BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Beton Beton adalah material buatan atau artifisial yang terdiri dari campuran semen, air agregat (kerikil) kasar dan halus dan zat aditif jika diperlukan, dalam perbandingan tertentu. Kualitas dari agregat sebagai bahan pengisi dan semen serta air sebagai pasta atau bahan pengikat akan mempengaruhi sifat dari beton tersebut terutama kuat tekan. Homogenitas campuran juga mempengaruhi kualitas beton, ini bisa didapat dengan pengadukan yang tepat baik dari segi proses maupun waktunya. 2.1.1 Beton Segar Beton segar adalah beton yang masih dalam keadaan plastis atau belum terjadi pengikatan antara bahan pengisi agregat dan pasta semen serta air. Sifat beton segar akan mempengaruhi sifat beton keras, apabila beton pada saat plastis tidak ditangani dengan baikmaka beton yang sudah keras tidak dapat diperbaiki lagi. Hal-hal penting yang berkaitan dengan sifat-sifat beton segar yaitu: A. Kemudahan pengerjaan (workability) Merupakan ukuran dari tingkat kemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan. Adapun unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan beton yaitu: 1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton, semakin banyak air yang dipakai semakin mudah beton segar dikerjakan. 7

http://digilib.mercubuana.ac.id/

2. Penambahan semen pada campuran karena akan diikuti dengan penambahan air untuk mendapatkan perbandingan semen:air yang tetap. 3. Gradasi campuran pasir dan kerikil 4. Pemakian butir kerikil yang terbesar 5. Pemakaian butir kerikil yang bulat 6. Cara pemadatan adukan beton menentukan sifat pengerjaan yang berbeda B. Pemisahan Kerikil Kecenderungan butir-butir kerikil untuk memisahkan diri dari campuran adukan beton disebut segregation. Kecenderungan pemisahan kerikil diperbesar dengan: 1. Campuran yang kurus (kurang semen). 2. Terlalu banyak air. 3. Semakin besar butir kerikil. 4. Semakin kasar butir kerikil.

C. Pemisahan air Kecenderungan air untuk memisahkan diri (naik keatas) pada beton segar yang sedang dipadatkan disebut bleeding. Pemisahan dapat dikurangi dengan cara-cara berikut: 1. Memberi lebih banyak semen. 2. Menggunakan sedikit mungkin air. 3. Menggunakan lebih banyak pasir.

8


2.1.2 Beton Keras Sifat beton keras diklasifikasikan dalam sifat jangka pendek atau sesaat dan sifat jangka panjang. Sifat jangka pendek terdiri dari: A. Kekuatan Tekan (compressive Strength) Kekuatan tekan adalah besarnya beban per satuan luas yang menyebabkan benda uji hancur bila dibebani dengan gaya tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan. Kuat beton merupakan besaran mekanik yang sangat penting karena besaran ini digunakan sebagai acuan dasar dalam struktur bangunan sipil. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh: 1. Perbandingan air-semen dan tingkat pemadatannya. 2. Jenis semen dan kualitasnya. 3. Jenis dan lekak-lekuk bidang permukaan agregat. 4. Umur, kekuatan bertamah sesuai dengan umurnya. 5. Suhu, kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. 6. Efisiensi dan perawatan.

B. Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Kekuatan tarik beton berkisar 1/8 dari kuat tekan beton pada umurnya masih muda dan berkisar 1/20 sesudahnya. Ini disebabkan karena bahanbahan untuk pembuatan beton seperti agregat dan semen umumnya dari batu alam yang memiliki kekuatan tarik rendah. Biasanya tidak

9


diperhitungkan di dalam perencanaan bangunan beton. Untuk menahan tarik pada struktur beton harus diperkuat dengan besi/baja tulangan. Kuat tarik merupakan bagian penting didalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air dan suhu.

2.2 Bahan Campuran Beton Beton terdiri dari bahan campuran pengikat/pasta semen dan air serta bahan pengisi yaitu agregat kasar dan agregat halus. Jika diperlukan ditambahkan bahan tambah (admixture) untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari beton yang bersangkutan.

2.2.1 Semen Semen adalah zat berbentuk bubuk, dan jika dicampur dengan air akan membentuk pasta. Pasta semen ini berfungsi untuk mengikat antar agregat satu sama lain. Jenis-jenis semen yang ada di Indonesia: a. Semen portland putih b. Semen portland pozolan c. Semen portland d. Semen portland campur e. Semen masory f. Semen portland komposit

10


Tiap semen akan memberikan properti yang berbeda pada beton yang dihasilkannya. Semen portland adalah tipe semen yang paling umum digunakan untuk membuat campuran beton.

Tabel 2.1 Komposisi Bahan Baku Semen No.

Nama Senyawa

Kandungan %

1

CaO

60 – 70

2

SiO2

17 – 25

3

Al2O3

3–8

4

Fe2O3

0,5 – 6

5

MgO

0,5 – 4,0

6

Alkali (K2O + Na2O)

0,2 – 1,3

Sumber: A.M Naville, “Properties of Concrete”, Third Edition 1983

A. Klasifikasi Semen Portland Tipe semen menurut ASTM C 150 adalah: 1. Ordinary Portland Cement (OPC Type 2) adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling klinker semen dan gypsum. Semen ini digunakan untuk bangunan umum dengan kekuatan tekanan yang tinggi dan tidak memerlukan persyaratan khusus. 2. Portland Cement Type II (Moderate Sulfate Resistance) adalah semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap dan panas hidrasi sedang.

11


3. Portland Cement Type III (High early Strength)adalah semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kuat awal tekan tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Misalnya digunakan untuk pembuatan jalan raya, bangunan tingkat tinggi dan bandar udara. 4. Portland Cemen Type IV (Low Heat of Hydration) adalah semen portland yang dalam penggunaanya memerlukan panas hidrasi rendah, biasanya digunakan untuk struktur beton seperti bendungan. 5. Portland cement Type V (Sulfate Resistance) adalah semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat yang tinggi dan sangat cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air laut.

2.2.2 Agregat Agregat adalah butiran mineral yang berfungsi sebagai pengisi dalam campuran beton. Disebut juga kerikil atau istilah tukang “batu split”. Ada dua jenis agregat yaitu agregat kasar berupa kerikil-kerikil atau jenis crushed rock dan agregat halus biasanya terdiri dari pasir dan kerikil halus. Agregat menempati kurang lebih 70% dari volume beton. Oleh karena itu sifat-sifat agregate ±mempengaruhi sifat beton yang dihasilkan. Sifat yang paling dari agregate adalah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen,

12


porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap cuaca dan agresi kimia serta ketahanan terhadap penyusutan.

A. Klasifikasi Agregat 1. Ditinjau dari proses pengolahannya agregat digolongkan menjadi 2 macam yaitu agregat alam dan agregat buatan. a. Agregat alam Agregat alam merupakan agregat dari alam tanpa pengolahan terlebih dahulu, terbentuk berdasarkan aliran air sungai dan degradasi. Agregat yang terbentuk dari aliran sungai berbentuk bulat dan licin, sedangkan yang terbentuk dari degradasi berbentuk kubus (bersudut) dan permukaannya kasar. Permintaan akan agregat alam yang berbentuk kubus atau bersudut, mempunyai permukaan kasar dan bergradasi baik semakin meningkat dan tidak mungkin seluruhnya dapat dipenuhi oleh degradasi alami. Oleh karena itu agregat alam juga dapat dibentuk dengan cara pengolahan. Penggunaan alat pemecah batu (stone crusher) yang terkontrol dapat membentuk agregat sesuai bentuk yang dibutuhkan, terutama untuk pembangunan jalan. Agregat alam yang berasal dari tempat terbuka disebut pitrun, sedangkan yang berasal dari tempat tertutup disebut bankrun. b. Agregat buatan

13


Agregat buatan adalah agregat yang dihasilkan sebagai hasil sampingan atau bahan buangan dari proses produksi produk tertentu. Contoh agregat buatan seperti buangan hasil sambingan pabrik-pabrik semen, mesin pemecah batu, limbah dari hasil pengujian kuat tekan beton, potongan bata yang tidak dipakai, terak tanur tinggi, yaitu hasil sampingan dari produk peleburan besi iron slag.

2. Berdasarkan besar partikel-partikelnya agregat dapat dibedakan atas agregat kasar, agregat halus dan abu/filler. Menurut ASTM C 33 agregat kasar berukuran > 4,75 mm, dan agregat halus berukuran < 4,75 mm.

2.2.3 Air Air berfungsi untuk melarutkan semen sehingga menjadi pasta yang kemudian mengikat semua agregat dari yang paling besar sampai paling halus. Air harus bersih, bebas kotoran atau sampah dan tidak mengandung bahan kimia yang dapat mempengaruhi beton. Air baku industri paling banyak digunakan untuk campuran adukan beton sementara air laut tidak disarankan karena bisa menyebabkan karat pada besi tulangan.

14


2.3 Klasifikasi mutu beton Klasifikasi mutu beton diantaranya di tentukan oleh nilai kuat tekan yaitu kemampuan beton untuk menerima tekanan per satuan luas dan di nyatakan dalam MPa atau N/m2. Di bawah ini daftar klasifikasi mutu beton tersebut : Tabel 2.2Klasifikasi Mutu Beton dan Penggunaannya No 1

Mutu Beton (K) Klas A (K 500)

2

Klas P (K450)

+- 12

3

Klas B (K350)

+- 12

4

Klas K 300

+- 12

5

Klas K 250

+- 12

6

Klas K 225

+- 12

7

Klas 225

+- 12

8

Klas D (K 175)

+- 12

Beton untuk rigit jalan klas 1 (jl negara / jl tol) Beton untuk lantai dan bangunan pabrik / rigit jalan Beton untuk kontruksi bangunan ruko / rumah bertingkat 3 lanta s/d 5 lantai konstruksi bangunan bertingkat dua lantai, ruko/ rumah tinggal / standar. konstruksi bangunan bertingkat dua lantai, ruko/ rumah tinggal kontsruksi bangunan bertingkat dua lantai, ruko/ rumah tinggal konsruksi bangunan ringan

9

Klas E (K 125)

+- 12

konsruksi LC/ lantai dasar

10

Klas BO

+- 12

konsruksi LC/ lantai dasar

Sumber

Slump Test Penggunaannya (cm) +- 12 Beton untuk pricast/ prestressed

: http://sewasupliyers.wordpress.com/2011/03/01/penjelasan-readymix-

beton-cor-dan-concrete-pump/

15


Kuat tekan beton terkait dengan umur nya, di bawah ini grafik hubungan antara kuat tekan dan umur :

Grafik 2.1 Perkiraan Perkembangan Kekuatan Beton

16


Tabel 2.3 Perbandingan Umur dan Rasio Kuat Tekan

2.4 Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri (IPAL) IPAL adalah suatu perangkat peralatan teknik beserta perlengkapannya yang mengolah cairan sisa proses produksi pabrik sehingga cairan tersebut layak untuk dibuang ke lingkungan. Secara umum pengolahan limbah cair dapat dibedakan menjadi yaitu: 2.4.1. Pengolahan Primer Pengolahan primer merupakan pengolahan secara fisik untuk menyisihkan benda-benda terapung atau padatan terendapkan (settleable solids). Pengolahan primer ini berupa penyaringan kasar dan pengendapan primer untuk memisahkan bahan inert seperti butiran pasir/tanah. Saringan kasar digunakan untuk menahan benda berukuran relatif besar. Karena butiran pasir/tanah merupakan bahan non-biogradable dan dapat terakumulasi didasar instalasi pengolahan limbah cair, maka bahan tersebut harus dipisahkan dari limbah cair yang akan diolah.

17


Tahapan pengolahan limbah cair sebagian besar adalah berupa proses pengolahan secara fisika. A. Penyaringan (Screening) Pertama, limbah yang mengalir melalui saluran pembuangan disaring

menggunakan

jeruji

saring.

Metode

penyaringan

merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahanbahan padat berukuran besar dari air limbah. B. Pengolahan Awal (Pretreatment) Kedua, limbah yang telah disaring kemudian disalurkan ke suatu tangki atau bak yang berfungsi untuk memisahkan pasir dan partikel padat tersuspensi lain yang berukuran relatif besar. Tangki ini biasa juga disebut grit chamberdan cara kerjanya adalah dengan memperlambat aliran limbah sehingga partikel-partikel pasir jatuh ke dasar tangki sementara air limbah terus dialirkan untuk proses selanjutnya. C. Pengendapan Setelah melalui tahap awal, limbah cair akan dialirkan ke tangki atau bak pengendapan. Metoda pengendapan adalah metode pengolahan utama dan yang paling banyak digunakan pada proses pengolahan limbah cair. Di tangki pengendapan, limbah cair didiamkan agar partikel-partikel padat yang tersuspensi dalam air limbah dapat mengendap ke dasar tangki. Endapan partikel tersebut

18


akan membentk lumpur yang kemudian akan dipisahkan dari air limbah ke saluran lain untuk diolah lebih lanjut. D. Pengapungan (Floating) Metode ini efektif digunakan untuk menyingkirkan polutan berupa minyak atau lemak. Proses pengapungan dilakukan dengan menggunakan

alat

yang

dapat

menghasilkan

gelembung-

gelembung udara berukuran kecil (+- 30 -120 mikron). Gelembung udara tersebut akan membawa partikel-partikel minyak dan lemak ke permukaan air limbah sehingga kemudian disingkirkan. Bila limbah cair hanya mengandung plutan yang dapat disingkirkan melalui proses pengolahan pengolahan primer, maka dapat langsung dibuang ke lingkungan (perairan). Namun, bila limbah tersebut juga mengandung polutan yang lain yang sulit dihilangkan melalui proses tersebut, misalnya agen penyebab penyakit atau senyawa organik terlarut dan anorganik terlarut, maka limbah tersebut perlu disalurkan ke proses pengolahan selanjutnya.

2.4.2. Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment) Tahapan pengolahan sekunder merupakan proses pengolahan secara biologis,

yaitu

dengan

melibatkan

mikroorganisme

yang

dapat

mengurai/mendegradasi bahan organik. Mikroorganisme yang digunakan umumnya adalah bakteri aerob. Terdapat tiga metode pengolahan secara biologis yang umum digunakan yaitu metode penyaringan dengan tetesan

19


(tricking filter), metode lumpur aktif (aktivated sludge) dan metoda kolam perlakuan (treatment ponds/lagoons) A. Metoda Tricking Filter Pada metoda ini, bakteri aerob yang digunakan untuk mendegradasi bahan organik melekat dan tumbuh pada suatu lapisan media kasar, biasanya berupa serpihan batu atau plastik, dengan ketebalan +- 1 – 3 m. Limbah cair kemudian disemprotkan ke permukaan media dan dibiarkan merembes melalui media tersebut. Selama proses perembesan, bahan organik yang terkandung dalam limbah akan terdegradasi oleh bakteri aerob. Setelah merembes ke dasar lapisan media, limbah akan menetes ke suatu wadah penampung dan kemudian disalurkan ke tangki pengendapan. Dalam tangki pengendapan, limbah kembali mengalami proses pengendapan untuk memisahkan partikel padat tersuspensi dan mikroorganisme dari air limbah. Endapan yang terbentuk akan mengalami proses pengolahan limbah lebih lanjut, sedangkan air limbah akan akan dibuang ke lingkungan atau disalurkan ke proses selanjutnya jika masih diperlukan. B. Metode Activated Sludge Pada metode aktivated sludge atau lumpur aktif, limbah cair disalurkan ke sebuah tangki dan didalam limbah dicampur dengan lumpur yang kaya akan bakteri aerob. Proses degradasi

20


berlangsung dalam tangki tersebut dalam beberapa jam, dibantu dengan pemberian gelembung udara aerasi (pemberian oksigen). Aerasi dapat mempercepat kerja bakteri dalam mendegradasi limbah. Selanjutnya, limbah disalurkan ke tangki pengendapan untuk mengalami proses pengendapan, sementara lumpur lumpur yang mengandung bakteri disalurkan kembali ke tangki aerasi. Seperti pada metode tricking filter, limbah yang telah melalui proses ini dapat dibuang ke lingkungan atau diproses lebih lanjut jika diperlukan. C. Metode Treatment Ponds/Lagoons Metode treatment ponds/lagoons atau kolam perlakuan merupakan metode yang murah namun prosesnya berlangsung relatif lambat. Pada metode ini, limbah cair didapatkan dalam kolam-kolam terbuka. Algae yang tumbuh dipermukaan kolam akan berfotosintesis menghasilkan oksigen. Oksigen tersebut kemudian

digunakan

oleh

bakteri

aerob

untuk

proses

penguraian/degradasi bahan organik dalam limbah. Pada metode ini, terkadang kolam juga di aerasi. Selama proses degradasi di kolam, limbah juga akan mengalami proses pengendapan. Setelah limbah terdegradasi dan terbentuk endapan di dasar kolam, air limbah dapat disalurkan untuk dibuang ke lingkungan atau dioleh lebih lanjut.

21


2.4.3. Pengolahan Tersier (Tertiary Treatment) Pengolahan tersier dilakukan jika setelah pengolahan primer dan sekunder masih terdapat zat tertentu dalam limbah cair yang dapat berbahaya bagi lingkungan atau masyarakat. Pengolahan tersier bersifat khusus, artinya pengolahan ini disesuaikan dengan kandungan zat yang tersisa dalam limbah cair. Umumnya zat yang tidak dapat dihilangkan sepenuhnya melalui proses pengolahan primer maupun sekunder adalah zat-zat organik terlarut, seperti nitrat, fospat, dan garam-garaman. Pengolahan tersier sering disebut juga pengolahan lanjutan (advanced treatment). Pengolahan ini meliputi berbagai rangkaian proses kimia dan fisika. Contoh metode pengolahan tersier yang dapat digunakan adalah metode saringan pasir, saringan multimedia, precoal filter, microstaining, acum filter, penyerapan dengan karbon aktif, pengurangan besi dan mangan dan osmosis bolak-balok. Metode pengolahan tersier jarang diaplikasikan pada fasilitas pengolahan limbah. Hal ini disebabkan biaya yang diperlukan untuk melakukan proses pengolahan tersier cenderung tinggi sehingga tidak ekonomis. 2.4.4. Desinfeksi Desinfeksi atau pembunuhan kuman bertujuan untuk membunuh atau mengurangi mikroorganisme patogen yang ada dalam limbah cair. Mekanisme desinfeksi dapat terjadi secara kimia, yaitu dengan senyawa/zat tertentu, atau dengan perlakuan fisik. Dalam menentukan senyawa untuk membunuh mikroorganisme, terdapat beberapa hal untuk diperhatikan, yaitu:

22




Daya racun zat.



Waktu kontak yang diperlukan.



Efektifitas zat.



Kadar dosis yang digunakan.



Tidak boleh bersifat toksik untuk manusia dan hewan.



Tahan terhadap air.



Biaya murah

Contoh mekanisme desinfeksi pada limbahcair adalah penambahan klorin (klorinasi), penyinaran dengan ultraviolet (UV), atau dengan ozon (O3). Proses desinfeksi pada limbah cair biasanya dilakukan setelah proses pengolahan limbah selesai, yaitu setelah pengolahan primer, sekunder atau tersier, sebelum limbah dibuang ke lingkungan.

2.4.5. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment) Setiap tahap pengolahan limbah cair, baik primer, sekunder maupun tersier, akan menghasilkan endapan polutan berupa lumpur. Lumpur tersebut tidak dapat dibuang secara langsung, melainkan perlu diolah lebih lanjut. Endapan lumpur hasil pengolahan limbah biasanya akan diolah dengan cara diurai/dicerna secara aerob , kemudian disalurkan ke beberapa alternatif, yaitu dibuang, ke laut atau lahan pembuangan (landfill), dijadikan pupuk kompos atau dibakar (incrinated). Semua pembuangan itu memerlukan biaya yang tidak sedikit, sebagai contoh biaya pembuangan sludge/lumpur yang sudah didewaterised atau biasa

23


disebut cake pada perusahaan yang penulis teliti adalah sebesar 12 ton X 110 USD/bulan atau setara dengan Rp 17.160.000,-. Jika dihitung sejak berdirinya pabrik yaitu tahun 2003 maka total biaya yang dikeluarkan untuk membuat sludge/cake limbah adalah 12 tahun x 12 bulan x Rp 17.160.000,-/bulan yaitu Rp 2.471.040.000,-. Sehingga jika sludge tersebut bisa dimanfaatkan maka akan dihemat biaya 12 bulan x Rp 17.160.000,-/bulan yaitu Rp 205.920.000,- per tahunnya. Inilah salah satu alasan penulis mengajukan proposal Pemanfaatan limbah ini sebagai Tugas Akhir selain alasan membantu mengurangi pencemaran lingkungan dan yang lainnya.

24


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents