PENGARUH KOMPOSISI KIMIA BAHAN PENYUSUN PAVING BLOCK TERHADAP KUAT TEKAN DAN DAYA SERAP AIRNYA PDF

Preview

Summary

PENGARUH KOMPOSISI KIMIA BAHAN PENYUSUN PAVING BLOCK TERHADAP KUAT TEKAN DAN DAYA SERAP AIRNYA Mulkan Hambali*, Intra Lesmania, Adesta Midkasna *Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Abstrak Bahan baku pembuatan paving block yaitu semen, pasir dan...

Description

Accelerat ing t he world's research.

PENGARUH KOMPOSISI KIMIA BAHAN PENYUSUN PAVING BLOCK TERHADAP KUAT TEKAN DAN DAYA SERAP AIRNYA adesta midkasna

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Pengaruh Penambahan Pat ikel dan Ukuran Part ikel Limbah Bat ang Kelapa Sawit Sebagai Sub… T it o Sucipt o

SKRIPSI (8) Max Mukarom Proposal Penelit ian : Peningkat an Mut u Paving Block Berbasis Limbah Padat Spent Bleaching Eart h de… Jalal Romansyah

PENGARUH KOMPOSISI KIMIA BAHAN PENYUSUN PAVING BLOCK TERHADAP KUAT TEKAN DAN DAYA SERAP AIRNYA Mulkan Hambali*, Intra Lesmania, Adesta Midkasna *Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Abstrak Bahan baku pembuatan paving block yaitu semen, pasir dan air dengan komposisi kimia yang terkandung di dalamnya antara lain SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO dan H2O. Silikon dioksida merupakan senyawa berbentuk kristal yang tidak larut dalam air serta memiliki kekuatan tekan yang tinggi. Polietilen memiliki sifat kristalinitas yang tinggi dan gaya tarik antar molekul yang kuat sehingga kekuatan mekanik yang dimilikinya juga besar yang dapat memberikan kontribusi pada peningkatan kuat tekan paving block yang dihasilkan. Polietilen juga memiliki struktur yang tak berpori sehingga dapat menurunkan daya serap air pada paving block. Dalam penelitian ini digunakan limbah plastik (polyethylene) yang diolah menjadi agregat kasar dengan ukuran 10–15 mm. Variabel proses pada penelitian ini adalah kadar SiO2 (80%; 85%; 90%; 95%; 100%), agregat plastik polyethylene (0%; 5%; 10%; 15%; 20%) dan waktu simpan (8 hari, 16 hari, 24 hari). Paving block dengan kuat tekan paling tinggi yaitu 101.27 kgf/cm2 dan daya serap air paling rendah 4.60% dihasilkan dengan kadar SiO2 85%, polietilen 15% pada masa simpan 24 hari. Kata kunci : daya serap air, kuat tekan, paving block, polyethylene, silikon dioksida Abstract Manufacture of paving blocks are cement, sand and water with generally chemical composed of SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO and H2O. Silicon dioxide is a crystalline compound that is not soluble in water and has a high compressive strength. Polyethylene has the properties of high crystallinity and intermolecular attractive forces are strong that its mechanical strength is also high, which may contribute to the increase compressive strength of paving blocks. Polyethylene also has a structure that is not porous so it can reduce the water absorption of paving blocks. In this reasearch, the waste plastic (polyethylene) which is processed into coarse aggregates with a size of 10-15 mm. Process variables were SiO2 content (80%, 85%, 90%, 95%, 100%), polyethylene plastic aggregate (0%, 5%, 10%, 15%, 20%) and save time (8 days , 16 days, 24 days). Paving blocks with the highest compressive strength is 101.27 kgf/cm 2 and the lowest water absorption 4.60% generated with SiO2 content 85%, 15% polyethylene at 24 days save time. Keywords : compressive strength, paving block, polyethylene, silicon dioxide, water absorption

1. PENDAHULUAN Paving block merupakan bahan bangunan yang banyak digunakan untuk tempat parkir, halaman, trotoar ataupun taman kota. Bahan baku pembuatan paving block yaitu semen, pasir dan air dengan komposisi kimia yang terkandung di dalamnya antara lain SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO dan H2O. Silikon dioksida

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013

merupakan senyawa berbentuk kristal yang tidak larut dalam air pada temperatur ruang serta memiliki kekuatan tekan dan kekuatan tarik yang tinggi. Polietilen memiliki sifat kristalinitas yang tinggi dan gaya tarik antar molekul yang kuat sehingga kekuatan mekanik yang dimilikinya juga besar. Kekuatan mekanik ini dapat memberikan kontribusi pada peningkatan kuat

Page 14

tekan paving block yang dihasilkan. Selain itu, polietilen juga memiliki struktur yang tak berpori (sukar ditembus air) sehingga dapat menurunkan daya serap air pada paving block (Mahmudi & Puspita, 2010). HDPE memiliki densitas yang melebihi atau sama dengan 0.941 g/cm3. HDPE bisa diproduksi dengan katalis kromium/silika, katalis metallocene dan katalis Ziegler-Natta. Penggunaan HDPE tergantung dari produk yang dihasilkan. Salah satunya adalah botol susu yang terbuat dari HDPE dengan titik leleh yang rendah. Hasil daur ulangnya dapat digunakan sebagai kemasan produk non pangan seperti kondisioner, sampo, pipa, ember dan lain-lain. Low Density Polyethylene (LDPE) adalah plastik yang terbuat dari minyak bumi dengan rumus molekul (-CH2-CH2-)n dan sangat mudah dibentuk ketika panas. Plastik jenis ini merupakan resin yang keras, kuat dan tidak mudah bereaksi dengan zat kimia lain. Pada umumnya LDPE dan HDPE mempunyai tingkat resistansi kimia yang sangat baik dan tidak larut pada suhu ruang karena sifat kristalinitasnya (Anonim, 2013). Adapun komposisi kimiawi HDPE dan LDPE ini ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Komposisi Kimia LDPE dan HDPE Komponen

LDPE

HDPE

(-CH2-CH2-)n Carbon black Additives

98% – 2%

97% 2,25% 0,75%

Sumber : Material Safety Data Sheet Polyethylene

LDPE memiliki densitas 0.910–0.940 g/cm3 dengan kekuatan antar molekul dan kekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksi melalui polimerisasi radikal bebas. LDPE biasa dipakai untuk tempat makanan dan botol-botol yang lembek seperti madu, mustard, trash bag, pertanian dan konstruksi bangunan. LDPE dapat didaur ulang dan baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibilitas tinggi tetapi tetap kuat. Sifat-sifat fisika HDPE dan LDPE ini ditunjukkan pada tabel 2. Tabel 2. Sifat Fisika LDPE dan HDPE Property Specific gravity Cristallinity (%) Melting temperature (C) Tensile strength (MPa) Tensile modulus (MPa) Elongation at break (%) Impact strength (ft-lb/in) Heat deflection temperature (C at 66 psi)

LDPE 0.912 – 0.94 50 – 70 98 – 120 15.2 – 78.6 55.1 – 172 150 – 600 716

HDPE 0.941 – 0.965 80 – 95 127 – 135 17.9 – 33.1 413 – 1034 20 – 130 0.8 – 14

38 – 49

60 – 88

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013

Paving block merupakan produk bahan bangunan dari semen yang dapat digunakan sebagai salah satu alternatif penutup atau pengerasan permukaan tanah. Paving block juga dikenal dengan sebutan bata beton (concrete block) atau cone block. Pada umumnya paving block dipakai untuk tempat parkir, halaman atau untuk jalan lingkungan. Paving block harus memenuhi kualitas sebagai bahan bangunan yang akan digunakan sebagai pelapis perkerasan jalan. Kekuatan tekan merupakan salah satu karakteristik kualitas yang harus dimiliki paving block. Jika memiliki kuat tekan yang tinggi maka kualitas paving block juga akan semakin baik (Muliyasih, 2011). Paving block memiliki aneka bentuk dan ketebalan. Pada umumnya paving block dibuat dengan panjang antara 200-250 mm dan lebar antara 100-112 mm. Sedangkan ketebalan paving block yang sering digunakan berkisar antara 60-100 mm (Andre, 2012). Mutu suatu paving block harus memenuhi persyaratan SNI 03-0691-1996 tentang Bata Beton untuk Lantai adalah sebagai berikut : 1. Sifat tampak paving block untuk lantai harus mempunyai bentuk yang rata, bagian sudut dan rusuknya tidak mudah direpihkan dengan kekuatan jari tangan, tidak terdapat cacat dan retak-retak. 2. Bata beton harus memiliki tebal minimum 60 mm dengan toleransi +8%. 3. Paving block untuk lantai yang diuji dengan natrium sulfat tidak boleh cacat, ataupun kehilangan berat (maksium 1%wt loss yang diperbolehkan). 4. Paving block untuk lantai harus mempunyai sifat fisika seperti pada tabel berikut ini : Tabel 3. Sifat fisik paving block Mutu

Kegunaan

A

Perkerasan jalan Tempat parkir mobil Pejalan kaki Taman kota

B

C D

Kuat tekan (kg/cm2) Rata2 Min 400 350

Ketahanan aus (mm/menit) Rata2 Min 0.09 0.103

Penyerapan air maks (%) 3

200

170

0.13

0.149

6

150

125

0.16

0.184

8

100

85

0.219

0.251

10

(Standar Nasional Indonesia 03-0691-1996 : Bata Beton/Paving Block)

Paving block menurut SNI 03-0691-1996 didefinisikan sebagai suatu komposisi bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidrolis sejenisnya,

Page 15

air dan ditambah agregat dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya yang tidak mengurangi mutu paving block itu. Klasifikasi paving block adalah sebagai berikut : 1) Paving block mutu A : digunakan untuk jalan 2) Paving block mutu B : digunakan untuk pelataran parkir 3) Paving block mutu C : digunakan untuk pejalan kaki 4) Paving block mutu D : digunakan untuk taman dan penggunaan lain Menurut British Standart 6717 Part I 1993tentang Precast Concrete Paving Blocks, spesifikasi untuk paving block antara lain sebagai berikut : 1) Paving block mempunyai ketebalan yang tidak kurang dari 60 mm. 2) Ketebalan paving block yang sering digunakan yaitu 60 mm, 65 mm, 80 mm dan 100 mm. 3) Paving block dengan bentuk persegi panjang mempunyai panjang 200 mm dan lebar 100 mm. 4) Tali air yang terdapat di seputar badan paving block sebaiknya mempunyai lebar yang tidak lebih dari 7 mm. 5) Toleransi dimensi pada paving block yang diperbolehkan yaitu : 6) Panjang ± 2 mm 7) Lebar ± 2 mm 8) Tebal ± 3 mm 9) Faktor koreksi untuk kuat tekan pada paving block menurut ketebalannya sesuai dengan tabel 4. Tabel 4. Faktor Koreksi Kuat Tekan Paving Block Faktor koreksi untuk kuat tekan paving block Faktor koreksi Ketebalan paving Paving block Paving block block (mm) datar bertali air 60 atau 65 1.00 1.06 80 1.12 1.18 100 1.18 1.24 (British Standard 6717 : Part 1 : 1993 Precast Concrete Paving Blocks Part 1 Specification for Paving Blocks, 1993)

Semen Portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker (kalsium silikat hidrolik) dan jika dicampur dengan air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan–bahan lain menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras (Firdaus, 2007). Fungsi utama semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013

massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat. Pada dasarnya semen portland terdiri dari 4 unsur penting, yaitu : a) Trikalsium silikat 3CaO.SiO2 ±55% Senyawa ini dapat mengeras dalam beberapa jam dan disertai dengan pelepasan sejumlah energi panas. Jumlah senyawa yang terbentuk selama proses pengikatan berlangsung mempengaruhi kekuatan beton dan umur awal pada 14 hari pertama. b) Dikalsium silikat 2CaO.SiO2 ±20% Reaksi berlangsung sangat lambat dan disertai dengan pelepasan sejumlah energi panas. Senyawa C2S ini berpengaruh pada perkembangan kekuatan beton dari umur 14 sampai seterusnya. Semen Portland yang memiliki kandungan C2S yang banyak, maka ketahanan terhadap agresi kimia dan penyusutan kering relatif rendah dan memberikan kontribusi terhadap awet beton. c) Trikalsium aluminat (C3A) ±10% Senyawa 3CaO.Al2O3 (C3A) mengalami proses hidrasi dengan cepat dan disertai dengan pelepasan sejumlah panas. Senyawa C3A ini berpengaruh pada proses pengikatan awal tetapi kontribusi terhadap kekuatan beton relatif kecil. Dan lemah terhadap agresi kimia dan paling berpeluang mengalami disintegrasi (perpecahan) oleh sulfat yang dikandung air tanah dan kecenderungan yang tinggi mengalami keretakan akibat perubahan volume. d) Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) ±8% Senyawa 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF) dapat merubah reaksi kimia C2F menjadi C4AF, tetapi kontribusi senyawa ini terhadap sifat-sifat beton tidak ada. (Sihotang, 2009) Adapun komposisi kimiawi semen portland tipe I produksi PT. Semen Padang yang digunakan untuk pembuatan paving block pada penelitian ini ditunjukkan pada tabel 5. Tabel 5. Komposisi Kimia Semen Portland Tipe I di PT. Semen Padang Komponen Kadar (%) SiO2 21,94 Al2O3 5,46 Fe2O3 3,43 CaO 65,07 MgO 0,78 SO3 1,70 CaO bebas 1,40 Other 0,22 Sumber: Biro Jaminan Kualitas dan Pengembangan Produk PT.Semen Padang

Page 16

Air merupakan salah satu bahan yang penting dalam pembuatan beton. Air diperlukan agar terjadi reaksi kimia dengan semen untuk membasahi agregat dan untuk melumas agregat agar mudah dalam pengerjaannya. SK SNI S04-1989-F mensyaratkan air yang dapat digunakan sebagai bahan bangunan sebagai berikut: 1) Air harus bersih 2) Tidak mengandung lumpur, minyak dan benda terapung lainnya yang dapat dilihat secara visual. 3) Tidak mengandung benda-benda yang tersuspensi lebih dari 2 gr/L. 4) Tidak mengandung garam-garam terlarut dan bahan yang dapat merusak beton (asamasam, zat organik dan sebagainya) lebih dari 15 gr/L. 5) Kandungan klorida (Cl), tidak lebih dari 500 ppm dan senyawa sulfat tidak lebih dari 1000 ppm sebagai SO3. 6) Bila dibandingkan dengan kekuatan tekan adukan dan beton yang memakai air suling, maka penurunan kekuatan tekan adukan dan beton yang memakai air yang diperiksa tidak lebih dari 10%. 7) Semua air yang mutunya meragukan harus dianalisa secara kimia dan dievaluasi menurut pemakaiannya. 8) Khusus untuk beton pratekan, kecuali syaratsyarat tersebut diatas tidak boleh mengandung klorida lebih dari 50 ppm. Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pada umumnya impurities tersebut terdiri atas oksida besi, oksida magnesium, oksida kalsium, oksida alkali, zat lempung dan zat organik hasil pelapukan hasil hewan dan tumbuhan. Adapun komposisi kimia pasir kuarsa yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada tabel 6. : Tabel 6. Komposisi Kimia Pasir Kuarsa Komponen Kadar (%) SiO2 99,23 Al2O3 0,154 Fe2O3 0,186 CaO 0,021 Na2O 0,073 TiO2 0,24 ZrO2 0,096 Sumber: Iriansyah, 2011

Kandungan air di dalam pasir juga memegang peranan penting dalam pembuatan

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013

paving block. Hal ini dikarenakan air yang semula menempati rongga menguap bersamaan dengan terjadinya reaksi hidrasi sehingga terbentuk rongga yang dapat meningkatkan porositas paving block. Pasir yang kotor sebaiknya tidak digunakan untuk pembuatan paving block sebab dapat mengurangi daya kuat tekannya (Muliyasih, 2011). Pengertian kuat tekan paving block dianologikan dengan kuat tekan beton yaitu besarnya beban persatuan luas yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu dihasilkan oleh mesin uji tekan (Universal Testing Machine). Dalam teori teknologi beton dipaparkan bahwa faktor-faktor yang sangat mempengaruhi kekuatan beton adalah faktor semen dan kepadatan, jenis semen, umur beton, jumlah semen dan sifat agregat. Untuk memperoleh kuat tekan yang besar maka diperlukan agregat yang telah diuji melalui uji agregat sehingga kuat tekannya tidak lebih rendah daripada pastanya (Tjokrodimulyo, 1992). Penentuan kuat tekan (compressive strength) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : (1) Dimana : σ = kuat tekan (kgf/cm2) F = gaya tekan (kgf) A = luas penampang yang terkena penekanan (cm2) Persentase berat air yang mampu diserap agregat dalam air disebut serapan air, sedangkan banyaknya air yang terkandung dalam agregat disebut kadar air. Struktur pori atau rongga yang terdapat pada beton sangat mempengaruhi besar kecilnya penyerapan air (Angin, 2010). Untuk menghitung daya serap air dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : (2) Dimana : Wa = water absorption (%) Mj = massa benda dalam kondisi saturasi atau jenuh (gram) Mk = massa benda kering di udara (gram) Perumusan masalah dalam penelitian ini : 1) Bagaimana pengaruh kadar SiO2 dan polyethylene terhadap kuat tekan dan daya serap air pada paving block yang dihasilkan?

Page 17

2) Bagaimana pengaruh waktu simpan produk terhadap kuat tekan dan daya serap air paving block yang dihasilkan? Adapun tujuan penelitian ini, yaitu : 1) Mengetahui pengaruh SiO2 dan polyethylene terhadap kuat tekan dan daya serap air pada paving block yang dihasilkan. 2) Mengetahui pengaruh waktu simpan produk terhadap kuat tekan dan daya serap air paving block yang dihasilkan.

pencetakkan paving block dengan ukuran 20 x 10 x 7 cm untuk setiap variasi komposisi. Paving block yang telah jadi disimpan selama kurun waktu 8 hari, 16 hari, 24 hari. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengamatan Hasil Uji Kuat Tekan dan Daya Serap Air Paving Block Tabel 7. Kuat Tekan Paving Block dengan Variasi Kadar SiO2 dan Polietilen Untuk Masa Simpan 8, 16 dan 24 Hari

2. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian Penelitian di Laboratorium Penelitian Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya, Indralaya. Penelitian meliputi penyiapan bahan baku, pembuatan agregat plastik, pembuatan paving block, serta analisa kuat tekan dan daya serap air paving block yang dihasilkan. Alat dan Bahan Bahan baku berupa kantong plastik HDPE dan LDPE yaitu kantong plastik hitam dan bening diperoleh dari limbah pertokoan di Plaju, Pasar Ramayana dan Pasar 16 Palembang. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian meliputi semen portland, semen dan air. Dalam penelitian ini peralatan yang digunakan meliputi cetakan paving block, hotplate, kompor minyak, kuali, balok kayu, sendok semen, ember, triplek, neraca digital, oven, Universal Testing Machine (UTM) dan termometer. Prosedur Penelitian Dalam penelitian ini terdapat beberapa tahapan, yaitu :

Kuat Tekan (kgf/cm2)

Kode Sampel

Kadar SiO2 (%)

Kadar Polietilen (%)

8 hari

16 hari

24 hari

Komposisi 1

80,00

20,00

63,06

75,44

76,42

Komposisi 2

85,00

15,00

64,12

97,77

101,27

Komposisi 3

90,00

10,00

58,88

73,66

95,81

Komposisi 4

95,00

5,00

37,31

53,95

94,17

Komposisi 5

100,00

0,00

14,24

86,27

96,03

Tabel 8. Daya Serap Air Paving Block dengan Variasi Kadar SiO2 dan Polietilen Untuk Masa Simpan 8, 16 dan 24 Hari Kadar SiO2 (%)

Kadar Polietilen (%)

8 hari

16 hari

24 hari

Komposisi 1

80,00

20,00

12,27

9,53

4,96

Komposisi 2

85,00

15,00

8,73

8,79

4,60

Komposisi 3

90,00

10,00

12,28

12,73

6,82

Komposisi 4

95,00

5,00

10,35

9,45

7,85

Komposisi 5

100,00

0,00

12,40

12,93

8,31

Kode Sampel

Daya Serap Air (%)

Pengaruh Kadar SiO2 dan Polietilen Terhadap Kuat Tekan Paving Block dengan Masa Simpan 8, 16 dan 24 Hari

1) Prosedur Pembuatan Agregat Kasar Bahan baku yang telah dikumpulkan kemudian dipilih mana yang layak digunakan, dipotong agar plastik lebih cepat meleleh pada saat proses pemanasan berlangsung. Kantong plastik yang telah dipotong, dipanaskan (T = 120-125 oC) lalu didinginkan. Lelehan plastik yang telah mengeras tersebut lalu dihancurkan atau dipotong hingga menjadi agregat kasar dengan ukuran 10–15 mm. 2) Prosedur Pembuatan Paving Block Agregat kasar dicampurkan dengan semen dan pasir lalu Dilakukan pengadukan hingga semen, pasir dan agregat kasar tercampur merata dan ditambahkan sejumlah air kemudian diaduk hingga homogen. Dilakukan

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013

Gambar 1. Grafik Hubungan Antara Kadar SiO2 dan Polietilen Terhadap Kuat Tekan Paving Block Untuk Masa Simpan 8, 16 dan 24 Hari