benda-benda uji yang berupa bath beton berlobang dengan campuran 1 bagian volume bahan pengikat (semen Portland, abu sekam padi dan kapur) : 5 bagian volume agregat (pasir, sekam padi). Bahan dan Alat Bahan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen Portland, kapur, abu sekam padi, pasir, sekam padi, dan air. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan, mesin pengaduk, alat cetak bata beton berlobang, jangka sorong, oven, eksikator, alat uji kuat tekan dan alat bantu lainnya. SimetriS Nomor : 12, Tahun 8, Januari - April

3 Rancangan Percobaan Komposisi campuran yang dibuat dalam penelitian ini adalah rancangan percobaan faktorial acak lengkap 4 x 3 x 3 dengan 3 kali ulangan dimana diselidiki 3 faktor yaitu : I. Faktor A : faktor semen (bahan pengikat) A1= PC 100% A2= PC 80%, abu sekam 10%, kapur 10% A3= PC 70%, abu sekam 15%, kapur 15% A4= PC 60%, abu sekam 20%, kapur 20% II. Faktor B : fakor jenis agregat Bl = pasir 85%, sekam padi 15% B2= pasir 75%, sekam padi 25% B3= pasir 65%, sekam padi 35% III. Faktor C : umur pengujian C1= 14 hari C2= 21 hari C3= 28 hari Dalam penelitian ini sebagai respon yang diselidiki adalah kuat tekan, berat jenis, kadar air, dan penyerapan air. Jika F hitung lebih besar dari F tabel pada tingkat kepercayaan 5% maka pengaruh faktor yang bersangkutan nyata dan bila F hitung lebih besar dari F tabel pada tingkat kepercayaan 1% maka pengaruh faktor yang bersangkutan adalah sangat nyata terhadap kuat tekan, berat jenis, kadar air dan penyerapan air. 4. Hasil Dan Pembahasan 4.1. Kuat Tekan Data hasil pengujian kuat tekan dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 1. Hasil Pengujian Kuat Tekan (Kg/cm 2 ) B1 48,12 48,96 50,06 A1 B2 31,17 37,09 39,15 B3 28,49 35,47 35,99 B1 26,78 31,31 33,64 A2 B2 24,73 24,90 25,31 B ,94 23,15 B1 21,04 22,01 22,76 A3 B2 18,21 18,22 18,36 B3 13,37 13,64 16,02 B1 19,27 19,60 20,03 A4 B2 14,73 16,17 16,22 B3 11,38 11,61 11,62 Dari hasil perhitungan ANAVA ternyata dari seluruh perlakuan tidak nyata. Hal ini berarti tidak ada perbedaan yang nyata antara perlakuan faktor A, faktor B, dan faktor C. Kuat tekan akan bertambah besar dengan bertambahnya umur pengujian. Kekuatan akan berkurang dengan berkurangnya pemakaian semen, begitu juga makin banyak sekam padi yang digunakan kekuatan akan berkurang pula. Dengan penambahan abu sekam dan kapur sebagai substitusi semen kekuatannya semakin menurun. Hal ini kemungkinan besar abu sekam yang digunakan bukan silika dalam bentuk silika amorf, karena yang reaktif bereaksi dengan kapur adalah silikanya harus dalam bentuk silika amorf. Abu sekam yang dihasilkan dari hasil pembakaran sekam padi sangat tergantung pada suhu pembakaran. Misalnya apabila dibakar pada temperatur C akan terbentuk silika dalam bentuk kristal, sedangkan apabila suhu pembakarannya adalah C akan terbentuk silika dalam bentuk kwarsa. Apabila sekam padi dibakar secara terbuka seperti di lahan sawah atau penggilingan akan menghasilkan abu sekam dengan silika berbentuk amorf dan biasanya mengandung 85-90% silika dan 10-15% karbon. Kuat tekan rata-rata tertinggi akan dicapai pada komposisi campuran 1 bagian semen dan 5 bagian agregat dimana agregat yang digunakan adalah B1 ( 85% pasir + 15% sekam padi ) yaitu 50,06 kg/cm 2. Komposisi campuran ini dapat digunakan untuk pemakaian di dalam atau pada bagian dalam bangunan yang memikul beban. Untuk campuran dengan komposisi B2 ( 75% pasir + 25% sekam padi ) dan B3 ( 65% pasir + 35% sekam padi ) dapat digunakan untuk bangunan yang tidak memikul beban dimana kuat tekan rata-ratanya lebih besar dari 25 kg/cm 2 yaitu 39,15 kg/cm 2 dan 35,47 kg/cm 2. Untuk campuran A2 ( 80% semen, 10% abu sekam padi, 10% kapur ) dengan B1 ( 85% pasir, 15% sekam padi ) dan B2 ( 75% pasir, 25% sekam padi ) dapat digunakan untuk pemakaian di dalam atau pada bagian dalam bangunan yang tidak memikul beban. Campuran 1 bagian semen dan 5 bagian agregat yaitu B1 ( 85% pasir, 15% sekam padi) dapat memenuhi syarat HB 50 sedangkan yang menggunakan B2 ( 75% pasir, 25% sekam padi ) dan B3 ( 65% pasir, 35% sekam padi ) termasuk HB 35. Untuk campuran yang menggunakan bahan pengikat A2 ( 80% semen, 10% abu sekam padi dan 10% kapur ) dapat memenuhi syarat HB 20, begitu juga untuk campuran A3 ( 70% semen, 15% abu sekam, 15% kapur ) dimana agregat yang digunakan adalah B1 ( 85% pasir, 15% sekam padi ) dapat memenuhi HB 20. Sekam mempunyai sifat dapat basah maka sekam dapat digunakan sebagai penguat Berat Jenis ( gr / cc ) Tabel 2. Hasil Pengujian Berat Jenis ( gr / cc ) B1 1,53 1,53 1,53 A1 B2 1,53 1,53 1,53 B3 1,52 1,52 1,52 B1 1,43 1,43 1,43 A2 B2 1,41 1,41 1,41 B3 1,36 1,36 1,36 A3 B1 1,40 1,40 1,40 B2 1,38 1,38 1,38 SimetriS Nomor : 12, Tahun 8, Januari - April

4 B3 1,35 1,35 1,35 B1 1,33 1,33 1,33 A4 B2 1,29 1,29 1,29 B3 1,22 1,22 1,22 Dari tabel di atas terlihat bahwa setiap campuran rerata berat jenis tidak jauh berbeda. Berat jenis tertinggi dicapai pada campuran 1 bagian semen dan 5 bagian agregat (85% pasir, 15% sekam padi) yaitu 1,53 g/cc sedangkan berat jenis terendah dicapai pada campuran 1 bagian semen ( 60% semen, 20% abu sekam padi dan 20% kapur) dengan 5 bagian agregat (65% pasir, 35% sekam padi) yaitu 1,22 g/cc. Makin banyak sekam yang digunakan berat jenisnya semakin kecil, hal ini disebabkan karena berat jenis sekam padi lebih kecil daripada pasir. Begitu juga makin sedikit semen yang digunakan berat jenisnya akan menurun. Karena berat jenis yang dicapai antara 1,22 sampai 1,53 maka bata beton berlobang ini dapat dikatakan bata beton ringan Kadar Air Tabel 3. Hasil Pengujian Kadar Air (%) B1 5,24 5,02 4,02 A1 B2 5,28 5,18 4,48 B3 6,07 5,59 4,96 B1 6,02 5,86 5,59 A2 B2 6,45 5,25 5,21 B3 7, ,36 B1 5,28 4,49 4,50 A3 B2 5,78 5,20 4,96 B3 6,16 5,59 5,20 B1 6,17 5,12 4,98 A4 B2 7,06 6,02 5,62 B3 7,31 7,02 6,02 Dari tabel dapat dikatakan kadar air terendah akan dicapai pada campuran 1 bagian semen (100% semen) dan 5 bagian agregat ( 85% pasir, 15% sekam padi) dan kadar air tertinggi akan dicapai untuk campuran 1 bagian semen (100% semen) dan 5 bagian agregat (65% pasir, 35% sekam padi). Kadar air rata-rata dari seluruh campuran antara 4,02% sampai 7,38%. Sekam padi mempunyai sifat dapat basah jadi sekam padi dapat digunakan juga sebagai bahan pengikat. Sekam padi bersifat menyerap air, karena itu semakin banyak sekam maka kadar airnya akan semakin tinggi Daya Serap Air Tabel 4. Hasil Daya Serap Air (%) B1 18,65 18,01 18,00 A1 B2 18,32 18,00 17,59 B3 18,31 17,91 17,31 B1 16,20 16,03 15,12 A2 B2 16,08 15,93 14,81 B3 15,91 14,89 14,01 B1 16,00 15,12 14,87 A3 B2 15,72 14,60 14,21 B3 15,39 14,14 13,62 B1 15,82 15,07 14,60 A4 B2 15,32 14,29 14,08 B3 14,28 14,06 13,12 Dari tabel dapat dikatakan penyerapan air berbanding terbalik dengan kadar air. Penyerapan air akan turun apabila pemakaian sekamnya semakin banyak. Penyerapan air akan turun apabila kadar airnya tinggi, hal ini disebabkan karena sekam padi mempunyai sifat dapat menyerap air. Penyerapan air yang dihasilkan antara 13,22% - 18,65%. Dari angka tersebut diketahui bahwa penyerapan air rendah karena untuk HB 50, penyerapan air yang disyaratkan adalah 35%. Jadi penyerapan air memenuhi syarat SNI. 5. Kesimpulan Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah : 1) Untuk campuran 1 bagian semen (100% semen portland) dan 5 bagian agregat (85% pasir, 15% sekam padi) dapat digunakan untuk bangunan yang memikul beban 2) Penggunaan sekam padi sebagai substitusi agregat akan meningkatkan penyerapan air dan akan menurunkan bobotnya akibat pengurangan agregat sehingga bata beton berlobang yang dihasilkan dapat diklasifikasikan ke dalam bata beton berlobang ringan 3) Penggunaan abu sekam padi sebagai substitusi semen pada pembuatan bata beton berlobang, ternyata menurunkan kekuatan, hal ini kemungkinan besar silika yang terdapat dalam abu sekam padi tersebut bukan dalam bentuk amorf, karena yang reaktif bereaksi dengan kapur ada silika dalam bentuk amorf. 6. Rekomendasi Beberapa rekomendasi yang berhubungan dengan hasil penelitian : 1) Untuk menghemat biaya maka pada bangunan yang tidak memikul beban dapat digunakan campuran 1 bagian semen (80% semen, 10% abu sekam padi, 10% kapur) dan 5 bagian agregat ( 85% pasir, 15% sekam padi) 2) Perlu dilakukan penelitian dengan menggunakan berbagai komposisi campuran yang lain sehingga mendapatkan hasil optimal. SimetriS Nomor : 12, Tahun 8, Januari - April

5 3) Perlunya perhitungan nilai ekonomis akibat penghematan karena penggunaan material limbah. 7. Daftar Pustaka..., Mutu dan Cara Uji Bata Beton Berlobang, SNI , Dewan Standardisasi Nasiona IDSN...., Spesifkasi Bahan Bangunan Bagian A (Bahan Bangunan Bukan Logam), Departemen Pekerjaan Umum..., Semen Portland, SNI , Pusat Standardisasi Industri, Departemen Perindustrian, Jakarta Ashari, Isya., Joedono. Agustus Pengaruh Penambahan Pozzolan Abu Sekam Padi Terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton Beragregat Kasar Batuan Silika. Jurnal Teknik SKALA. Mataram; Universitas Muhamadiyah Mataram. Bali, Ika., A, Prakoso. Mei Beton Abu Sekam Padi Sebagai Alternatif Bahan Konstruksi, Jurnal Sains dan Teknologi EMAS, Jakarta ; Universitas Kristen Indonesia. Kartika, MD, Pengaruh penambahan abu sekam padi terhadap sifat mekanis beton pada mutu tinggi, Teknik Sipil FTSP ITN Malang Muntohar A.S., Utilization of uncontrolled burnt rice husk ash in soil improvement, Dimensi Teknik Sipil Vol. 43, No. 2, September 2002 : Pasaribu RP., Analisis kemampuan beton ringan abu sekam padi, Jurusan Arsitektur Universitas Tarumanegara Bandung SimetriS Nomor : 12, Tahun 8, Januari - April