PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA AMORF DARI SEKAM PADI TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS MORTAR SKRIPSI TANTI KARTIKA SITORUS 040801001 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA AMORF DARI SEKAM PADI TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS MORTAR SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains TANTI KARTIKA SITORUS 040801001 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
PERSETUJUAN Judul : PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA AMORF DARI SEKAM PADI TERHADAP SIFA MEKANIS DAN SIFAT FISIS MORTAR Katagori Nama : SKRIPSI : TANTI KARTIKA SITORUS Nomor Induk Mahasiswa : 040801001 Program Studi Departemen Fakultas : SARJANA (S1) FISIKA : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) USU Diluluskan di Medan, Maret 2009 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang, M.Sc Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc NIP. 130 810 771 NIP. 131 569 405
PERNYATAAN PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA AMORF DARI SEKAM PADI TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS MORTAR SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Maret 2009 TANTI KARTIKA SITORUS
040801001
PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang maha pemurah dan maha penyayang, dengan limpahan karunia-nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, selaku pembimbing dan Bpk. Subandi selaku pembimbing lapangan pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya sampaikan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen FISIKA FMIPA USU Dr. Marhaposan dan Dra. Yustinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara.Ucapan terimakasih juga saya sampaikan kepada Dra. Ratna Askiah, M.Si selaku Dosen Wali serta semua dosen dan staff pada Departemen Fisika FMIPA USU, karyawan di Laboratorium Beton Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan di Lab. Material Teknologi Kimia Industri (PTKI) yang banyak memberikan bantuan dalam penyempurnaan skripsi ini. Temantemanku Latifah, Yusnita, Zakiah, Anggi Minol, Endang, K Oma, B Bara, Hendri, Yadi dan rekan-rekan Fisika semuanya khususnya stambuk 04 terimakasih atas semangat dan motivasinya. Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda Abner Sitorus, Ibunda Mariana, B Ino serta semua sanak keluarga. Terimakasih atas dukungan, bantuan dan semangat yang kalian berikan kepadaku selama ini. Dan saya menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu dengan segala kerendahan hati Saya mengharapkan saran dan kritik untuk kesempurnaan skripsi ini.
ABSTRAK Sekam padi merupakan limbah hasil penggilingan padi. Sekam padi mengandung banyak Silika amorf apabila dibakar mencapai suhu 500 700 C dalam waktu sekitar 1 sampai 2 jam. Dalam penelitian ini, silika amorf dari pembakaran sekam padi dimanfaatkan sebagai bahan tambahan dalam campuran mortar. Sampel uji dibuat dengan komposisi campuran 1 semen : 2,75 pasir : 0,5 air untuk pembuatan mortar normal. Ditambahkan silika amorf dengan variasi campuran sebesar 3 %, 6 %, 9 %,12 % dan 15 % dari jumlah semen untuk pembuatan mortar dengan campuran. Hasil pengujian membuktikan bahwa penggunaan silika amorf dari sekam padi dengan kadar 9 % dapat meningkatkan kuat tekan mortar sebesar 31,08 MPa dan kuat tarik mortar sebesar 42,55 MPa dari mortar normal. Sedangkan persentasi penyerapan air dan porositas berkurang sebesar 2,504 % dan 4,000 % dari mortar normal.
ABSTRACT Luced up paddy is the waste of rice drill. Luced up paddy consist on much amorf of silica if it s heated until 500-700 o C of temperature in 1 to 2 hours. In this research, have used silica amorf as an additive thing in mortar mixture. The test material are made with composition to make on 1 cement : 2,75 sand : 0,5 water to make normal mortar. By adding amorf of silica directed by luced up paddy with variation mixture is 3 %, 6 %, 9 %, 12 % and 15 % from the mount of cement to make normal mortar. The result of the researching to indicate the used of Silica amorf directed by incediarism luced up paddy with proportion 9 % will increase compressive strenght mortar up to 31,08% and will increase pull strenght up to 42,55% from normal mortar. While percentace of mortar will also smalles water absorbtion and porisity up to 2,504 % and 4,000% from normal mortar.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv v vi vii ix x Bab 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 2 1.5 Manfaat Penelitian 2 1.6 Tempat Penelitian 3 1.7 Sistematika Penulisan 3
Bab 2 Tinjauan Pustaka 5 2.1 Mortar 5 2.2 Pozzolan 6 2.3 Semen 7 2.3.1 Semen Portland 8 2.3.2 Faktor Air Semen (FAS) 9 2.4 Agregat 9 2.5 Air 10 2.6 Sekam Padi 12 2.6.1 Pembuatan Silika Amorf dari Sekam Padi 14 2.7 Sifat Mekanis Mortar 14 2.7.1 Kuat Tekan 14 2.7.2 Kuat Tarik 15 2.8 Sifat Fisis Mortar 16 2.8.1 Penyerapan Air 16 2.8.2 Porositas 17 Bab 3 Metodologi Penelitian 19 3.1 Alat dan Bahan 19 3.1.1 Peralat 19 3.1.2 Bahan 19 3.2 Diagram Alir 20 3.2.1 Pembuatan Sampel Uji Mortar Normal 20
3.2.2 Pembuatan Sampel Uji Mortar Campuran Silika Amorf dari Sekam Padi 21 3.3 Prosedur Pembuatan Sampel 22 3.3.1 Pembuatan Abu Sekam Padi 22 3.3.2 Pembuatan Sampel Uji Kuat Tekan dan Kuat Tarik 22 3.3.3 Pembuatan Sampel Uji Penyerapan Air dan Porositas 23 3.4 Pengujian Sampel 25 3.4.1 Sifat Mekanis Mortar 25 3.4.1.1 Kuat Tekan 25 3.4.1.2 Kuat Tarik 25 3.4.2 Sifat Fisis 26 3.4.2.1 Penyerapan Air 26 3.4.2.2 Porositas 26 Bab 4 Hasil dan Pembahasan 27 4.1 Analisa Data 27 4.1.1 Pengujian Kuat Tekan Mortar 27 4.1.2 Pengujian Kuat Tarik Mortar 29 4.1.3 Pengujian Penyerapan Air 31 4.1.4 Pengujian Porositas 33 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 35 5.1 Kesimpulan 35 5.2 Saran 36
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Batas dan izin air untuk campuran beton 11 Tabel 2 Komposisi kimia abu sekam padi 13 Tabel 3 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan 27 Tabel 4 Data Hasil Pengujian Kuat Tarik 29 Tabel 5 Data Hasil Pengujian Penyerapan Air 31 Tabel 6 Data Hasil Pengujian Porositas 33
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Diagram Alir Pembuatan Sampel Uji Mortar Normal 20 Gambar 2 Diagram Alir Pembuatan Silika Amorf dari Abu Sekam Padi 21 Gambar 3 Diagram Alir Pembuatan Sampel Uji Mortar yang Dicampur dengan Abu Sekam Padi 21 Gambar 4 Grafik Kuat Tekan Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi 28 Gambar 5 Grafik Kuat Tarik Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi 30 Gambar 6 Grafik Penyerapan Air Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi 32 Gambar 7 Grafik Porositas Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi 34
Bab 1 PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Mortar merupakan salah satu bahan bangunan yang berfungsi untuk merekatkan pasangan batu bata, batako, plesteran dan sebagainya. Selama ini mortar masih menggunakan semen portland dan kapur sebagai bahan ikat utama yang harganya cukup mahal. Oleh karena itu diperlukan alternatif bahan ikat lain yang memiliki harga lebih murah dan diprediksikan dapat meningkatkan sifat mekanis mortar. Bahan ikat alternatif yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah pembakaran sekam padi. Limbah pertanian dapat berbentuk bahan buangan tidak terpakai dan bahan sisa dari hasil pengolahan. Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat, sehingga tumpukan limbah dapat mengganggu lingkungan sekitarnya dan berdampak terhadap kesehatan manusia. Padahal, melalui pendekatan teknologi, limbah pertanian dapat diolah lebih lanjut menjadi hasil samping yang berguna disamping produk utamanya. Salah satu bentuk limbah pertanian adalah sekam yang merupakan buangan pengolahan padi. Limbah sekam padi banyak sekali terdapat di daerah pedesaan, dengan potensi yang melimpah (Balai Penelitian Pascapanen Pertanian, 2008) Sebelumnya telah dilakukan penelitian dalam pembuatan beton yang mengunakan abu sekam padi sebagai bahan campuran beton dengan komposisi 5 %, 10 %, 15 %, 20 % dan 25 %, kekuatan tekannya berturut-turut 7,83 MPa, 10,06 MPa, 11,53 MPa, 6,90 MPa, 6,17 MPa dan 3,98 MPa. Sedangkan penyerapan air berturut-
turut 10,06 %, 8,46 %, 7,64 %, 10,38 %, 14,26 % dan 11,36 % dan besar porositasnya berturut-turut sebesar 22,99 %, 19,42 %, 26,41 %, 36,01 % dan 26,91 %. Pembuatan beton tanpa bahan campuran yang mempunyai kekuatan tekan sebesar 7,83 MPa, penyerapan airnya 10,06 % dan porositasnya sebesar 25,64 % (Lakum, 2008). Pembakaran sekam padi memiliki unsur yang bermanfaat untuk peningkatan kekuatan mortar, mempunyai sifat pozzolan dan mengandung silika yang sangat menonjol, bila unsur ini dicampur dengan semen akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. 1.2. PERMASALAHAN Adapun permasalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah untuk menganalisa bagaimana pengaruh sekam padi sebagai campuran terhadap karakteristik mortar. 1.3. BATASAN MASALAH Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Menerangkan secara terperinci pembuatan mortar yang dicampur dengan abu silika amorf dari sekam padi. 2. Melakukan pengujian mekanis pada campuran mortar tersebut yang meliputi : a. Uji kekuatan tekan b. Uji kekuatan tarik 3. Melakukan pengujian fisis pada campuran mortar tersebut yang meliputi:
a. Penyerapan air b. Porositas 1.4. TUJUAN PENELITIAN 1. Mengkarakterisasi mortar dengan menggunakan bahan campuran silika amorf dari sekam padi yang dibakar. 2. Membandingkan kekuatan mortar yang terbuat dari campuran abu pembakaran sekam padi dengan kekuatan mortar normal. 3. Mengkaji pemanfaatan limbah sekam padi untuk pembuatan mortar guna mengurangi pencemaran lingkungan. 1.5. MANFAAT PENELITIAN 1. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai sumber informasi tentang sifat mekanis mortar khususnya kekuatan mortar dengan menggunakan bahan campuran abu silika amorf dari sekam padi. 2. Diharapkan penambahan silika amorf dari pembakaran sekam padi dapat digunakan dalam pembuatan mortar dengan biaya yang lebih murah. 1.6. TEMPAT PENELITIAN LABORATORIUM BETON TEKNIK SIPIL USU, MEDAN.
1.7. SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan masing-masing Bab adalah sebagai berikut : BAB 1 Pendahuluan Bab ini mencakup latar belakang penelitian, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, tempat penelitian dan sistematika penulisan. BAB 2 Tinjauan Pustaka Bab ini berisi tentang teori yang mendasari penelitian. BAB 3 Metodelogi Penelitian Bab ini membahas tentang diagram alir penelitian, peralatan, bahan-bahan, pembuatan sampel uji, pengujian sampel. BAB 4 Hasil dan Pembahasan Bab ini membahas tentang hasil penelitian dan menganalisa data yang diperoleh dari penelitian. BAB 5 Kesimpulan Menyimpulkan hasil-hasil yang didapat dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian lebih lanjut.
Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Mortar Mortar adalah campuran semen, pasir dan air yang memiliki persentase yang berbeda. Perbandingan semen, pasir dan air yang sesuai untuk mortar yang memenuhi syarat adalah 1 : 2,75 : 0,5. Sebagai bahan pengikat, mortar harus mempunyai kekentalan standard. Kekentalan standart mortar ini nantinya akan berguna dalam menentukan kekuatan mortar yang menjadi plasteran dinding, sehingga diharapkan mortar yang menahan gaya tekan akibat beban yang bekerja padanya tidak hancur (Teknologi Beton, 2003). Mortar digolongkan menurut penggunaannya, misalnya untuk sambungan, tembok tahan air, tahan api dan seterusnya. Mortar untuk sambungan digunakan untuk menyambung bata, batu dan blok beton. Mortar tembok yang dipergunakan dalam berbagai perbandingan campuran untuk memenuhi keperluan pekerjaan. Pekerjaan dengan mortar tembok berlangsung menurut ukuran berikut ini : pelapisan dasar, penghalusan, pelapisan kedua dan penyelesaian. (Surdia, 1996). Mortar dan beton dibuat dari semen dan agregatnya yang dicampur dengan air. Yang perlu diketahui dari bahan bangunan adalah sifat kerapatan (densitas), porositas dan kekuatan tekan. Dalam hubungan dengan panas maka mortar juga perlu diketahui sifat-sifatnya, misalnya sebuah dinding yang terbuat dari beton mempunyai konduktifitas yang berbeda dengan bahan bangunan, erat sekali hubungannya dengan penggunaan bahan bangunan (Daryanto, 1994).
2.2. Pozzolan Pozzolan adalah bahan tambahan yang berasal dari alam atau batuan, yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur silika dan alumina yang reaktif. Pozzolan sendiri tidak memiliki sifat semen. Tetapi dalam keadaan halus bereaksi dengan kapur bebas dan air menjadi suatu massa padat yang tidak larut dalam air (Tjokrodimuldjo, 1996). Pozzolan dapat ditambahkan pada campuran adukan beton dan mortar (sampai pada batas tertentu dapat menggantikan semen), untuk memperbaiki kelecekan (keenceran), membuat beton menjadi lebih kedap air (mengurangi permeabilitas) dan yang bersifat agresif. Pozzolan dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 1. Pozzolan alam : yaitu bahan alam yang merupakan sedimentasi dari abu atau larva atau gunung yang mengandung silikat aktif, yang bila dicampur dengan kapur padam akan mengadakan sementasi. 2. Pozzolan buatan : jenis ini banyak macamnya baik merupakan sisa pembakaran dari tungku, maupun pemanfaatan limbah yang diolah menjadi abu yang mengandung silika reaktif dengan proses pembakaran, seperti abu terbang (Fly ash), silika fume dll (Gunawan, 2000). Pemakaian, bahan pozzolan dalam beton akan menghasilkan beton yang lebih kedap air. Silika dalam jumlah tertentu dapat menggantikan semen dan juga berperan sebagai pengisi antara partikel-partikel semen, sehingga adanya silikat maka porositas beton akan menjadi lebih kecil dan selanjutnya kedapan beton akan menjadi bertambah sehingga permeabilitas semakin kecil. Bahan ini mereduksi kecepatan pengerasan beton dan ini adalah salah satu keberatan dari penggunanya. Bukti-bukti yang ada menunjukkan bahwa kekuatan batas dengan mengganti sekurang-kurangnya 20 % dari semen dengan pozzolan hampir tak berbeda dengan bilamana semen saja yang digunakan (Murdock et al, 1991).
2.3. Semen Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang padat yang mempunyai kekuatan yang cukup (Winter et al, 1993). Semen merupakan hasil industri dari paduan bahan baku : batu gamping/kapur sebagai bahan utama, yaitu bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO) dan lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang mengandung senyawa : Silika Oksida (SiO), Alumunium Oksida (Al 2 O 3 ), Besi Oksida (Fe 2 O 3 ) dan Magnesium Oksida (MgO) atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan bentuk bubuk (bulk), tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air (Dipohusodo, 1999). Semen dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu semen hidraulik dan semen non hidraulik. Semen hidraulik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidraulik anatara lain kapur hidraulik, semen pozzolan, semen terak, semen alam, semen portland, semen alumina dan semen expansif. Contoh lainnya adalah semen portland putih, semen warna dan semen-semen untuk keperluan khusus. Sedangkan semen non-hidraulik adalah semen yang tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidraulik adalah kapur (Mulyono, 2004).. Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik sektor konstuksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabung dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete) (Mulyono, 2004).
Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran mortar. Kandungan semen hidraulik yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih tahan air, lebih cepat mengeras dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya adalah dengan cepat campuran mengeras, maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar dengan kandungan hidraulik rendah akan lebih lemah dan mudah dalam pergerakan (Gunawan, 2000). 2.3.1. Semen Portland Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150, 1985, semen portland didefenisikan sebagai semen hidraulik yang dihasilkan dengan mengiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidraulik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya (Mulyono, 2004). Semen portland dibuat dari serbuk halus mineral kristalin yang komposisi utamanya adalah kalsium dan aluminiun silikat. Perbandingan bahan-bahan utama penyusunya adalah kapur (CaO) sekitar 60 % - 65 %, silika (SiO 2 ) sekitar 20 % - 25 % dan oksida besi serta alumina (Fe 2 O 3 dan Al 2 O 3 ) sekitar 7 % - 12 % (Mulyono, 2004). Penambahan air pada mineral ini akan menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mempunyai kekuatan seperti batu. Berat jenisnya berkisar antara 3,12 hingga 3,16 dan berat volume satu sak semen adalah 94 lb/ft (Nawi, 1998). Menurut ASTM (American Society for Testing Materials) semen dibagi atas : (1) Jenis I, dugunakan untuk bangunan umum dimana tidak diperlukan syarat-syarat khusus. (2) Jenis III, digunakan bila diperlukan beton dengan kekuatan mula yang besar. (3) Jenis IV, diganakan bila diperlukan panas hidrasi yang rendah. Selain itu masih ada dua jenis lainnya (II dan V) untuk pemakaian khusus di lingkungan yang mengandung sulfat (Van Vlack, 1994).
2.3.2. Faktor Air Semen (FAS) Secara umum diketahui bahwa semakin tinggi FAS, semakin rendah mutu kekuatan beton. Namun demikian, nilai FAS yang semakin rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Ada batas-batas dalam hal ini. Nilai FAS yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan, yaitu kesulitan dalam pelaksanaan pemadatan yang pada akhirnya menyebabkan mutu beton menurun. Umumnya nilai FAS minimum yang diberikan sekitar 0,4 dan maksimum 0,65. Rata-rata ketebalan lapisan yang memisahkan antara partikel dalam beton sangat tergantung pada faktor air semen yang digunakan dan kehalusan butiran semennya (Mulyono, 2004). 2.4. Agregat Dalam struktur beton biasanya agregat menempati kurang lebih 70 sampai 75 % dari volume massa yang telah mengeras. Sisanya terdiri dari adukan semen yang telah mengeras, air yang belum bereaksi (yaitu, air yang tidak ikut dalam proses hidrasi dari semen) dan rongga-rongga udara. Air yang belum bereaksi dan rongga-rongga udara kenyataannya tidak memberikan sumbangan kekuatan terhadap beton. Pada umumnya, semakin padat agregat-agregat tersebut tersusun, semakin kuat pula beton yang dihasilkannya, daya tahannya terhadap cuaca dan nilai ekonomis dari beton tersebut (Winter et al, 1993). Sifat agregat bukan hanya mempengaruhi sifat beton, akan tetepi juga mempengaruhi ketahanan (durability, daya tahan terhadap kumunduran mutu akibat siklus dari pembekuan-pencairan). Oleh karena agregat lebih murah dari semen, maka adalah logis untuk menggunakannya dengan persentase yang setinggi mungkin. Umumnya untuk kekuatan yang maksimum, ketahanan dan ekonomis, agregat harus dipak dan disemen sepadat mungkin (Chu-Kia Wang et al, 1994). Agregat harus kuat, tahan lama dan bersih. Jika terdapat debu dan partikelpartikel lain, debu dan partikel tersebut akan mengurangi ikatan antara pasta semen dengan agregatnya. Kekuatan agragat memberikan pengaruh penting pada kekuatan
beton dan sifat-sifat agregat sangat mempengaruhi daya tahan beton (McCormac, 2003). Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agragat alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum, agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu, agregat kasar dan agregat halus. Batasan antara agregat halus dan kasar berbeda antara disiplin ilmu yang satu dengan yang lain. Meskipun demikian, dapat diberikan batasan ukuran antara agregat halus dengan agragat kasar yaitu 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm (4.75 mm) dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4.80 mm (4.75 mm). Agregat dengan ukuran lebih besar dari 4.80 mm dibagi lagi menjadi dua : yang berdiameter antara 4.80 40 mm disebut kerikil beton dan yang lebih dari 40 mm disebut kerikil kasar (Mulyono, 2004). Agregat halus merupakan pengisi yang berupa pasir. Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik, lempung, partikel yang lebih kecil, atau bahan-bahan lain yang dapat merusak campuran. Variasi ukuran dalam suatu campuran harus mempunyai gradasi yang baik (Nawy, 1998). Kekuatan mortar akan bertambah jika kandungan pori dalam mortar semakin kecil. Terjadi hubungan langsung antara kukuatan dengan kandungan pori dalam agregat. Semakin tinggi angka pori dalam agregat berarti semakin tinggi angka pori dalam beton yang pada akhirnya akan menyebabkan turunnya kekuatan beton (Mulyono, 2004). 2.5. Air Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula,
atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat beton yang dihasilkan. Untuk meningkatkan mutu beton, maka sebaiknya air yang digunakan sebagai campuran harus memperhatikan batas dan izin yang telah ditetapkan. Batas dan izin air untuk campuran beton dapat dilihat pada Tabel 1 (Mulyono, 2004). Tabel 1. Batas dan izin air untuk campuran beton Batas yang diizinkan Ph 4,5 8,5 Bahan padat 2000 ppm Bahan terlarut 2000 ppm Bahan organic 2000 ppm Minyak 2 % berat semen Sulfur (SO 3 ) 10000 ppm Chlor (Cl) 10000 ppm (Sumber : Mulyono, 2004) Karena pasta semen merupakan hasil reaksi kimia antara semen dengan air, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap total berat campuran yang penting, tetapi justru perbandingan air dengan semen atau yang sering disebut sebagai Faktor Air Semen (water cement ratio). Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga akan mempengaruhi kekuatan beton (Nawy, 1998). Air memiliki beberapa pengaruh terhadap kekuatan beton antara lain : 1. Air merupakan media pencampur pada pembuatan pasta. 2. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat antara air dan faktor semen.
3. Kandungan air yang tinggi menghalangi proses pengikatan dan kandungan air yang rendah reaksi tidak selesai. Kandungan air yang tinggi dapat mengakibatkan mudah mengerjakannya 4. Kekuatan rendah 5. Beton dapat menjadi porous (Murdock, 1991) 2.6. Sekam Padi Indonesia yang masih dikenal sebagai negara agraris mampu memproduksi padi sekitar 50 juta ton per tahun. Padi sejumlah itu dapat menghasilkan abu sekam sekitar 1-3 ton, yang sejauh ini belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi yang merupakan hasil sampingan saat proses penggilingan padi dilakukan. Sekitar 20 % dari bobot padi adalah sekam padi dan kurang lebih 15 % dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar (Nuryono et all,2003). Silika merupakan bahan kimia yang pemanfaatan dan aplikasinya sangat luas mulai bidang elektronik, mekanis, medis, seni hingga bidang-bidang lainnya. Salah satu pemanfaatan serbuk silika yang cukup luas adalah sebagai penyerap kadar air di udara sehingga memperpanjang masa simpan bahan dan sebagai bahan campuran untuk membuat keramik seni (Harsono, 2002). Sudah diketahui bahwa Sekam Padi mengadung banyak Silika amorf apabila dibakar mencapai suhu 500 700 C dalam waktu sekitar 1 sampai 2 jam. Oleh karena itu, dewasa ini mulai dikembangkan pemanfaatan Abu Sekam Padi (sisa pembakaran sekam padi) dalam berbagai bidang, salah satunya adalah bidang konstruksi. Reaktivitas antara silika dalam Abu Sekam Padi dengan kalsium hidroksida dalam pasta semen dapat berpengaruh pada peningkatan mutu beton (Harsono, 2002). Sekam yang dibakar mempunyai sifat pozzolan yang mengandung unsur silikat yang tinggi. Nilai paling umum kandungan silika dari abu sekam adalah 94 96 % dan apabila nilainya mendekati atau di bawah 90 % kemungkinan
disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi dengan zat lain yang kandungan silikanya rendah. Unsur lain yang terkandung di dalamnya terdiri atas K 2 O, CaO, MgO, SO 4, Al 2 O 3, Fe 2 O 4 dan Na 2 O dengan konsentrasi yang semakin rendah. Persentase dari masing-masing Unsur dapat dilihat pada Tabel 2. (Herlina, 2005). Tabel 2. Komposisi kimia abu sekam padi % Komponen Persentase komposisi (%) 1 SiO 2 94,5 2 Al 2 O 3 1,05 3 Fe 2 O 3 1,05 4 CaO 0,25 5 MgO 0,23 6 SO 4 1,13 7 CaO bebas - 8 Na 2 O 0,78 9 K 2 O 1 (Sumber : Herlina, 2005) Sedangkan silika amorf terbentuk ketika silikon teroksidasi secara termal. Silika amorf terdapat dalam beberapa bentuk yang tersusun dari partikel-partikel kecil yang kemungkinan ikut tergabung. Biasanya silika amorf mempunyai kerapatan 2,21 gr/cm 3 (Harsono, 2002). Pengunaan silika amorf secara berlebihan diatas 10 %, akan membawa dampak negatif yaitu dengan timbulnya reaksi alkali silika. Reaksi alkali silika merupakan reaksi antara kandungan silika aktif dalam bubuk silika dan alkali dalam semen. Reaksi ini membentuk suatu gel alkali-alkali yang menyelimuti butiran-butiran agregat. Gel tersebut dikelilingi oleh pasta semen dan akibatnya pemuaian terjadilah tegangan internal, yang dapat mengakibatkan retak atau pecahnya pasta semen (Herlina, 2005)
2.6.1. Pembuatan Silika Amorf dari Sekam Padi Salah satu penelitian pembuatan silika amorf dari sekam padi oleh Harsono (2002). Pembakaran sekam padi dilakukan dalam tungku. Untuk mendapatkan silika yang reaktif suhu harus terkontrol. Pembuatan silika amorf ini dilakukan dengan terlebih dahulu melalui proses pengeringan yang bertujuan untuk mengeleminasi kandungan air dalam bahan dengan menguapkan air dalam dari permukaan bahan. Adanya sisa kandungan air dalam abu sekam padi dapat menghalangi proses difusi komponenkomponen kimia yang terkandung dalam sekam padi saat dipanaskan, sehingga berpengaruh pada kemurnian sekam. Sekam padi yang telah kering mengalami proses pengarangan di tungku pada suhu 300 o C dengan penahanan suhu selama 30 menit. Adapun tujuan perlakuan ini adalah supaya sekam yang dibakar menjadi karbon. Pembakaran sekam padi dalam tungku hingga menjadi karbon terjadi pada suhu 200 o C - 400 o C. Semakin besar temperatur untuk melakukan pengarbonan sekam, maka kecendrungan karbon semakin sedikit. Karbon dapat dihilangkan dengan cara memanaskan sampel pada temperatur 500 o C 700 o C selama 1 jam. Penahanan suhu bertujuan untuk menghasilkan silika yang optimal (Harsono, 2002). 2.7 Sifat Mekanis Mortar 2.7.1. Kuat Tekan Kekuatan suatu material didefinisikan sebagai kemampuan meterial dalam menahan pembebanan atau gaya-gaya mekanis sampai terjadi kegagalan. Nilai kuat tekan mortar didapatkan melalui tata cara pengujian standart, mengunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji sampai hancur. Kekutan tekan merupakan salah satu kinerja utama beton atau mortar. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas.
Kuat tekan mortar atau beton diwakili oleh kuat tekan maksimum f c dengan satuan N/m 2 atau MPa (Mega Pascal). Sebelum diberlakukannya sistem satuan SI di Indonesia, nilai tegangan menggunakan satuan kgf/cm 2 (Dipohusodo, 1999). Kekuatan tekan mortar ditentukan oleh pengaturan dari perbandingan semen, agregat halus, air dan berbagai jenis campuran. Perbandingan dari air terhadap semen merupakan faktor utama didalam penentuan kekuatan mortar. Semakin rendah perbandingan air-semen, semakin tinggi kekuatan tekan. Suatu jumlah tertentu air diperlukan untuk memberikan aksi kimia di dalam pengerasan mortar, kelebihan air meningkatkan kemampuan pengerjaan akan tetapi menurunkan kekuatan (Chu-Kia Wang et al, 1994). Kuat tekan mortar dapat ditentukan dengan rumus, sebagai berikut : (2.1) (Sumber : Dipohusodo, 1999) Dengan : f c = Kuat tekan (MPa) F = Gaya beban maksimum (N) A = Luas bidang permukaan (m 2 ) 2.7.2. Kuat Tarik Kuat tarik adalah ukuran kuat mortar yang diakibatkan oleh suatu gaya yang cenderung untuk memisahkan sebagian mortar akibat tarikan. Untuk mengetahui mutu mortar biasanya dilakukkan pengujian. Uji kuat tarik dilakukkan dengan membuat
mortar dalam bentuk seperti angka delapan. Benda uji ini setelah keras kemudian ditarik dengan uji cemen briquettes. Nilai kuat tarik yang diperoleh dihitung dari besar beben tarik maksimum (N) dibagi dengan luas penampang (m 2 ) (Tjokrodimulyo, 1996). Kelemahan struktur berbahan dasar beton/mortar adalah kuat tarik yang rendah sehingga akan segera retak jika mendapat tegangan tarik. Beberapa penelitian terdahulu telah mengadakan percobaan-percobaan untuk memperbaiki sifat kurang baik, yaitu kuat tarik yang rendah dengan cara penembahan bahan tambahan, baik yang sifat kimiawi maupun fisikal pada adukkan (McCormac, 2003). Kuat tarik mortar dapat diperoleh dengan rumus, sebagai berikut : (2.2) (Sumber : Timoshenko, 2000) Dengan : = Kuat tarik (MPa) F = Gaya beban maksimum (N) A = Luas bidang tarik (m 2 ) 2.8. Sifat Fisis Mortar 2.8.1. Penyerapan Air
Daya serap air adalah persentase berat air yang mampu diserap oleh suatu agregat jika direndam dalam air. Pori dalam butir agregat mempunyai ukuran dengan variasi cukup besar. Pori-pori tersebar di seluruh butiran, beberapa merupakan pori-pori yang tertutup dalam materi, beberapa yang lain terbuka terhadap permukaan butiran. Beberapa jenis agragat yang sering dipakai mempunyai volume pori tertutup sekitar 0 % sampai 20 % dari volume butirnya (Tjokrodimulyo, 1996). Dalam adukan beton atau mortar, air dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini selain mengisi pori-pori antara butir-butir agregat halus, juga bersifat sebagai perekat atau pengikat dalam proses pengerasan, sehinga butiran-butiran agregat saling terikat dengan kuat dan terbentuklah suatu massa yang kompak atau padat. Penyebab semakin meningkatnya daya serap air adalah semakin meningkatnya porositas mortar semen akibat kelebihan air yang tidak bereaksi dengan semen. Air ini akan menguap atau tinggal dalam mortar semen yang akan menyebabkan terjadinya pori-pori pada pasta semen sehingga akan menghasilkan pasta yang porous, hal ini akan menyebabkan semakin berkurangnya kekedapan air mortar semen. Persentase penyerapan air dapat diperoleh dengan rumus, sebagai berikut : Penyerapan Air (%) = x 100 % (2.3) (Sumber : Van Vlack, 1994) Dengan : m b = Massa basah dari benda uji (gram) m k = Massa kering dari benda uji (gram) 2.8.2. Porositas
Porositas merupakan persentase volume ruang pori atau ruang sempit dan kecil di antara butiran material. Rapat penumpukan dan porositas juga penting, bagian-bagian volume yang berpengaruh atas jumlah air atau pasta semen yang bercampur dengan agregat. Pengujian porositas dilakukan untuk mengetahui besarnya porositas yang terdapat pada benda uji. Semakin banyak porositas yang terdapat pada benda uji maka semakin rendah kekuatannya (Van Vlack, 1994). Porositas dari benda uji dapat diperoleh menggunakan rumus sebagai berikut : Porositas (%) = X X 100 % (2.4) (Sumber : Anwar Dharma Sembiring) Dengan : m b = Massa basah dari benda uji (gram) m k = Massa kering dari benda uji (gram) V b = Volum benda uji (cm 3 ) = Massa jenis air (1 gr/cm 3 )
Bab 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. ALAT DAN BAHAN 3.1.1. Peralatan Cetakan kubus dengan ukuran 5 x 5 x 5 cm 3 dan briket dengan ukuran 7,5 x 4,15 x 2,5 cm 3. Cawan keramik Tungku dengan temperatur kerja dapat mencapai 600 o C Scrap Sendok semen Jangka sorong Kuas Timbangan Neraca Analitis Mesin kompresor (Compressor machine) Mesin uji tarik (Tensile Test Machine) Batang perojok (Crushed) Gelas ukur 1000 ml Ayakan Wadah 3.1.2. Bahan-bahan Semen Portland Padang Pasir saringan no 4 ukuran 4,75 mm Sekam padi IR 64 Air PDAM Vaselin
3.2. Diagram Alir 3.2.1. Pembuatan Sampel Uji Mortar Normal Semen Pasir Air Pencampuran Pengadukan Pencetakan Perendaman Pengeringan Pengujian Analisa Data Hasil / Laporan Penelitian Gambar 1. Diagram Alir Pembuatan Sampel Uji Mortar Normal
3.2.2. Pembuatan Sampel Uji Mortar Campuran Silika Amorf dari Sekam Padi a. Pembuatan Silika Amorf dari Abu Sekam Padi Penyediaan sekam padi IR 64 Pengeringan Pembakaran Silika Amorf dari Abu Sekam Gambar 2. Diagram Alir Pembuatan Silika Amorf dari Abu Sekam Padi b. Pembuatan Sampel Uji Mortar yang Dicampur dengan Abu Sekam Padi Semen + abu sekam padi (variasi campuran 3%, 6%, 9%, 12% dan 15%) Pasir Air Pencampuran Pengadukan Pencetakan Perendaman Pengeringan Pengujian Analisa Data Hasil / Laporan Penelitian Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Sampel Uji Mortar yang Dicampur dengan Abu Sekam Padi
3.3. Prosedur Pembuatan Sampel 3.3.1. Pembuatan Abu Sekam Padi Pembuatan silika amorf dari sekam padi dilakukan dengan tahap-tahap sebagai berikut : a. Pengeringan sekam di bawah sinar matahari sampai kering. b. Pembakaran sekam dalam tungku - Pengkarbonan sekam dalam tungku pada suhu 300 0 C selama 30 menit. - Pengabuan sekam dalam tungku pada suhu 600 0 C selama 60 menit. 3.3.2. Pembuatan Sampel Uji Kuat Tekan dan Kuat Tarik 1. Pencampuran a. Untuk mortar normal Bahan-bahan seperti semen dan pasir ditimbang dengan perbandingan 1 : 2,75 kemudian bahan-bahan tersebut dicampur. b. Untuk mortar dengan campuran silika amorf dari sekam padi Bahan-bahan seperti semen dan pasir ditimbang dengan perbandingan 1 : 2,75 dan silika amorf dari sekam padi sebanyak 3 %, 6 %, 9 %, 12 % dan 15 % dari berat semen. 2. Pengadukan Setelah semua bahan dicampur, maka bahan tersebut diberi air pada bagian tengah adonan serta dibiarkan selama 60 detik agar campuran saling mengikat lalu campuran tersebut diaduk sampai campuran benar-benar homogen.
3. Pencetakan Setelah pengadukan selesai, dilakukan pencetakan dengan memasukkan pasta mortar ke dalam cetakan kubus dan briket yang telah diolesi vaselin terlebih dahulu dengan cara : Di masukkan pasta setinggi 1/3 tinggi cetakan, kemudian campuran dirojok (Crushed) 25 kali untuk menjamin kepadatan susunan campuran. Di masukkan kembali 1/3 pasta mortar ke dalam cetakan, kemudian dirojok (Crushed) kembali. Di masukkan kembali pasta mortar kedalam cetakan sampai penuh kemudian dirojok (Crushed) kembali. Diratakan permukaan cetakan menggunakan skrap lalu ditutup dengan kain basah selama 24 jam. 4. Perendaman Setelah mortar berumur 24 jam cetakan dibuka dan sampel uji direndam. Perendaman dilakukan selama 27 hari agar terjadi proses hidrasi antara semen dengan air. 3.3.3. Pembuatan Sampel Uji Penyerapan Air dan Porositas 1. Pencampuran
a. Untuk mortar normal Bahan-bahan seperti semen dan pasir ditimbang dengan perbandingan 1 : 2,75 kemudian bahan-bahan tersebut dicampur. b. Untuk mortar dengan campuran silika amorf dari sekam padi Bahan-bahan seperti semen dan pasir ditimbang dengan perbandingan 1 : 2,75 dan silika amorf dari sekam padi sebanyak 3 %, 6 %, 9 %, 12 % dan 15 % dari berat semen. 2. Pengadukan Setelah semua bahan dicampur lalu bahan tersebut diberi air pada bagian tengah adonan serta dibiarkan selama 60 detik agar campuran saling mengikat lalu campuran tersebut diaduk sampai campuran benar-benar homogen.
3. Pencetakan Setelah pengadukan selesai dilakukan pencetakan dengan memasukkan pasta mortar ke dalam cetakan kubus yang telah diolesi vaselin terlebih dahulu dengan cara : Di masukkan pasta setinggi 1/3 tinggi cetakan, kemudian campuran dirojok (Crushed) 25 kali untuk menjamin kepadatan susunan campuran. Di masukkan kembali 1/3 pasta mortar ke dalam cetakan kemudian dirojok (Crushed) kembali. Di masukkan kembali pasta mortar kedalam cetakan sampai penuh kemudian dirojok (Crushed) kembali. Diratakan permukaan cetakan menggunakan skrap lalu ditutup dengan kain basah selama 24 jam. 4. Pengeringan Setelah mortar berumur 24 jam cetakan dibuka dan sampel uji dikeringkan di ruang perawatan selama 27 hari lalu direndam selama 24 jam.
3.4. Pengujian Sampel Pengujian yang dilakukan meliputi sifat mekanis dan sifat fisis dari mortar. 3.4.1. Sifat Mekanis Mortar 3.4.1.1. Kuat Tekan Kuat tekan mortar diuji dengan cara membuat mortar yang kemudian ditekan sampai hancur. Pengujian kuat tekan mortar dilakukan untuk mengetahui kuat tekan hancur dari sampel uji. Kuat tekan mortar mengacu pada standart pengujian ASTM C 109 memakai cetakan kubus berukuran 5 x 5 x 5 cm 3. Pengujian kuat tekan mortar dilakukan pada saat mortar berumur 28 hari, dimana pada saat umur 27 hari sampel uji dikeluarkan dari bak perendaman dan pada hari ke 28 benda uji dikeringkan dengan udara bebas. Pengujian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan alat Mesin kompresor (Compressor machine) hingga didapatkan beban maksimumnya. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk setiap sampel agar diperoleh kuat tekan rata-rata. 3.4.1.2. Kuat Tarik Kuat tarik mortar diuji dengan cara membuat mortar yang kemudian ditarik sampai patah. Pengujian kuat tarik mortar dilakukan untuk mengetahui kuat tarik patah dari benda uji tersebut. Kuat tarik mortar mengacu pada standart pengujian ASTM C 109 dengan memakai cetakan briket berukuran 7,5 x 4,15 x 2,5 cm 3. Pengujian tarik adalah pengujian sifat mekanis secara statis dengan cara benda uji tarik dibebani pada kedua ujingnya dengan gaya tarik sebesar F (Newton). Pengujian kuat tarik mortar dilakukan pada saat mortar berumur 28 hari, dimana pada saat umur 27 hari benda uji dikeluarkan dari bak perendaman dan pada hari ke 28 benda uji dikeringkan dengan udara bebas. Pengujian kuat tarik dilakukan dengan menggunakan alat Tensile Test Machine hingga didapatkan beban maksimumnya.
Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk setiap sampel agar diperoleh kuat tekan rata-rata. 3.4.2. Sifat Fisis 3.4.2.1. Penyerapan Air Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui banyaknya air yang diserap oleh mortar direndam pada periode tertentu. Uji penyerapan air menggunakan sampel uji berbentuk kubus 5 x 5 x 5 cm 3. Penyerapan mortar dilakukan pada saat mortar berumur 28 hari, dimana jumlah mortar yang akan diuji yaitu 15 buah, yang terdiri dari : 3 sampel untuk masing-masing campuran. Dalam pengujian ini mortar yang sudah mengalami aging selama 27 hari ditimbang dengan maksud mendapatkan massa kering dari mortar (m k ) setelah itu mortar direndam selama 24 jam untuk memperoleh massa basah mortar (m b ), namun dalam hal ini mortar dilap terlebih dahulu agar basah dari pada mortar tidak berlebihan. 3.4.2.2. Porositas Pengujian porositas dilakukan untuk mengetahui besarnya porositas yang terdapat pada sampel uji. Semakin banyak porositas yang terdapat pada benda uji maka semakin rendah kekuatannya, begitu pula sebalikknya. Pengujian porositas dilakukan pada sampel uji yang sama terhadap pengujian penyerapan air, sehingga pengujian porositas dapat langsung bersamaan dengan uji penyerapan air. Jadi pengujian ini dilakukan guna memperoleh massa basah (m b ) setelah mortar direndam dan diperoleh massa kering (m k ) sebelum dilakukan perendaman.
Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. ANALISA DATA 4.1.1. Pengujian Kuat Tekan Mortar Data hasil pengujian kekuatan tekan mortar yang dicampur dengan sillika amorf dari pembakaran sekam padi sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan, tertera pada Tabel 3. berikut ini : Tabel 3. Data Hasil Pengujian Kuat Tekan No Variasi campuran Luas (A) (m 2 ) 1 Normal 0,0025 2 3 % 0,0025 3 6 % 0,0025 Gaya Beban Tekan (F) (N) 62720 63014 62818 69580 68306 69727 75607 75264 Kuat tekan ( ) (MPa) 25,088 25,206 25,127 27,832 27,322 27,891 30,243 30,106 Kuat tekan rata-rata (MPa) 25,140 27,682 30,204
4 9 % 0,0025 5 12 % 0,0025 6 15 % 0,0025 75656 30,262 83300 33,320 81340 32,536 82516 33,006 53802 53508 53410 46060 47040 45080 21,521 21,403 21,364 18,424 18,816 18,032 32,954 21,429 18,424
Kuat Tekan Mortar (MPa) 35 30 25 20 15 10 5 0 0% 25,14 3% 27,682 6% 30,204 9% 32,954 12% 21,429 15% 18,424 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% Variasi Campuran (%) Gambar 4. Grafik Kuat Tekan Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi Dari Grafik 4. dapat dilihat bahwa kuat tekan mortar tanpa campuran silika amorf dari sekam padi adalah sebesar 25,140 MPa, sedangkan untuk kuat tekan rata-rata mortar yang dicampur dengan silika amorf sebesar 3 %, 6 %, 9 %, 12 % dan 15 % berturut-turut adalah 27,682 MPa, 30,204 MPa, 32,954 MPa, 21,429 MPa dan 18,424 MPa. Dari grafik terlihat juga bahwa kekuatan mortar semakin meningkat jika kadar campuran silika amorf dari pembakaran sekam padi berkisar 3 % hingga 9 % dari jumlah semen. Sedangkan pencampuran lebih dari 9 % akan mengurangi kuat tekan mortar. Dengan demikian penggunaan silika amorf dari pembakaran sekam padi dengan kadar 9 % merupakan kadar campuran optimum pada campuran ini. Jika digunakan silika amorf dari pembakaran sekam padi melebihi kadar tersebut maka akan menurunkan kekuatan mortar. Penurunan ini diperkirakan disebabkan oleh adanya rongga pada mortar sewaktu pencetakan dan ikatan antar agregat (bahan campuran) yang kurang kuat pada penggunaan silika amorf diatas 9 %.
4.1.2. Pengujian Kuat Tarik Mortar Data hasil pengujian kekuatan tarik mortar yang dicampur dengan sillika amorf dari pembakaran sekam padi sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan, tertera pada Tabel 4. berikut ini : Tabel 4. Data Hasil Pengujian Kuat Tarik No Variasi campuran 1 Normal 2 3 % 3 6 % 4 9 % 5 12 % 6 15 % Tebal (t) (m) 0,028 0,027 0,028 0,025 0,027 0,026 0,026 0,025 0,025 0,027 0,026 0,029 0,030 0,027 0,025 0,029 0,026 0,026 Lebar (w) (m) 0,025 0,029 0,027 0,026 0,025 0,026 0,031 0,031 0,026 0,026 0,025 0,025 0,026 0,029 0,027 0,026 0,028 0,030 Luas (A) (m 2 ) 0,00070 0,00078 0,00076 0,00065 0,00067 0,00068 0,00081 0,00078 0,00065 0,00070 0,00065 0,00073 0,00078 0,00078 0,00068 0,000754 0,000728 0,000780 Gaya Beban Tekan (F) (N) 2300 2275 2250 2390 2415 2430 3225 3175 2575 2975 2925 3150 2095 2125 2115 1875 1850 1890 Kuat tekan ( ) (MPa) 3,285 2,917 2,961 3,678 3.578 3,573 3,981 4,071 3,962 4,250 4,500 4,315 2,686 2,724 3,103 2,487 2,541 2,423 Kuat tekan ratarata (MPa) 3,055 3,609 4,005 4,355 2,838 2,484
Kuat Tarik Mortar (MPa) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0% 3,055 3% 3,609 6% 4,005 9% 4,355 12% 2,838 15% 2,484 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% Variasi Campuran (%) Gambar 5. Grafik Kuat Tarik Mortar Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi Dari Grafik 5. dapat dilihat bahwa kuat tarik mortar tanpa campuran silika amorf dari sekam padi adalah sebesar 3,055 MPa sedangkan untuk kuat tarik rata-rata mortar yang dicampur dengan silika amorf sebesar 3 %, 6 %, 9 %, 12 % dan 15 % berturut-turut adalah 3,609 MPa, 4,005 MPa, 4,355 MPa, 2,838 MPa dan 2,484 MPa. Dari grafik terlihat juga bahwa kekuatan mortar semakin meningkat jika kadar campuran silika amorf dari pembakaran sekam padi berkisar 3 % hingga 9 % dari jumlah semen. Sedangkan pencampuran lebih dari 9 % akan mengurangi kuat tarik mortar. Dengan demikian penggunaan silika amorf dari pembakaran sekam padi dengan kadar 9 % merupakan kadar campuran optimum pada campuran ini. Jika digunakan silika amorf dari pembakaran sekam padi melebihi kadar tersebut maka akan menurunkan kekuatan mortar. Penurunan ini diperkirakan disebabkan oleh adanya rongga pada mortar sewaktu pencetakan dan ikatan antar agregat (bahan campuran) yang kurang kuat pada penggunaan silika amorf diatas 9 %.
4.1.3. Pengujian Penyerapan Air Data hasil pengujian penyerapan air pada mortar yang dicampur dengan silika amorf dari pembakaran sekam padi sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan tertera pada Tabel 5. berikut ini : Tabel 5. Data Hasil Pengujian Penyerapan Air No Variasi campuran Berat Kering (m k ) (gr) Berat Basah (m b ) (gr) Penyerapan (%) Penyerapan rata-rata (%) 1 Normal 2 3 % 3 6 % 4 9 % 5 12 % 160 157 162 148 150 146 153 155 151 137 142 140 147 148 152 172 169 174 157 159 155 162 164 160 144 149 147 159 160 164 7,500 7,643 7,407 6,081 6,000 6,164 5,882 5,806 5,960 5,109 4,929 5,000 8,163 8,108 7,895 7,517 6,082 5,883 5,013 8,055 6 15 % 150 163 8,667 8,648
152 149 165 162 8,552 8,725
Penyerapan Air (%) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0% 7,517 3% 6,082 6% 5,883 9% 5,013 12% 8,055 15% 8,648 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% Variasi Campuran (%) Gambar 6. Grafik Penyerapan Air Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi Dari Grafik 6. dapat dilihat bahwa persentase penyerapan air tanpa campuran silika amorf dari sekam padi adalah sebesar 7,517 %, sedangkan persentase penyerapan air untuk mortar dengan campuran silika amorf dari pembakaran sekam padi 3 % yaitu 6,082 % menurun sebesar 1,435 % dari penyerapan air pada mortar normal. Pada mortar dengan campuran 6 % silika amorf dari pembakaran sekam padi yaitu sebesar 5,883 % menurun sebesar 1,634 % dari mortar normal. Pada mortar dengan campuran 9 % silika amorf dari pembakaran sekam padi yaitu sebesar 5,013 % menurun sebesar 2,504 % dari mortar normal. Sedangkan mortar dengan campuran silika amorf dari sekam padi 12 % dan 15 % memiliki penyerapan air masing-masing 8,055 % dan 8,648 % atau semakin meningkat dibandingkan dengan mortar normal. Pada mortar dengan campuran silika amorf dari sekam padi melebihi 9 % akan bersifat penyerapan air yang sangat tinggi dengan demikian kekuatan mortar akan semakin berkurang atau akan lebih mudah retak dan daya kuat tekan dan tariknya
akan berkurang. Hal ini disebabkan karena penggunaan jumlah silika amorf yang terlalu banyak akan menyebabkan mortar menjadi lebih berongga.
4.1.4. Pengujian Porositas Data hasil pengujian porositas mortar yang dicampur dengan silika amorf dari sekam padi sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan, tertera pada Tabel 6. berikut ini : Tabel 6. Data Hasil Pengujian Porositas No Variasi campuran Berat Kering (m k ) (gr) Berat Basah (m b ) (gr) Penyerapan (%) Penyerapan rata-rata (%) 1 Normal 2 3 % 3 6 % 4 9 % 5 12 % 6 15 % 161 157 162 153 155 151 145 150 143 137 142 136 143 152 149 147 152 148 172 169 174 161 164 160 152 159 151 144 149 142 154 165 161 159 164 161 8,8 9,6 9,6 6,4 7,2 7,2 5,6 7,2 6,4 5,6 5,6 4,8 8,8 10,4 9,6 9,6 9,6 10,4 9,333 6,667 6,400 5,333 9,600 9,766
12 Porositas (%) 10 8 6 4 0% 9,333 3% 6,667 6% 6,4 9% 5,333 12% 9,6 15% 9,766 2 0 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% Variasi Campuran (%) Gambar 7. Grafik Porositas Terhadap Penambahan Silika Amorf dari Pembakaran Sekam Padi Dari Grafik 7. dapat dilihat bahwa persentase porositas tanpa campuran silika amorf dari sekam padi adalah sebesar 9,333 %, sedangkan persentase porositas untuk mortar dengan campuran silika amorf dari pembakaran sekam padi 3 % adalah sebesar 6,667 % menurun sebesar 2,666 % dari porositas pada mortar normal. Pada mortar dengan campuran 6 % silika amorf dari pembakaran sekam padi adalah sebesar 6,4 % menurun sebesar 2,933 % dari mortar normal. Pada mortar dengan campuran 9 % silika amorf dari pembakaran sekam padi yaitu sebesar 5,333 % menurun sebesar 4 % dari mortar normal. Sedangkan mortar dengan campuran silika amorf dari sekam padi 12 % dan 15 % memiliki porositas masing-masing 9,6 % dan 9,77 % atau mengalami penambahan porositas dibandingkan dengan mortar normal. Pada mortar dengan cempuran silika amorf dari sekam padi melebihi 9 % akan meningkatkan porositas mortar serta megurangi kuat tekan dan tarik dari mortar. Sehingga menyebabkan kekuatan mortar semakin berkurang.
Bab 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari data penelitian yang diperoleh dan dari analisa data yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari hasil penelitian besarnya kuat tekan dan kuat tarik mortar yang menggunakan silika amorf dari pembakaran sekam padi dengan kadar komposisi 3 % - 9 %, lebih tinggi dari mortar normal. 2. Penggunan silika amorf dari pembakaran sekam padi lebih dari 9 % akan mengakibatkan kekuatan mortar akan semakin berkurang. 3. Dari hasil penelitian diperoleh nilai persentase penyerapan air dan porositas yang menggunakan silika amorf dari pembakaran sekam padi dengan kadar komosisi 3 % - 9 %, lebih rendah dari mortar normal. 4. Penggunan silika amorf dari pembakaran sekam padi lebih dari 9 % akan mengakibatkan persentase penyerapan air dan porositas akan semakin bertambah. 5. Dari hasil pengamatan terlihat jelas apabila semakin besar penyerapan air yang terdapat pada benda uji maka porositas akan semakin besar dan kekuatannya akan semakin rendah dan sebaliknya. 6. Pemanfaatan sekam padi dengan komposisi tertentu, dapat menghasilkan mortar yang lebih kuat dan ekonomis.
5.2. Saran Beberapa saran untuk penelitian lebih lanjut yaitu : 1. Untuk memperoleh campuran yang optimum, maka pada waktu pencetakan sebaiknya perojokan dilakukan dengan benar sesuai dengan prosedur yang telah ditentukan. 2. Diharapkan agar campuran antara semen dan silika amorf dari sekam padi serta material-material pembentuk lainnya benar-benar homogen agar menghasilkan mortar yang baik.
DAFTAR PUSTAKA Balai Penelitian Pascapanen Pertanian. Peluang Agribisnis Arang Sekam. http://www.pustaka-deptan.go.id/publikasi/wr254033.pdf. Diakses tangal 5 Januari 2009. Chu- Kia Wang dan Salmon, Charles G. 1994. Disain Beton Bertulang. Jilid 1.. Edisi Keempat. Terjemahan Binsar Hariandja. Jakarta : Erlangga. Daryanto, 1994. Pengetahuan Teknik Bangunan. Jakarta : Rineka Cipta. Dipohusodo, Istimawan. 1999. Strukur Beton Bertulang. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama. Gunawan, Margaret. 2000. Konstruksi Beton I. Jakarta : Delta Teknik Group. Harsono, Heru. Pembuatan Silika Amorf dari Limbah Sekam Padi. http://www.unej.ac.id/fakultas/mipa/vol3,no2/harsono.pdf. Diakses tangal 5 Januari 2009. Herlina F, Silvia. Kajian Pemanfaatan Abu Sekam Padi untuk Stabilisasi Tanah dalam Sistem Pondasi di Tanah Ekspansi. http://www.pu.go.id/publik/ind/produk/seminar/kolokium2005/kolokium2 005_06.pdf. Diakses tanggal 7 Januari 2009. Lakum C, Khairul. 2008. Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Campuran untuk Peningkatan Kekuatan Beton. Medan. Skripsi Jurusan Fisika, FMIPA, USU. Nawi, Edward G. 1998. Beton Bertulang. Terjemahan Bambang Suryoatmono. Bandung : PT. Refika Aditama. Nuryono, dan Narsito. Sintesis Sluka Gel Terenkapsulasi Enzim dari Abu Sekam Padi dan Aplikasinya untuk Biosensor. http://lib.ugm.ac.id/digitasi/index.php?module=cari_hasil_full&idbuku=616. Diakses tangal 5 Januari 2009. McCormac, Jack C. 2003. Desain Beton Bertulang. Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga. Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta : Andi Yogyakarta. Murdock, L. J. dan Brook, K. M. 1991. Bahan dan Praktek Beton. Edisi keempat. Terjemahan Stephanus Hindarko. Jakarta : Erlangga. Surdia, Tata. 1996. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan Keenam. Jakarta : PT. Pradnya Paramita.
Teknologi Beton, 2003. Medan : Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU. Timoshenko, S. 2000. Dasar-Dasar Perhitungan Kekuatan Bahan. Bagian Satu. Jakarta : Restu Agung. Tjokorodimuljo, K. 1996. Teknologi Beton. Nafigiri. Yogyakarta. Van Vlack, Lawrence H. 1994. Ilmu dan Teknologi Bahan. Edisi Kelima. Terjemah Sriati Djaprie. Jakarta : Erlangga. Winter, George dan Nilson, Arthur H. 1993. Perencanaan Struktur Beton Bertulang. Terjemahan M. Sahari Besari. Jakarta : PT. Pradnya Paramita.
LAMPIRAN I PERHITUNGAN PERBANDINGAN SAMPEL 1. Perbandingan Massa Untuk Mortar Normal Semen : Pasir : Air = 1 : 2,75 : 0,5 Dik : Semen = 54,167 gram Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram 2. Perbandingan Massa Mortar dengan menambahkan 3 % Abu Silika Amorf Dari Sekam Padi Abu silika amorf dari sekam padi = gram = 1,625 gram
Semen = 54,167 gram 1,625 gram = 52,542 gram Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram
3. Perbandingan Massa Mortar dengan menambahkan 6 % Abu Silika Amorf Dari Sekam Padi Abu silika amorf dari sekam padi = gram = 3,250 gram Semen = 54,167 gram 3,250 gram = 50,917 gram Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram 4. Perbandingan Massa Mortar dengan menambahkan 9 % Abu Silika Amorf Dari Sekam Padi Abu silika amorf dari sekam padi = gram = 4,875 gram Semen = 54,167 gram 4,875 gram = 49,292 gram
Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram
5. Perbandingan Massa Mortar dengan menambahkan 12 % Abu Silika Amorf Dari Sekam Padi Abu silika amorf dari sekam padi = gram = 6,500 gram Semen = 54,167 gram 6,500 gram = 47,667 gram Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram 6. Perbandingan Massa Mortar dengan menambahkan 15 % Abu Silika Amorf Dari Sekam Padi Abu silika amorf dari sekam padi = gram = 8,125 gram Semen = 54,167 gram 8,125 gram = 46,042 gram
Pasir = 2,75 x 54,167 gram = 148,958 gram Air = 0,5 x 54,167 gram = 27,083 gram
LAMPIRAN 2 I. Perhitungan kuat tekan Contoh perhitungan pengujian kuat tekan sebagai berikut : Kuat tekan mortar Gaya beban maksimum (F) = 6400 kgf = 6400 kg x 9,8 m/s 2 = 62720 N Luas permukaan (A) = 5 cm x 5 cm = 25 cm 2 = 0,0025 m 2 Maka : = = 25,088 MPa
Untuk perhitungan kuat tekan rata-rata : = = 25,140 MPa
II. Perhitungan Kuat Tarik Contoh perhitungan pengujian kuat tarik sebagai berikut : Kuat tarik mortar Gaya beban maksimum (F) = 2300 N Luas permukaan (A) = 2,8 cm x 2,5 cm = 7 cm 2 = 0,00070 m 2 Maka : = = = 3,285 MPa Untuk perhitungan kuat tarik rata-rata : = = 3,055 MPa
III. Perhitungan Penyerapan Air Contoh perhitungan pengujian penyerapan air sebagai berikut : Penyerapan Air Massa basah (m b ) = 172 gr Massa kering (m k ) = 161 gr Maka : Penyerapan Air (%) = x 100 % = x 100 % = 7,500 % Untuk perhitungan penyerapan air rata-rata : Penyerapan Air Rata-rata = = 7,517 %
IV. Perhitungan Porositas Contoh perhitungan pengujian porositas sebagai berikut : Porositas Massa basah (m b ) Massa kering (m k ) Volume benda (V b ) = 172 gr = 161 gr = 5 cm x 5 cm x 5 cm = 125 cm 3 Massa Jenis Air ( ) = 1 gr/cm 3 Maka : Porositas (%) = x x 100 % = x x 100 % = 8,8 % Untuk perhitungan penyerapan air rata-rata :
Penyerapan Air Rata-rata = = 9,333 %
LAMPIRAN 3 GAMBAR ALAT-ALAT PERCOBAAN Abu silika amorf dari sekam padi Neraca Analitis Mesin uji tarik (Tensile Test Machine) Tungku pembakaran
Mesin kompresor (Compressor machine) Timbangan Cetakan mortar Sampel uji