NATRIUM LIGNOSULFONAT SEBAGAI AGEN PENDISPERSI PADA MORTAR
YUYUN YUMAIROH
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
ABSTRAK YUYUN YUMAIROH. Natrium Lignosulfonat sebagai Agen Pendispersi pada Mortar. Dibimbing oleh GUSTINI SYAHBIRIN dan SRI MUDIASTUTI PRIYANTO. Lignosulfonat yang merupakan modifikasi dari limbah industri kertas dan pulp berupa lignin dapat digunakan sebagai water reducer dalam campuran mortar. Senyawa ini dapat mempengaruhi mortar secara mekanis antara lain diameter alir, kuat lentur, kuat tekan mortar, dan waktu ikat semen. Lignosulfonat memperlihatkan fungsi sebagai dispersan pada proses hidrasi semen pada umur 3 hari yang dianalisis dengan alat difraktometer sinar X. Hasil penelitian menunjukkan bahwa diameter alir mortar semakin meningkat dengan peningkatan konsentrasi (dari bobot semen) natrium lignosulfonat (NaLS) sintetik. Hal ini menunjukkan bahwa homogenitas mortar juga semakin meningkat. Hasil uji kuat lentur dan kuat tekan menggunakan NaLS sintetik dengan ragam konsentrasi 0.1%-0.3% dari bobot semen memperlihatkan bahwa penambahan NaLS sintetik 0.2% merupakan hasil yang terbaik karena mempunyai nilai kuat lentur dan kuat tekan terbesar. Waktu ikat awal semen semakin meningkat dengan penambahan NaLS sintetik 0.2%, yaitu sekitar 50%, sedangkan waktu ikat akhir mengalami penurunan, yaitu sekitar 23%. Pengujian hidrasi semen menunjukkan peningkatan pada intensitas puncak produk hidrasi, yaitu Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat (C-S-H).
ABSTRACT YUYUN YUMAIROH. Sodium Lignosulphonate as Dispersan on Mortar. Under direction of GUSTINI SYAHBIRIN and SRI MUDIASTUTI PRIYANTO. Lignosulphonate, a modification product of lignin waste from pulp and paper industry can be used as water reducer in mortar mixture. This substance can influence the mechanical characteristic of mortar such as diameter of flow, flexural strength, compressive strength, and setting time of cement paste. Lignosulphonate shows it function as dispersant on cement hydration at 3 days that analyzed with x-ray difractometer. Research result show that flow of fresh mortar rise with increase concentration (from weight of cement) of synthetic sodium lignosulphonate (NaLS). It show that mortar homogenity also increasing. The result of flexural strength and compressive strength test use synthetic NaLS 0.1-0.3% from weight of cement show that addition synthetic NaLS 0.2% is the best result because it has the biggest of flexural strenght and compressive strength value. Initial setting time of cement paste increase, about 50% with addition of synthetic NaLS 0.2%. Whereas the final setting time decrease, about 8%. Cement hydration test show increase hydration product peak, Ca(OH)2 dan calcium silicate hydrate (C-S-H).
NATRIUM LIGNOSULFONAT SEBAGAI AGEN PENDISPERSI PADA MORTAR
YUYUN YUMAIROH
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Judul : Nama : NIM :
Natrium Lignosulfonat sebagai Agen Pendispersi pada Mortar Yuyun Yumairoh G44204015
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Dra. Gustini Syahbirin, MS NIP 131 842 414
Ir. Sri Mudiastuti Priyanto, M.Eng NIP 130 536 678
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Shalawat dan salam semoga terlimpahkan kepada nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat, serta umatnya hingga akhir zaman. Tema yang dipilih dalam karya ilmiah ini adalah Natrium Lignosulfonat sebagai Agen Pendispersi pada Mortar. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Gustini Syahbirin dan Ibu Sri Mudiastuti yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Kepada keluarga (ibu, bapak, dan adinda tercinta Maratun dan Tegar) terima kasih atas doa, kasih sayang, dan inspirasinya, Erika sebagai teman seperjuangan penelitian, Ria dan Budiriza atas bantuan pemikirannya, kak Ichsan dan kak Diki atas masukan yang diberikan, kepada Pak Sabur, Bu Yeni, Bu Aah atas fasilitasnya, mahasiswa Kimia Organik angkatan 41 dan seluruh keluarga Kimia 41atas motivasi dan semangatnya kepada Penulis, dan kepada Tile untuk penjelasan analisis statistiknya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2009
Yuyun Yumairoh
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 17 Maret 1986 dari ayah Maan dan ibu Mami. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Cikarang Utara dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru. Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum kimia TPB tahun 2005 dan 2008 dan asisten praktikum Kimia Organik Layanan tahun 2007 dan 2008. Pada Juli−Agustus 2007 penulis melaksanakan praktik lapangan di PT Pharmacore Labs, Cikarang.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. viii PENDAHULUAN .......................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Lignin ................................................................................................................. Lignosulfonat ...................................................................................................... Kegunaan Natrium Lignosulfonat ...................................................................... Mortar ..................................................................................................................
1 2 2 3
BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan dan Alat .................................................................................................. Analisis Ayak Pasir ............................................................................................. Penentuan berat pasir pada masing-masing ayakan yang sesuai dengan ASTM C33-1995 ................................................................................................. Bobot Jenis Relatif Pasir...................................................................................... Absorpsi Pasir ..................................................................................................... Penentuan Bobot Jenis Semen ............................................................................. Penentuan Kekekalan Semen ............................................................................... Pembuatan Spesimen Campuran Mortar ............................................................. Uji Alir Mortar..................................................................................................... Uji Kuat Lentur Mortar........................................................................................ Uji Kuat Tekan Mortar ........................................................................................ Penentuan Waktu Pengikatan Semen .................................................................. Analisis Hidrasi Semen Umur 3 Hari dengan Difraktometer Sinar X ................. Rancangan Percobaan ..........................................................................................
4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 6 6
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Analisis Ayak Pasir .................................................................................... 6 Bobot Jenis Relatif dan Absorpsi Pasir .............................................................. 6 Bobot Jenis Semen............................................................................................... 7 Kekekalan Semen ................................................................................................ 7 Hasil Uji Pendahuluan Kuat Lentur ..................................................................... 7 Hasil Uji Alir Mortar ......................................................................................... 8 Hasil Uji Kuat Lentur Mortar .............................................................................. 8 Hasil Uji Kuat Tekan Mortar ............................................................................... 9 Waktu Pengikatan Semen .................................................................................... 10 Hidrasi Semen Umur 3 hari dengan Difraktometer Sinar X ................................ 10 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ............................................................................................................ 11 Saran .................................................................................................................. 11 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 12 LAMPIRAN .................................................................................................................. 13
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Prekursor pembentuk lignin: (a) p-koumaril alkohol, (b) koniferil
alkohol, (c) sinapil alkohol ...................................................................................
1
2 Bagian struktur lignin yang banyak pada kayu lunak dengan 16 unit
fenilpropana ............................................................................................................
2
3 Lignin tersulfonasi pada posisi C-α dan C-γ ..................................................
2
4 Reaksi semen dan air (a) tanpa pemberian bahan tambah jenis, (b) setelah ditambahkan dengan bahan tambah jenis water reducer ...............................
3
5 Hubungan persen butir lolos pasir percobaan terhadap ukuran ayakan. ........
6
6 Hubungan persen butir lolos pasir sesuai standar terhadap ukuran ayakan
6
7 Pasta semen (a) sebelum direbus, (b) setelah direbus ....................................
7
8 Hubungan antara kuat lentur mortar dan konsentrasi NaLS komersial ..........
8
9 Hubungan antara diameter flow dengan perlakuan konsentrasi perlakuan ...............
8
10 Grafik kuat lentur terhadap umur mortar ..................................................................
9
11 Grafik kuat tekan terhadap umur mortar ................................................................... 10 12 Grafik penetrasi pasta semen pada (a) waktu ikat awal, (b) waktu ikat akhir .......... 10 13 Difraktometer sinar X (a) pasta semen tanpa bahan tambah kimia, (b) pasta semen dengan penambahan NaLS sintetik 0.2%, dan (c) pasta semen dengan penambahan NaLS 0.3% yang dilakukan oleh Grierson et al. (2004) ........................................... 11
DAFTAR LAMPIRAN 1 Karakteristik Natrium Lignosulfonat sintetik ............................................................ 14 2 Hasil analisa ayak pasir Cimangkok ......................................................................... 15 3 Bobot jenis dan absorpsi pasir Cimangkok.......................................................... 17 4 Hasil bobot jenis semen ............................................................................................. 18 5 Hasil uji pendahuluan kuat lentur ............................................................................... 19 6 Hasil uji alir mortar ..................................................................................................... 20 7 Hasil uji kuat lentur dengan penambahan NaLS sintetik dan komersial .................... 22
8 Hasil uji kuat lentur mortar komersial .............................................................. 23 9 Hasil uji kuat tekan mortar ............................................................................... 24
10 Hasil uji waktu ikat semen portland tanpa penambahan admixture, dengan penambahan NaLS komersial, dan NaLS sintetik 0.2% ............................................. 25 11 Hasil analisis statistik uji kuat lentur ..................................................................... 28 12 Puncak difraktogram sinar X pasta semen pada umur 3 hari ........................... 32 13 Data standar puncak difraktogram sinar X pasta semen .................................. 33
PENDAHULUAN Kombinasi antara harga kertas yang terjangkau dan kebutuhan masyarakat membuat penggunaan kertas di Indonesia semakin meningkat. Sejak krisis moneter 1997 sampai 2007 kapasitas produksi pulp dan kertas naik sekitar 53 persen, yaitu dari 7.2 juta ton menjadi 11 juta ton per tahun (The 2008). Pertumbuhan kedua industri tersebut mengakibatkan produksi limbah cair meningkat, yaitu lindi hitam yang mengandung senyawa lignin. Lindi hitam dalam lingkungan perairan menimbulkan dampak negatif bagi organisme. Pengaruh ini dapat dihambat dengan pemanfaatan lebih lanjut terhadap lignin yang terbuang agar lingkungan tetap terjaga. Ciri lignin yang tidak larut dalam beberapa macam pelarut merupakan hambatan yang besar dalam penggunaannya sehingga perlu dilakukan modifikasi lignin menjadi lignosulfonat. Lignosulfonat termasuk dalam jenis surfaktan anionik yang memiliki berbagai kegunaan, misalnya sebagai bahan perekat dalam industri keramik, bahan tambah dalam pengeboran minyak, dan bahan pendispersi dalam preparasi beton dan campuran adukan mortar (Ouyang et al. 2005). Barron (2008) menyatakan bahwa lignosulfonat memiliki kemampuan untuk mendispersikan atau menghambat penggumpalan partikel semen dalam campuran sehingga dapat mempengaruhi kekuatan beton maupun mortar. Sampai saat ini, Indonesia masih mengimpor lignosulfonat dan diperkirakan kebutuhan lignosulfonat mencapai kurang lebih 32 ton per bulan (Fosroc Indonesia 2005). Pemanfaatan lignosulfonat sebagai bahan tambah kimia sebagai dispersan pada pasta gipsum telah dilakukan oleh Matsushita & Yasuda (2004). Hasilnya menunjukkan bahwa lignosulfonat yang telah dimodifikasi dapat menaikkan dispersibilitas pasta gipsum. Baskoca et al. (1998) telah meneliti lignosulfonat dan dextrin serta glukonat yang dapat meningkatkan kemudahan pengerjaan (workability) dan sifat kekuatan adukan beton. Penelitian Kamoun et al. (2003) memperlihatkan pengaruh lignin tersulfonasi dari rumput esparto (SEL) sebagai pemlastis yang baik pada mortar dengan mengurangi kandungan air dalam campuran mortar. SEL juga dapat menghambat waktu ikat awal dan akhir semen serta meningkatkan kekuatan tekan mortar setelah 28 hari. Jumadurdiyev et al. (2004) telah meneliti pengaruh molase,
yaitu limbah pabrik gula dan lignosulfonat yang dapat memperlambat waktu pengerasan pasta semen dengan menghambat waktu hidrasi semen. Molase yang ditambahkan ke dalam pasta semen memperlihatkan perkembangan waktu pengerasan pada dosis 0.2%, Dosis yang lebih tinggi meningkatkan waktu pengerasan. Molase dan lignosulfonat juga memperlihatkan peningkatan kuat tekan dan kuat lentur di tiap pengujian berdasarkan umur mortar. Grierson et al. (2004) telah meneliti lignosulfonat yang digunakan sebagai pemlastis untuk mengurangi komposisi air dalam campuran beton dan juga menganalisis penghambatan hidrasi semen dengan metode difraksi sinar X. Penelitian ini diarahkan untuk mengembangkan limbah industri pulp dan kertas untuk diaplikasikan sebagai agen pendispersi pada bahan konstruksi seperti adukan mortar. Pengaruh lignosulfonat sebagai agen pendispersi dapat dilihat dari pengujian pada mortar secara mekanis, yaitu nilai alir (flow), kuat lentur, kuat tekan, waktu ikat semen, dan hidrasi semen. Pengaruh penambahan natrium lignosulfonat (NaLS) sintetik pada mortar dengan rasio air semen yang tetap dipelajari dalam penelitian ini dan dibandingkan dengan penambahan NaLS komersial. TINJAUAN PUSTAKA Lignin Lignin merupakan polimer amorf yang berfungsi sebagai bahan pendukung struktural dalam jaringan tumbuhan (Ghosh 2004). Lignin terdiri atas unit-unit fenilpropana yang cenderung bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi. Lignin tidak larut dalam air, asam, dan hidrokarbon. Prazat utama pembentuk lignin (Gambar 1), yaitu koniferil alkohol, sinapil alkohol, dan p-koumaril alkohol merupakan turunan sinamil alkohol yang terdapat dalam jaringan-jaringan kambium (Fengel dan Wegener 1995). CH2OH
CH2OH
CH2OH
OCH3 CH3O OH
OH
OCH3 OH
a b c Gambar 1 Prekursor pembentuk lignin: (a) pkoumaril alkohol, (b) koniferil alkohol, (c) sinapil alkohol (Fengel dan Wegener 1995).
2
Rumus struktur lignin kayu lunak yang terdiri atas unit fenilpropana hanya menunjukkan sebagian dari makromolekul lignin (Gambar 2) (Fengel & Wegener 1995). Komposisi kimia lignin bergantung pada spesies kayu. Kayu keras memiliki kandungan lignin yang lebih kecil daripada kayu lunak.
dari proses kraft ini disulfonasi untuk menghasilkan lignosulfonat (Gambar 3). Gugus sulfonat mensubstitusi gugus fungsi hidroksil atau eter pada atom karbon-α dari rantai samping propana. Sulfonasi ini bertujuan untuk mengubah hidrofilitas lignin yang kurang polar (tidak larut dalam air) dengan mensubstitusi gugus hidroksil dengan gugus sulfonat sehingga hidrofilitasnya meningkat (Syahmani 2000). NaO3S
CH2 HC R HC
SO3Na
OH
Gambar 3 Lignin tersulfonasi pada posisi C-α dan C-γ (Sjöström 1995). Gambar 2 Bagian struktur lignin yang banyak pada kayu lunak dengan 16 unit fenilpropana (Fengel dan Wegener 1995). Fengel dan Wegener (1995) menyatakan bahwa lignin berfungsi sebagai pengikat selsel kayu satu sama lain sehingga kayu menjadi keras dan membuat pohon dapat berdiri tegak. Hal inilah yang menyebabkan kayu mampu meredam kekuatan mekanik yang dikenakan tehadapnya. Sjöström (1995) menyatakan bahwa lignin dapat diperoleh dari lindi hitam hasil samping proses pulp. Lindi hitam merupakan campuran kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan berbeda. Sebagian besar lindi hitam terdiri atas lignin, yaitu sebesar 46% dari padatan totalnya. Selain itu juga terdapat produk-produk degradasi karbohidrat, bagian-bagian kecil ekstraktif, dan produk-produk lainnya. Komposisi komponen kimia lignin yang terdapat dalam lindi hitam bervariasi bergantung pada spesies kayu dan kondisi pemasakannya. Lignosulfonat Lignosulfonat merupakan turunan lignin yang mengandung gugus sulfonat. Lignosulfonat dapat diisolasi langsung dari lindi hitam melalui proses sulfit dengan cara ultrafiltrasi. Namun, proses pulp di Indonesia umumnya menggunakan proses kraft. Lindi hitam yang dihasilkan melalui proses kraft tidak mengandung lignosulfonat tetapi mengandung lignin. Oleh karena itu, lignin
Kegunaan Lignosulfonat Lignosulfonat mengandung grup hidrofilik (gugus sulfonat, fenil hidroksil, dan alkohol hidroksil) dan grup hidrofobik (rantai karbon) sehingga termasuk ke dalam kelompok surfaktan anionik (Ouyang et al. 2006). Sifat anionik ini ditimbulkan oleh gugus sulfonat yang bermuatan negatif pada molekul lignosulfonat. Surfaktan anionik dapat menaikkan adsorpsi permukaan dan dispersi partikel. Dispersi terjadi karena lignosulfonat teradsorpsi pada permukaan partikel dan menimbulkan muatan negatif pada permukaan partikel sehingga mengakibatkan gaya tolak menolak antar partikel. Sebagai contoh bahan yang ditambahkan surfaktan adalah mortar. Ketika surfaktan ditambahkan ke dalam campuran mortar, partikel surfaktan akan teradsorpsi pada permukaan partikel semen dan menyebabkan tolakan antar partikel semen sehingga akan menghasilkan deflokulasi yang kuat, akibatnya distribusi partikel semen akan homogen di dalam campuran (Gambar 4).
a b Gambar 4 Reaksi semen dan air (a) tanpa pemberian bahan tambah kimia, (b) setelah ditambahkan dengan agen pendispersi.
3
Lignosulfonat digunakan sebagai agen pendispersi dalam industri semen dan beton, zat aditif dalam pengeboran minyak, dan bahan perekat dalam industri keramik. Jumadurdiyev et al. (2004) menyatakan bahwa lignosulfonat telah banyak digunakan sebagai bahan tambah yang dapat mengurangi penggunaan air dalam teknologi beton dan dapat memperlambat waktu pengerasan. Dua sifat yang dimiliki oleh lignosulfonat menyebabkan bahan ini dapat digunakan untuk memodifikasi waktu pengikatan beton maupun mortar dengan kemudahan pengerjaan yang sangat baik. Mortar Mortar merupakan bahan bangunan lentur yang dapat mengeras dan bahan tersebut biasanya digunakan pada pekerjaan batu atau pekerjaan plesteran. Secara umum, mortar adalah bahan bangunan berupa adukan pasta semen yang dicampur dengan pasir. Beberapa fungsi mortar diantaranya sebagai perekat untuk bahan pembentuk dinding seperti bata, batako, bata ringan dan bahan pembentuk dinding lainnya, merekatkan antara satu bata dengan yang lain hingga dapat berdiri tegak menjadi bidang dinding, sebagai pelindung pasangan bata atau pasangan lain pada dinding dan pelindung ruang-ruang dalam bangunan, dan sebagai penambah ketebalan dinding, lantai dan bagian bangunan yang lain. Semen merupakan komponen utama dalam teknologi beton yang berfungsi sebagai perekat hidrolik untuk mengikat dan menyatukan agregat (Mulyono 2003). Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu semen nonhidrolik dan semen hidrolik. Jenis semen non hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, tetapi memerlukan udara untuk dapat mengeras, sedangkan semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air, contohnya semen pozolan, semen portland, semen alam, semen portland-pozolan, dan lain sebagainya. Jenis semen hidrolik yang banyak digunakan di Indonesia ialah Ordinary Portland Cement (OPC) atau biasa dikenal semen portland. Semen yang umum digunakan dalam beton adalah semen portland tipe 1. Semen jenis ini dipakai untuk bangunan-bangunan yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti panas, waktu hidrasi, dan kondisi lingkungan yang agresif.
Semen mengandung empat senyawa yang potensial, yaitu trikalsium silikat (Ca3SiO5), dikalsium silikat (Ca2SiO4), trikalsium aluminat (3CaO·Al2O3), dan tetrakalsium aluminat ferit (4CaO·Al2O3·Fe2O3) (Mulyono 2003). Senyawa-senyawa tersebut dalam klinker semen menjadi kristal yang saling mengikat. Sifat mengikat dan mengeras semen disebabkan adanya senyawa kompleks yang terhidrasi. Akibat proses hidrasi tersebut, semen mengalami pengerasan dari waktu ke waktu. Komposisi Ca3SiO5 dan Ca2SiO4 merupakan bagian yang paling dominan dalam memberikan sifat kimia semen tersebut. Kedua senyawa tersebut bereaksi dengan air membentuk senyawa kalsium silikat hidrat (CS-H) dan kalsium hidroksida. 2Ca3SiO5 + 6H2O → 3Ca(OH)2
3CaO·2SiO2·3H2O +
2Ca2SiO4 + 4H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2 Senyawa kalsium silikat hidrat atau disebut juga tobermorite gel merupakan komponen utama pemberi kekuatan pada pasta semen. Trikalsium silikat yang dicampur dengan air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas yang mempengaruhi kecepatan mengeras pada minggu pertama sesudah pencampuran. Senyawa tersebut merupakan komponen penentu utama kekuatan awal semen. Dikalsium silikat bereaksi lebih lambat dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. Senyawa ini merupakan komponen utama penentu kekuatan akhir semen. Unsur ketiga, yaitu trikalsium aluminat bereaksi secara eksotermik dan memberikan kekuatan awal pada 24 jam. 3CaO·Al2O3 + Ca(OH)2 + 12H2O → 4CaO· Al2O3·13H2O Sifat mengikat semen berhubungan dengan waktu ikat semen, yaitu lamanya waktu yang diperlukan semen dari saat mulai bereaksi dengan air menjadi pasta semen yang cukup kaku menahan tekanan (Mulyono 2003). Waktu ikat semen dibagi menjadi dua, yaitu waktu ikat awal dan waktu ikat akhir. Waktu ikat awal merupakan waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen sampai terjadi kehilangan sifat keplastisan. Waktu ikat akhir merupakan waktu terjadinya pasta semen sampai beton mengeras. Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan dan
4
mempertahankan volume setelah mengikat (Mulyono 2003). Semen yang kurang kekal ketika digunakan sebagai adukan mortar maupun beton akan merusak struktur mortar dan beton melalui penampakan retakan maupun pembengkakan yang mengakibatkan penurunan kekuatan. Kekekalan semen terlihat dari keutuhan semen setelah disimpan selama 24 jam dalam tempat yang lembab dan diteruskan dengan perebusan selama 3 jam. Pasir merupakan material berbentuk granular yang terjadi secara alamiah (Mulyono 2003). Persyaratan pasir yang baik tidak mengandung tanah atau lumpur. Semua butir pasir harus dapat melewati ayakan 9.5 mm (American Society for Testing and Material atau ASTM C33 1995). Bobot jenis pasir akan mempengaruhi komposisi untuk menentukan proporsi campuran mortar. Adukan mortar dapat menggunakan komposisi semen dan pasir berkisar 1:2 – 1:7. Semakin besar perbandingan komposisi adukan semen dan pasir maka nilai kekuatannya akan semakin rendah. Pasir yang baik harus bersih dan distribusi ukuran partikelnya menunjukkan modulus kehalusan (finenes modulus) 2.3 – 3.2 yang sesuai dengan pengukuran JIS A 1102 (Kato 1993). BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan ialah NaLS sintetik, NaLS komersial yang diperoleh dari PT Fosroc Indonesia, semen portland komposit dari daerah industri Cibinong, pasir Cimangkok, dan air kran wilayah kampus IPB Alat-alat yang digunakan antara lain loyang alumunium, ayakan dengan ukuran 9.5; 4.75; 2.36; 1.18; 0.6; 0.3; dan 0.15 mm; serta wadah debu, timbangan dengan kapasitas lebih dari 25 kg dan 5 kg, labu piknometer le Chatelir, cetakan (mould) mortar ukuran 16 × 4 × 4 cm, alat vicat, alat uji kuat tekan Shimadzu, alat uji kuat lentur Mihaelis, dan difraktometer sinar X merk Shimadzu. Metode Analisis Ayak Pasir (ASTM C136-2001) Sampel pasir kering yang telah dicuci diayak dengan susunan ayakan dari ukuran terbesar hingga terkecil. Berat pasir yang tertahan pada masing-masing ayakan ditimbang. Persentase berat pasir dihitung pada masing-masing ayakan terhadap berat
total. Kemudian modulus kehalusan pasir dihitung. W1 A= × 100 % total W1 B ( gram ) = W1 + akumulasi W 1 sebelumnya %B=
bobot B × 100 % total W1
mod ulus kehalusan =
∑% B
100 Keterangan : A = jumlah pasir yang tertahan di masingmasing ayakan (%) B = akumulasi pasir yang tertahan pada masing-masing ayakan W1 = bobot pasir yang tertahan pada masingmasing ayakan (gram)
Penentuan Bobot Pasir pada Masingmasing Ayakan yang Sesuai dengan ASTM C33-1995. Pasir dicuci dan diayak. Pasir yang tertahan di tiap ayakan ditimbang agar berada pada kisaran yang ditentukan ASTM C331995. Bobot Jenis Relatif Pasir (ASTM C128-2001) Pasir dicuci terlebih dahulu kemudian direndam dalam air selama 24 ± 4 jam. Setelah itu pasir dikeringkan hingga tercapai keadaan kering permukaan jenuh air (Surface Saturated Dry) yang ditandai dengan penurunan pasir setelah dilepas dari cetakan kerucut, kemudian ditimbang bobotnya (BS). Pasir dimasukkan ke dalam labu takar yang telah berisi 200 mL air, kemudian air ditambahkan lagi hingga tanda tera. Bobot labu takar yang berisi pasir dan air ditimbang (Bt). Bobot labu takar yang hanya berisi air hingga tanda batas juga ditimbang (B).
Bobot jenis relatif kering permukaan jenuh = Bs volume bejana − V 1 Absorpsi Pasir (ASTM C128-2001) Sebanyak 250 gram pasir kering permukaan jenuh air dimasukkan ke dalam oven hingga bobotnya konstan (Bk). Penyerapan = Bs − Bk × 100 % Bk
5
Keterangan: Bk = berat pasir hasil pengeringan oven Bs = berat pasir kering permukaan jenuh air V1 = total air yang ditambahkan
Keterangan : Ф1 = diameter dalam (cm) Ф2 = diameter luar (cm)
Penentuan Bobot Jenis Semen (ASTM C188-95) Labu piknometer le Chatelir diisi dengan minyak tanah. Labu direndam dalam penangas air. Skala pada labu dibaca (V1). Sebanyak 64 gram semen dimasukkan ke dalam labu dan direndam dalam penangas air dengan suhu yang tetap kemudian skala pada labu dibaca (V2).
Uji Kuat Lentur Mortar (Kato 1990) Sampel mortar ditimbang beratnya dan diuji kuat lenturnya dengan alat uji kuat lentur Mihaelis. Pencatatan dilakukan terhadap berat wadah dan beban yang dibutuhkan. Uji kuat lentur dilakukan saat mortar berumur 3, 7, dan 28 hari. Patahan mortar diuji untuk kuat tekan.
semen ( g ) V 2 − V 1 ( mL )
Kuat lentur (kg/cm2) = berat beban (kg) × 50 × 0.234 cm2
Bobot jenis semen = berat
Penentuan Kekekalan Semen (Kato 1990) Sejumlah air untuk mencapai konsistensi normal semen dipakai untuk campuran pasta, lalu dimasukkan 650 gram semen. Pasta dibentuk dengan diameter 12 cm dan tinggi tengahnya 13 mm. Pasta didiamkan di ruangan lembab selama 24 jam kemudian direbus selama 3 jam. Setelah itu, diperhatikan keadaan fisiknya.
Uji Kuat Tekan Mortar (Kato 1990) Mortar hasil uji kuat lentur dipakai untuk uji kuat tekan. Mesin pengukur kuat tekan dijalankan dengan penambahan beban berkisar antara 2 sampai 4 kg/cm2/detik. Pembebanan dilakukan hingga batas maksimum, yaitu saat mortar retak dan hasilnya dicatat. Kuat tekan mortar diukur pada umur mortar yang sama dengan pengujian kuat lentur. Kuat tekan (σ)
Pembuatan Spesimen Campuran Mortar (Kato 1990) Sebanyak 520 gram semen dimasukkan ke dalam 1040 gram pasir dan diaduk hingga homogen. Sebanyak 338 mL air bersih dimasukkan ke dalam campuran semen dan diaduk selama 15 menit hingga homogen. Adukan dicetak dengan cetakan kubus ukuran 16 × 4 × 4 cm lalu disimpan di tempat yang lembab selama 24 jam. mortar yang dihasilkan direndam dalam air bersih hingga waktu pengukuran. Pembuatan mortar dengan penambahan NaLS komersial dengan variasi konsentrasi 0.1-0.5% dari berat semen dilakukan untuk uji pendahuluan, kemudian dilakukan penambahan NaLS sintetik dengan variasi konsentrasi yang mengikuti uji pendahuluan dan dibandingkan dengan NaLS komersial. Uji Alir Mortar (Kato 1990) Cetakan kerucut dan alat untuk uji alir dibasahi. Adukan mortar dimasukkan ke dalam cetakan. Setiap lapis pemadatan ditusuk dengan tongkat pemadat masing-masing 25 kali. Cetakan diangkat perlahan-lahan. Pemutar dijalankan sebanyak 15 kali dan hasil penurunan dari adukan mortar diukur. Nilai alir mortar = φ 1 + φ 2 2
= P ( kg / cm 2 ) A
P = beban maksimum (kg) A = luas permukaan sampel (cm2) Penentuan Waktu Pengikatan Semen (ASTM C191-2004) Sebanyak 400 gram semen dicampurkan dengan 150 mL air. Bola pasta ditekan ke dalam cincin konik sehingga cincin terisi penuh dengan pasta. Kelebihan pasta pada lubang besar diratakan dengan sendok perata. Plat kaca diletakkan pada lubang besar kemudian dibalikkan dan kelebihan pasta pada lubang kecil diratakan. Cincin konik diletakkan di bawah jarum vicat 1 mm. Jarum dijatuhkan setiap 15 menit sekali sampai mencapai penurunan di bawah 25 mm setiap dijatuhkan. Hal serupa juga dilakukan terhadap pasta semen yang ditambahkan NaLS sintetik dan NaLS komersial. Konsentrasi NaLS yang digunakan berdasarkan hasil terbaik dari uji kuat lentur. Waktu ikat awal = A − B × (C − 25) + B C − D
Keterangan : A = waktu ikat di bawah 25 cm B = waktu ikat di atas 25 cm
6
C = penetrasi pada waktu ikat di atas 25 cm
HASIL DAN PEMBAHASAN
D = penetrasi pada waktu ikat di bawah 25 cm Analisis Hidrasi Semen Umur 3 Hari dengan Difraktometer Sinar X (Grierson et al. 2004) Sebanyak 50 gram semen dicampurkan dengan NaLS sintetik yang menggunakan konsentrasi berdasarkan hasil terbaik dari uji kuat lentur yang telah dilarutkan dengan 25 mL air deion. Kemudian diaduk hingga homogen. Proses hidrasi dihentikan setelah 3 hari dengan menghancurkan sampel menjadi bubuk yang diikuti perendaman dengan aseton. Setelah itu, analisis bubuk dilakukan dengan alat difraktometer sinar X pada 40 kV dan 20 mA. Analisis juga dilakukan terhadap pasta semen tanpa bahan tambah. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan percobaan acak lengkap (RAL) satu faktor in time sebanyak dua kali ulangan. Faktor yang digunakan untuk uji pendahuluan kuat lentur mortar adalah perlakuan dengan 5 taraf, yaitu penambahan NaLS komersial 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 dan 0.5%. Sedangkan faktor perlakuan untuk kuat lentur memiliki 7 taraf, yaitu kontrol (0%), NaLS sintetik 0.1%, NaLS sintetik 0.2%, NaLS sintetik 0.3%, NaLS komersial 0.1%, NaLS komersial 0.2%, dan NaLS komersial 0.3%. Waktu (in time) yang digunakan adalah 3, 7, dan 28 hari. Respon yang diamati adalah kuat lentur mortar, sehingga dapat dituliskan dengan model linier sebagai berikut Үijk = µ + αi + βj + αβij + εijk Үijk : karakteristik mortar pada faktor jenis sampel ke-i, waktu ke-j, dan ulangan ke-k dengan i = 1,2,3,4,5,6,7 ; j = 1,2,3 ; dan k = 1,2 µ
: nilai tengah umum
αi
: pengaruh jenis sampel ke-i
βj
: pengaruh waktu ke-j
αβij
: pengaruh interaksi jenis sampel dan waktu
εijk
: galat
Hasil Analisis Ayak Pasir Analisis ayak pasir bertujuan mengetahui distribusi ukuran partikel pasir. Pasir yang digunakan dalam penelitian ini menunjukkan distribusi ukuran partikel yang tidak sesuai dengan ketentuan ASTM C33-1995 (Lampiran 2b). Distribusi ukuran partikel pasir sangat berpengaruh pada kemudahan pengerjaan mortar, oleh karena itu distribusi ukuran partikelnya harus memenuhi kisaran yang ditentukan dan hasilnya ditunjukkan dengan nilai modulus kehalusan. Mulyono (2003) menyatakan bahwa pasir mempunyai modulus kehalusan sekitar 1.5-3.0. Modulus kehalusan pasir yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 3.21, sehingga lebih besar daripada kisaran literatur Kato (1990). Berdasarkan grafik distribusi ukuran partikel pada pasir Cimangkok menunjukkan adanya nilai di luar kisaran yang diperbolehkan oleh standar ASTM (Gambar 5).
Gambar 5 Hubungan persen butir lolos pasir percobaan terhadap ukuran saringan. Pendekatan yang dilakukan adalah dengan cara menetapkan bobot pada tiap ayakan (Lihat halaman 4) sehingga persen butir lolos pasir sesuai dengan yang direkomendasikan oleh standar ASTM C33-1995 (Gambar 6) (Lampiran 2c).
7
Gambar 6 Hubungan persen butir lolos pasir yang sesuai standar terhadap ukuran ayakan. Bobot Jenis Relatif dan Absorpsi Pasir Penentuan bobot jenis relatif dan absorpsi pasir bertujuan untuk menentukan kualitas pasir secara parsial. Bobot jenis relatif dan absorpsi pasir dapat menetukan proporsi pasir dalam campuran mortar. Bobot jenis relatif dan absorpsi pasir yang diperoleh pada penelitian ini sebesar 2.22 g/mL dan 8.76% (Lampiran 3). Nilai bobot jenis pasir yang diperoleh berada di bawah kisaran standar, yaitu 2.5-2.65 g/mL, sedangkan nilai absorpsi pasir lebih besar dari kisaran standar, yaitu 15% (Kato 1990). Hal ini mengindikasikan bahwa pasir yang digunakan memiliki daya absorpsi cairan yang besar sehingga proporsi pasir harus sedikit dalam campuran mortar, yaitu rasio semen pasir 1:2. Bobot Jenis Semen Bobot jenis semen dilakukan dengan tujuan untuk melihat pengurangan bobot jenis akibat cuaca dan cara penyimpanan yang baik. Hasil pengukuran bobot jenis semen portland yang dipakai dalam penelitian sebesar 3.02 g/mL (Lampiran 4). Nilai ini berada di bawah nilai literatur, yaitu 3.15 g/mL (Kato 1990). Hal ini dapat disebabkan oleh cuaca yang mempengaruhinya. Ketika semen keluar dari pabrik kemudian didistribusikan ke daerah konstruksi maupun toko bangunan dan mengalami penyimpanan, semen akan menerima panas dan guncangan yang ekstrim sehingga dapat mempengaruhi berat jenisnya. Akibat pengaruh cuaca tersebut maka sebaiknya semen disimpan dalam bak yang tertutup. Kekekalan Semen Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan mempertahankan volumen setelah mengikat. Hasil uji kekekalan semen menunjukkan bahwa contoh semen tidak memperlihatkan perubahan volume maupun retakan yang signifikan pada permukaan semen (Gambar 7). Penampakan semen memperlihatkan struktur permukaan semen yang tidak rata dengan adanya pengerutan (shrinkage). Hal tersebut disebabkan adanya penguapan yang terjadi pada pasta semen saat perebusan, sehingga jika menggunakan pasta semen untuk dinding perlu dilapisi terlebih dahulu. Walaupun demikian, semen masih
layak pakai dan dapat digunakan sebagai campuran dalam mortar.
a b Gambar 7 Pasta semen (a) sebelum direbus, (b) setelah direbus. Hasil Uji Pendahuluan Kuat Lentur Mortar Uji pendahuluan kuat lentur bertujuan untuk menetapkan variasi konsentrasi yang akan digunakan pada penambahan NaLS sintetik ke dalam mortar. Nilai kuat lentur dihitung saat mortar berumur 3, 7, dan 28 hari. Umur tersebut diambil berdasarkan sifat yang dimiliki oleh masing-masing senyawa dalam semen, yaitu trikalsium aluminat, trikalsium silikat, dan dikalsium silikat. Gambar 8 menunjukkan nilai kuat lentur terhadap variasi konsentrasi NaLS komersial. Hasil pengujian dengan rancangan percobaan terhadap data (Lampiran 5) menunjukkan bahwa interaksi antara perlakuan dan umur mortar memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap respon (kuat lentur mortar) pada taraf nyata 5% berdasarkan uji F. Uji lanjut Duncan memperlihatkan bahwa penambahan NaLS komersial 0.2% merupakan konsentrasi optimum (Lampiran 11a) karena mempunyai nilai kuat lentur yang terbesar. Ragam konsentrasi NaLS sintetik yang ditambahkan diambil berdasarkan uji pendahuluan tersebut sehingga diambil nilai 0.1-0.3% dari bobot semen. Bertambahnya umur mortar memperlihatkan peningkatan kuat lentur. Uji lanjut Duncan memperlihatkan bahwa respon terhadap masing-masing umur mortar berbeda nyata. Hal ini disebabkan kuantitas produk hidrasi, terutama kalsium silikat hidrat yang terkandung dalam pasta semen meningkat. Meningkatnya senyawa tersebut menyebabkan ikatan yang dihasilkan oleh semen dengan pasir semakin kuat dan ruang-ruang kosong yang awalnya terisi oleh air diganti dengan
8
kalsium silikat hidrat sehingga porositas mortar berkurang. Proses tersebut akhirnya memberikan kontribusi utama bagi peningkatan kuat lentur maupun kuat tekan.
Penggunaan rasio air semen yang berbeda memperlihatkan diameter alir yang berbeda juga. Hal ini dapat terlihat pada grafik. Rasio air semen 0.45 tidak memperlihatkan perubahan diameter alir, nilainya yaitu 9.25 cm. Hal ini disebabkan oleh campuran pasir, semen, dan air yang tidak mencapai konsistensi sehingga adukan tidak membentuk mortar segar dan dapat mengakibatkan kesulitan dalam pengerjaannya. Penggunaan rasio air semen 0.55 tidak memperlihatkan perubahaan pada mortar dengan penambahan NaLS sintetik maupun komersial 0.1 dan 0.2%, sedangkan dengan konsentrasi 0.3% memperlihatkan perubahan, yaitu masingmasing 10.25 dan 9.5 cm. perubahan tersebut sebesar 10 dan 2%.
Gambar 8 Hubungan antara kuat lentur mortar dan konsentrasi NaLS komersial Hasil Uji Alir Mortar Pengujian nilai alir mortar bertujuan untuk melihat pengaruh penambahan NaLS sintetik dan komersial dengan beragam variasi konsentrasi terhadap dispersi mortar. Penelitian ini menghasilkan nilai diameter alir mortar tanpa penambahan bahan kimia sebesar 13.46 mm (Lampiran 6). Pengaruh penambahan NaLS sintetik dengan konsentrasi 0.1, 0.2, dan 0.3% pada rasio semen air 0.65 masing-masing sebesar 14.36, 15.15, 16.25 cm. Peningkatan konsentrasi NaLS sintetik memperlihatkan peningkatan dispersi mortar. Persentase peningkatan diameter alir berturut-turut 6.69, 12.56, 20.73%. Pengaruh penambahan NaLS komersial dengan variasi konsentrasi yang sama masing-masing sebesar 14.26, 14.83, 15.05 mm (Gambar 9). Peningkatan diameter alir mortar dengan penambahan NaLS sintetik dari konsentrasi 0.1-0.3% lebih besar daripada mortar dengan penambahan NaLS komersial, yaitu sebesar 0.7%, 2.16%, dan 7.97%. Secara langsung, hal ini mengakibatkan peningkatan kehomogenan mortar. Senyawa NaLS berpengaruh secara kimia pada pasta semen, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Berdasarkan nilai alir yang mengalami peningkatan maka NaLS sintetik dapat dikategorikan sebagai bahan tambah kimia yang dapat mengurangi penggunaan air dalam adukan mortar. Oleh karena itu, semakin tinggi dispersi yang terjadi pada pasta semen maka aliran pasir dalam campuran akan cenderung menyebar sehingga tata letak pasir tersebut akan menopang daya tahan mortar terhadap tekanan.
Gambar 9 Hubungan antara diameter alir dan konsentrasi perlakuan Hasil Uji Kuat Lentur Mortar Penentuan kuat lentur ini bertujuan untuk membandingkan pengaruh NaLS sintetik dengan komersial terhadap daya tahan mortar, yaitu kuat lentur dan kuat tekan. Kuat lentur hasil penelitian ini menunjukkan mortar dengan penambahan NaLS sintetik memiliki kekuatan lentur masing-masing untuk konsentrasi 0.1, 0.2, dan 0.3% dari berat semen pada umur mortar 3 hari sebesar 44.84, 46.11, dan 44.04 kg/cm2; 46.84, 49.97, dan 46.28 kg/cm2 untuk umur mortar 7 hari; 48.76, 52.50, 49.71 kg/cm2 untuk umur mortar
9
28 hari (Lampiran 7). Sedangkan nilai kuat lentur mortar kontrol umur 3, 7, dan 28 hari berturut-turut sebesar 39.17, 43.17, dan 46.59 kg/cm2. Hasil tersebut menunjukkan bahwa nilai kuat lentur mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.1, 0.2, dan 0.3% mengalami peningkatan sebesar 14.5, 17.7, dan 12.4% pada umur mortar 3 hari. Saat umur mortar mencapai 7 hari, kuat lentur mortar meningkat sebesar 8.5, 15.8, dan 7.2%. Sedangkan pada umur 28 hari mortar mengalami peningkatan sebesar 4.7, 12.7, dan 6.7% seiring dengan meningkatnya konsentrasi NaLS sintetik yang ditambahkan. Hasil uji kuat lentur mortar dengan penambahan NaLS sintetik juga memperlihatkan perbedaan yang nyata terhadap mortar dengan penambahan NaLS komersial. Penambahan NaLS sintetik dengan ragam konsentrasi 0.1, 0.2, dan 0.3% lebih besar 6.3, 9.0, dan 2.7% terhadap NaLS komersial pada umur 3 hari. 4.1, 13.9, dan 1.2% untuk hari ke 7. NaLS komersial 0.1 dan 0.3% pada umur mortar pada hari ke 28 menunjukkan nilai yang lebih besar daripada NaLS sintetik dengan konsentrasi yang sama, yaitu sebesar 1.5 dan 1.4%. Kuat lentur mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% lebih besar daripada mortar dengan penambahan NaLS komersial dengan konsentrasi yang sama, yaitu sebesar 4.6%. Gambar 10 memperlihatkan nilai kuat lentur yang semakin meningkat dengan bertambahnya konsentrasi NaLS sintetik maupun komersial dan mencapai optimum pada penambahan NaLS 0.2%, tetapi saat penambahan NaLS 0.3%, kuat lentur mortar menurun. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi berlebih yang ditambahkan pada mortar dengan rasio semen air yang tetap akan mengakibatkan kekuatan mortar menurun. Perbandingan mortar percobaan dengan mortar komersial juga memiliki nilai yang jauh lebih tinggi. Mortar komersial memiliki kuat lentur untuk hari ke 3, 7, dan 28 sebesar sebesar 6.35, 7.32, 10.09 kg/cm2. Bertambahnya umur mortar memperlihatkan peningkatan kuat lentur sampai hari ke 28. Hal ini disebabkan kuantitas produk hidrasi, terutama kalsium silikat hidrat yang terkandung dalam pasta semen meningkat. Meningkatnya senyawa tersebut menyebabkan ikatan yang dihasilkan oleh semen dengan pasir semakin kuat dan ruang-ruang kosong yang awalnya terisi oleh air diganti dengan kalsium silika hidrat sehingga porositas mortar berkurang. Proses
tersebut akhirnya memberikan kontribusi utama pada peningkatan kekuatan.
Keterangan : NaLS sin = NaLS sintetik NaLS kom = NaLS komersial Gambar 10 Grafik kuat lentur terhadap umur mortar. Berdasarkan rancangan percobaan menggunakan program SPSS, uji interaksi antara perlakuan dan umur mortar memberikan pengaruh nyata terhadap respon pada taraf nyata 5% berdasarkan uji F. Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa pengaruh penambahan NaLS sintetik maupun komersial 0.1, 0.2, dan 0.3% memperlihatkan perbedaan yang nyata terhadap kontrol (0%) (Lampiran 11b). Uji ini menunjukkan bahwa NaLS sintetik 0.2% merupakan hasil yang terbaik karena mempunyai nilai kuat lentur terbesar. Hasil Uji Kuat Tekan Mortar Hasil pengujian kuat tekan mortar menunjukkan nilai yang terbaik terjadi pada mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% karena kuat tekannya terbesar (Gambar 11), yaitu 54.84, 54.89, dan 61.42 kg/cm2 untuk umur 3, 7, dan 28 hari. Nilai kuat tekan mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% pada umur 3 hari ini lebih tinggi 43.8% daripada kuat tekan mortar tanpa bahan tambah kimia. Nilai kuat tekan mortar semakin meningkat dengan bertambahnya umur hingga hari ke 54. Mortar dengan penambahan NaLS komersial 0.2% pada hari ke 3 menunjukkan nilai kuat tekan sebesar 40.24 kg/cm2. Nilai tersebut masih lebih rendah 36.3% jika dibandingkan dengan nilai kuat tekan mortar dengan penambahan NaLS sintetik. Oleh karena itu, NaLS sintetik memiliki pengaruh yang lebih besar daripada
10
NaLS komersial pada kekuatan mortar, baik kuat lentur maupun kuat tekan.
penentuan kuat lentur. Berdasarkan persamaan garis linier (Gambar 12) didapatkan prediksi waktu ikat awal berturut-turut terjadi pada 177, 262, 264 menit. Prediksi waktu ikat akhir terjadi pada menit ke 481, 442, dan 404 menit. Peningkatan waktu ikat awal ini menunjukkan bahwa NaLS sintetik dapat bertindak sebagai inhibitor pada reaksi hidrasi semen.
(a) Gambar 11 Grafik kuat tekan terhadap umur mortar. Waktu Pengikatan Semen Waktu ikat awal dan akhir sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang dipakai. Waktu ikat awal sangat penting dalam kontrol pekerjaan, untuk kasus-kasus tertentu waktu ikat awal diperlukan selama 2 jam agar waktu terjadinya ikatan awal lebih panjang. Waktu yang panjang ini dibutuhkan untuk transportasi, penuangan, pemadatan, dan penyelesaian. Data uji waktu ikat semen menunjukkan waktu ikat awal pasta semen tanpa bahan tambah, pasta semen dengan penambahan NaLS komersial 0.2%, dan pasta semen dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% berturut-turut adalah 173, 275, dan 260 menit (Lampiran 10), sedangkan waktu ikat akhir berturut-turut terjadi pada menit ke 525, 405, dan 405. Hasil waktu ikat semen masih berada dalam kisaran yang dianjurkan oleh ASTM C150, yaitu waktu ikat awal berkisar antara 45-375 menit dan waktu ikat akhir maksimum 9 jam. Berdasarkan hasil uji waktu ikat semen, pengaruh penambahan NaLS sintetik 0.2% ke dalam pasta semen memperlihatkan adanya peningkatan waktu pengikatan awal, yaitu sebesar 50%. Sedangkan waktu ikat akhir mengalami penurunan sekitar 8%. Pemilihan konsentrasi 0.2% diambil dari hasil terbaik pada
(b) Gambar 12 Grafik penetrasi pasta semen pada (a) waktu ikat awal, (b) waktu ikat akhir. Hasil Analisis Hidrasi Semen Umur 3 hari dengan Difraktometer Sinar X Analisis hidrasi semen bertujuan untuk mempelajari proses hidrasi semen pada umur 3 hari dengan penambahan NaLS sintetik 0.2%. Pemilihan konsentrasi NaLS sintetik 0.2% berdasarkan pengujian kuat lentur yang menunjukkan hasil terbaik. Kajian difraktometer sinar X menunjukkan bahwa intensitas puncak produk hidrasi, yaitu
11
Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat (C-S-H) pada pasta semen yang ditambahkan NaLS sintetik 0.2% mengalami peningkatan terhadap pasta semen tanpa bahan tambah kimia (Gambar 13). Peningkatan intensitas puncak Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat sebesar 21.7% dan 8.3%, yaitu dari 230 menjadi 280 cps dan dari 480 menjadi 520 cps (Lampiran 12). Ca(OH)2 merupakan kapur bebas hasil hidrasi senyawa trikalsium silikat dan dikalsium silikat, sedangkan kalsium silikat hidrat juga merupakan produk hidrasi dari kedua senyawa tersebut yang bersifat perekat. Kapur bebas tidak banyak memberikan kontribusi dalam perkembangan sifat mortar.
Gambar 13 Difraktogram sinar X (a) pasta semen tanpa bahan tambah kimia, (b) pasta semen dengan penambahan NaLS sintetik 0.2%, (c) pasta semen dengan penambahan NaLS 0.3% yang dilakukan oleh Grierson et al. (2004). ini Peningkatan puncak Ca(OH)2 mengindikasikan peningkatan reaksi hidrasi senyawa trikalsium silikat. Hal ini memperlihatkan bahwa natrium lignosulfonat bertindak sebagai agen pendispersi. Akibat dari sifat dispersif tersebut maka akan meningkatkan deflokulasi pada pasta semen sehingga pasta semakin homogen dan jumlah pori dalam struktur mortar akan berkurang. Kemudian dengan meningkatnya deflokulasi, daerah permukaan partikel terdispersi akan semakin meningkat sehingga jumlah Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat juga meningkat. Pengaruh dispersi partikel ini secara tidak langsung mempengaruhi kekuatan mortar karena adanya pengurangan struktur pori dalam mortar. Oleh karena itu, nilai kuat lentur dan kuat tekan mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% pada hari ke
3 mengalami peningkatan, yaitu sebesar 17.7% dan 43.8%.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil uji pendahuluan kuat lentur mortar dengan menggunakan NaLS komersial 0.10.5% dari berat semen memperlihatkan nilai kuat lentur terbesar terjadi pada mortar dengan penambahan NaLS komersial 0.2% sehingga uji kuat lentur dengan bahan tambah NaLS sintetik menggunakan variasi konsentrasi 0.1-0.3%. Uji alir mortar menunjukkan bahwa semakin meningkatnya konsentrasi NaLS sintetik maupun komersial maka akan meningkatkan daya dispersi mortar. Peningkatan nilai diameter alir pada mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% sebesar 12.6%. Uji kuat lentur mortar dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% pada hari ke 28 memperlihatkan hasil yang terbaik, yaitu sebesar 12.7 % terhadap mortar tanpa bahan tambah dan 5% terhadap mortar dengan penambahan NaLS komersial 0.2%, namun NaLS sintetik juga memperlihatkan nilai yang lebih besar pada semua variasi konsentrasi yang digunakan. Hal tersebut juga diperlihatkan oleh nilai kuat tekan mortar. Mortar dengan penambahan NaLs sintetik 0.2% memperlihatkan nilai yang lebih besar 43.8% daripada mortar tanpa penambahan bahan kimia. NaLS sintetik dapat bertindak sebagai inhibitor reaksi hidrasi awal karena memperlihatkan kenaikan waktu ikat awal pada pasta semen sekitar 50%. Analisis hidrasi semen pada waktu 3 hari memperlihatkan peningkatan kuantitas produk hidrasi, yaitu Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat, yaitu sebesar 21.7% dan 8.3% sehingga NaLS sintetik bertindak sebagai dispersan dalam pasta semen saat waktu tersebut. Saran Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan terhadap kuat lentur pada umur mortar yang lebih besar untuk melihat pengaruhnya setelah 28 hari. Perlu dilakukan pengukuran zeta potensial untuk membuktikan terjadinya dispersi partikel pada semen.
DAFTAR PUSTAKA
12
[ASTM] American Society for Testing and Material C188-1995: Standard Test Method for Density of Hydraulic Cement: Philadelphia. American Society for Testing and Material. [ASTM] American Society for Testing and Material C128-2001: Standard Test Method for Density, Relatif Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregates: Philadelphia. American Society for Testing and Material.
Kamoun A et al. 2003. Evaluation of the performance of sulfonated esparto grass lignin as a plasticizer-water reducer for cement. Cement and Concrete Research 33:995-1003. Kato K. 1990. Testing Manual Series Cement, Aggregates, and Concrete. JICA – DGHE/IPB Project/ADAET: JTA-9a (132). IPB. Bogor. Kenkel J. 2003. Analytical Chemistry for Technicians: London. Lewis Publishers.
[ASTM] American Society for Testing and Material C136-2001: Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates: Philadelphia. American Society for Testing and Material.
Matsushita Y, Yasuda S. 2005.Preparation and evaluation of lignosulphonates as a dipersant for gypsum paste from acid hydrolysis lignin. Bioresearch Technology 96: 465-470.
Barron AR. 2008. Hydration inhibition of portland cement. The Connexions Project. Connexions module:m16446.
Mulyono T. 2003. Teknologi Beton. Jakarta: Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta.
Baskoca A, Ozkul MH, Artirma S. 1998. Effect of chemical admixtures on workability and strength properties of prolonged agitated concrete. Cement and Concrete Research 28: 737-747.
Ouyang X, Qiu X, Chen P. 2006. Physicochemical characterization of calcium lignosulfonate – A potentially useful water reducer. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 283-286: 489-497. [Fosroc Indonesia]. 2005. Fosroc Indonesia Product Summary. Construction Chemicals: Cikarang. FOSROC.
Collepardi M. 2005. Chemical admixture today. Proceedings of Second International Symposium on Concrete Technology for Sustainable – Development with Emphasis on Infrastructure: Hyderabad. 527-541. Fengel D, Wegener G. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Sastrohamidjojo H, penerjemah. Yogyakarta: UGM Press. Terjemahan dari: Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reaction. Ghosh P. 2004. Fibre Science and Thechnology. New Delhi: Tata McGawHill. Grierson LH, Knight JC, Maharaj R. 2004. The role of calcium ions and lignosulphonate plasticiser in the hydration of cement. Cement and Concrete Research 35: 631-636. Jumadurdiyev A, Ozkul MH, Saglam AR, Parlak N. 2004. The utilization of beet molasses as a retarding and water-reducing admixture for concrete. Cement and Concrete Research 35: 874-882.
Sjöström E. 1995. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Ed ke-2. Sastrohamidjojo H, penerjemah; Yogyakarta: UGM Pr. Terjemahan dari: Wood Chemistry, Fundamentals, and Applications. Syahmani. 2000. Isolasi, sulfonasi, dan asetilasi lignin dari tandan kosong sawit dan studi pengaruhnya terhadap proses pelarutan urea. Tesis. Program Pascasarjana. Institut Teknologi Bandung. The I. 2008. Kertasku dari Hutanku. [terhubung berkala]. http://www. kabarindonesia.com [14 Nov 2008]. Zhang T et al. 2001. Adsorptive behavior of surfactants on surface of Portland cement. Cement and Concrete Research 31: 1009-1015.
LAMPIRAN
14
Lampiran 1 Karakteristik Natrium Lignosulfonat sintetik (Widiyantoro 2007) Pencirian
Pengamatan
Warna
Cokelat
Uji kelarutan dalam air
Larut
Rendemen
106.11-138.04
Kadar air (%)
5,22
Kadar abu (%)
25.26
Padatan total (%)
94.78
Gula pereduksi(%)
4.64
15
Lampiran 2 Hasil analisis ayak pasir Cimangkok a.Distribusi pasir Cimangkok jumlah pasir yang tertahan di tiap ayakan Ukuran lubang ayakan( mm) bobot % (gram) 9.5 0 0.0000 4.75 74.03 14.9755 2.36 81.77 16.5412 1.18 66.09 13.3693 0.6 83.12 16.8143 0.3 77.03 15.5824 0.15 64.88 13.1246 0 47.42 9.5926 total 494.34 100.0000
akumulasi dari jumlah pasir yang tertahan pada tiap ayakan bobot % (gram) 0.0000 0.0000 74.0300 14.9755 155.8000 31.5168 221.8900 44.8861 305.0100 61.7004 382.0400 77.2828 446.9200 90.4074 494.3400 100.0000
Contoh perhitungan (Kato 1993): Pasir yang tertahan di ayakan 2.36 mm • Jumlah pasir yang tertahan di masing-masing ayakan (%) = = = 16.5412 % •
Bobot akumulasi pasir yang tertahan pada masing-masing ayakan = bobot pasir yang tertahan di masing-masing ayakan + bobot akumulasi pasir yang tertahan di ayakan sebelumnya = 81.77 gram + 74.03 gram = 155.80 gram
•
Akumulasi pasir yang tertahan pada masing-masing ayakan (%) = = = 31.5168 %
16
Lanjutan Lampiran 2 Hasil analisis ayak pasir Modulus kehalusan pasir Cimangkok = = = 3.21 b. Distribusi pasir Cimangkok terhadap ASTM C33-1995 ukuran lubang ayakan (mm)
akumulasi pasir yang tertahan (%)
akumulasi pasir yang lolos (%)
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0
0.0000 14.9755 31.5168 44.8861 61.7004 77.2828 90.4074 100.0000
100.0000 85.0245 68.4832 55.1139 38.2996 22.7172 9.5926 0.0000
akumulasi pasir yang lolos berdasarkan ASTM (%) 100 95-100 80-100 50-85 25-60 5 -30 0-10 0
Contoh perhitungan: ayakan 4.75 mm Ayakan 4.75 mm Akumulasi pasir yang tertahan (%) = 14.9755 % Akumulasi pasir yang lolos (%) = 100 % – 14.9755 % = 85.0245 % c.Distribusi pasir yang sesuai dengan ASTM C33-1995 Jumlah Ukuran Jumlah Bobot tertahan di Bobot tertahan lubang tertahan tertahan tiap kumulatif ayakan kumulatif (gram) ayakan (gram) (mm) (%) (%) 9.5 0 0.0000 0.0000 0.0000 4.75 26 2.5000 26.0000 2.5000 2.36 110.4 10.6154 136.4000 13.1154 1.18 234 22.5000 370.4000 35.6154 0.6 260 25.0000 630.4000 60.6154 0.3 234 22.5000 864.4000 83.1154 0.15 145.6 14.0000 1010.0000 97.1154 0 30 2.8846 1040.0000 100.0000 total
1040
100
Jumlah yang lolos (%)
Lolos kumulatif berdasarkan ASTM (%)
100.0000 97.5000 86.8846 64.3846 39.3846 16.8846 2.8846 0.0000
100 95-100 80-100 50-85 25-60 5-30 0-10 0
17
Lampiran 3 Bobot jenis dan absorpsi pasir Cimangkok a.Data berat jenis pasir Cimangkok
ulangan
berat pasir SSD (gram)
1 2
250 250
berat total air berat berat bejana berat jenis yang bejana bejana berisi pasir ditambahkan berisi (gram) air+pasir (gram/mL) (mL) air (gram) 354.69 386 793.3 854.69 2.19 356.38 389 796.4 855.44 2.25
rerata
2.22
Contoh perhitungan (Kato 1993): ulangan 1 Berat pasir kering permukaan jenuh air (Bs)
= 250 gram
Total air yang ditambahkan ke dalam bejana (V1)= 386 mL Volume bejana yang dipakai = 500 mL Bs Berat jenis kering permukaan jenuh air =
volume bejana − V 1
Berat jenis kering permukaan jenuh air =
250 gram 500 mL − 186 mL
Berat jenis kering permukaan jenuh air = 2.19 gram/mL
b. Data absorpsi pasir Cimangkok berat berat wadah + berat pasir berat pasir pasir setelah wadah absorpsi (%) ulangan SSD setelah dikeringkan (gram) (gram) dikeringkan (gram) (gram) 1 250 124.9 355 230.10 8.65 2 250 110.13 340 229.65 8.86 Contoh perhitungan (Kato 1993) : ulangan 1 Berat wadah = 124.90 gram Berat pasir hasil pengeringan oven (Bk) = 355 – 124.90 gram = 230.10 gram Absorpsi pasir =
Bs − Bk × 100 % Bk
Absorpsi pasir =
250 gram − 230 . 10 gram × 100 % 230 . 10 gram
Absorpsi pasir = 8.65 %
rerata
8.76
18
Lampiran 4 Hasil berat jenis semen Berat jenis semen
Ulangan
V1
V2
Ws
1
250.65
283.90
100.00
3.01
2
250.70
283.25
100.00
3.02
rerata
3.02
Keterangan: V1
= Volume pada pembacaan pertama (ml)
V2
= Volume pada pembacaan kedua (ml)
Ws
= Berat semen (gram)
Contoh perhitungan ulangan 1: Berat jenis semen
=
Ws (V2 − V1 )
=
100.00 g (283.9ml − 250.65ml )
= 3.01 g/ml
(g/ml)
19
Lampiran 5 Hasil uji pendahuluan kuat lentur dengan penambahan NaLS komersial
jenis sampel NaLS komersial 0.1% NaLS komersial 0.2% NaLS komersial 0.3% NaLS komersial 0.4% NaLS komersial 0.5%
umur mortar (hari) 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28
berat besi+wadah (gram) ulangan 1 2 3934.25 3922.30 4187.10 4353.00 4597.75 4596.75 4137.25 4162.25 4443.50 4541.00 4715.75 4703.25 3984.75 3989.25 4437.50 4468.25 4658.50 4603.00 4013.45 4016.51 4292.09 4221.92 4507.47 4437.52 4018.58 4087.46 4382.68 4354.49 4382.68 4313.46
berat wadah (gram) 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322 322
berat besi (g) ulangan 1 3612.25 3865.10 4275.75 3815.25 4121.50 4393.75 3662.75 4115.50 4336.50 3691.45 3970.09 4185.47 3696.58 4060.68 4060.68
Sampel NaLS komersial 0.2% hari ke 7 ulangan 1 Berat besi + wadah = 4443.50 gram Berar wadah = 322 gram Berat besi = 4443.50 gram – 322 gram = 4121.50 gram = 4.1215 kg Beban maksimum(kg) = berat besi × 50 = 4.1215 kg × 50 = 206.075 kg Kuat lentur (kg/cm2) = beban maksimum (kg) × 0.234 cm2 = 206.075 kg × 0.234 cm2 = 48.22 kg/cm2
2 3600.30 4031.00 4274.75 3840.25 4219.00 4381.25 3667.25 4146.25 4281.00 3694.51 3899.92 4115.52 3765.46 4032.49 3991.46
kuat lentur (kg/cm2) ulangan 1 2 42.26 42.12 45.22 47.16 50.03 50.01 44.64 44.93 48.22 49.36 51.41 51.26 42.85 42.91 48.15 48.51 50.74 50.09 43.19 43.23 46.45 45.63 48.97 48.15 43.25 44.06 47.51 47.18 47.51 46.70
rerata
42.19 46.19 50.02 44.78 48.79 51.33 42.88 48.33 50.41 43.21 46.04 48.56 43.65 47.35 47.11
20
Lampiran 6 Hasil uji alir mortar a. Rasio air semen 0.65
sampel mortar Control NaLS sintetik 0.1% NaLS sintetik 0.2% NaLS sintetik 0.3% NaLS komersil 0.1% NaLS komersil 0.2% NaLS komersil 0.3%
ulangan 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
diameter dalam (mm) 12.35 13.24 13.65 14.34 14.61 14.95 14.50 15.00 13.50 14.33 14.32 14.17 14.63 14.56
diameter luar (mm) 13.50 14.75 14.43 15.02 15.61 15.42 17.50 18.00 14.01 15.20 14.87 15.95 15.01 15.98
Contoh perhitungan : Kontrol ulangan 1 Diameter alir = diameter luar + diameter dalam 2
= 12 . 35 mm + 13 . 50 mm 2
= 12.93 mm
Diameter alir (mm) 12.93 14.00 14.04 14.68 15.11 15.19 16.00 16.50 13.76 14.77 14.60 15.06 14.82 15.27
rerata 13.46 14.36 15.15 16.25 14.26 14.83 15.05
21
Lanjutan Lampiran 6 Hasil uji alir mortar b. Rasio air semen 0.45
sampel mortar Control NaLS sintetik 0.1% NaLS sintetik 0.2% NaLS sintetik 0.3% NaLS komersil 0.1% NaLS komersil 0.2% NaLS komersil 0.3%
diameter diameter luar dalam ulangan (mm) (mm) 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25
Flow (mm) 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25
rerata 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25
c. Rasio air semen 0.55
sampel mortar Control NaLS sintetik 0.1% NaLS sintetik 0.2% NaLS sintetik 0.3% NaLS komersil 0.1% NaLS komersil 0.2% NaLS komersil 0.3%
diameter diameter luar dalam (mm) ulangan (mm) 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 11.25 2 9.25 11.5 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.25 2 9.25 9.25 1 9.25 9.65 2 9.25 9.65
Flow (mm) 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 9.25 10.25 10.38 9.25 9.25 9.25 9.25 9.45 9.45
rerata 9.25 9.25 9.25 10.32 9.25 9.25 9.45
22
Lampiran 7 Hasil uji kuat lentur mortar dengan penambahan NaLS sintetik dan komersial
jenis sampel
kontrol (0%)
NaLS sint 0.1%
NaLS sint 0.2%
NaLS sint 0.3%
NaLS kom 0.1% NaLS kom 0.2% NaLS kom 0.3%
umur mortar (hari) 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28
berat besi+wadah (gram) berat ulangan wadah 1 2 3581.10 3758.18 322 4079.45 4045.25 322 4235.10 4372.60 322 4024.15 4019.45 322 4384.95 4479.25 322 4491.9 4571.8 322 4342.05 4184.65 322 4743.55 4697.95 322 4915.75 4902.95 322 4248.75 4239.05 322 322 4423.45 4388.1 4565.90 4574.85 322 3934.25 3922.30 322 4187.10 4353.00 322 4597.75 4596.75 322 4137.25 4162.25 322 4443.50 4541.00 322 4715.75 4703.25 322 3984.75 3989.25 322 4437.50 4468.25 322 4658.50 4603.00 322
Contoh perhitungan : Sampel NaLS sintetik 0.2% ulangan 1 Berat besi + wadah = 4342.05 gram Berar wadah = 322 gram Berat besi = 4342.05 gram – 322 gram = 4020.05 gram Beban maksimum(kg) = berat besi × 50 = 4020.05 gram × 50 = 201002.5 gram = 201.0025 kg Kuat lentur (kg/cm2) = beban maksimum (kg) × 0.234 = 201.0025 kg × 0.234 = 47.03 kg/cm2
kuat lentur (kg/cm2) ulangan 1 2 38.13 40.20 43.96 43.56 45.78 47.39 43.32 43.26 47.54 48.64 48.79 49.72 47.03 45.19 51.73 51.20 53.75 53.60 45.94 45.83 47.99 47.57 49.65 49.76 42.26 42.12 45.22 47.16 50.03 50.01 44.64 44.93 48.22 49.36 51.41 51.26 42.85 42.91 48.15 48.51 50.74 50.09
rerata 39.17 43.76 46.59 43.29 48.09 49.26 46.11 51.47 53.67 45.89 47.78 49.71 42.19 46.19 50.02 44.78 48.79 51.33 42.88 48.33 50.41
23
Lampiran 8 Hasil uji kuat lentur mortar komersial
sampel
umur mortar (hari)
mortar utama
3 7 28
ulangan
berat wadah + beban (gram)
kuat lentur
rerata
1
898.07
6.74
6.35
2 1 2 1 2
830.55 969.86 924.56 1186.96 1180.97
5.95 7.58 7.05 10.12 10.05
Contoh perhitungan : Sampel mortar komersial hari ke 3 Berat besi + wadah = 898.07 gram Berar wadah = 322 gram Berat besi = 898.07gram – 322 gram = 576.07 gram Beban maksimum(kg) = berat besi × 50 = 576.07 gram × 50 = gram = 28803.5 g = 28.8035 kg Kuat lentur (kg/cm2) = beban maksimum (kg) × 0.234 = 28.8035kg × 0.234 = 6.74 kg/cm2
7.32 10.09
24
Lampiran 9 Hasil uji kuat tekan mortar a. Alat Shimadzu sampel
3
7
kontrol (0%) NaLS komersial 0.1% NaLS komersial 0.2% NaLS komersial 0.3% NaLS sintetik 0.1% NaLS sintetik 0.2% NaLS sintetik 0.3%
38.13
47.45
umur mortar (hari) 21 22 28 42 2 kuat tekan mortar (kgf/cm ) 59.85 60.47 63.10 65.63
36.56
39.42
49.53
50.27
54.67
65.09
69.61
74.06
40.24
43.05
53.13
53.79
58.22
68.83
73.49
78.59
40.17
42.66
51.09
50.97
54.77
64.79
69.63
77.03
49.22
49.32
51.88
53.96
55.94
62.66
63.07
65.39
54.84
54.89
58.06
58.44
61.42
71.65
77.34
84.17
45.31
45.87
51.41
54.09
57.79
71.25
72.01
76.92
48
54
67.50
74.06
b. Alat Mihaelis
sampel
3
7
kontrol (0%) NaLS komersial 0.1% NaLS komersial 0.2% NaLS komersial 0.3% NaLS sintetik 0.1% NaLS sintetik 0.2% NaLS sintetik 0.3%
209.23
233.77
umur mortar (hari) 21 22 28 42 kuat tekan mortar (kg/cm2) 246.27 247.06 248.87 258.10
225.39
246.75
263.21
264.06
267.2
275.91
278.36
280.52
239.23
260.64
271.81
272.52
274.22
282.26
284.28
286.05
229.06
258.18
267.75
268.54
269.3
279.55
281.83
283.83
231.24
256.88
262.62
263.24
263.12
271.85
273.63
275.19
251.68
274.92
284.95
284.95
285.65
295.39
297.40
299.17
245.12
255.24
263.5
263.92
265.52
269.72
270.91
271.97
48
54
260.38
262.39
25
Lampiran 10 Hasil uji waktu ikat semen portland komposit tanpa penambahan admixture, dengan penambahan NaLS komersil 0.2%, dan NaLS sintetik 0.2% waktu ikat (menit)
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 465 480 495 510 525 540
kontrol Initial setting
Final setting
Rod
40 40 40 40 40 40 40 40 38 38 32 27 25 20 18 18 12 14 12 11 10 11 7 9 10 9.5 8 8 8 8 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
40 40 40 40 35 32 32 20 14 13 13 12.5 12.5 11.5 11 11 10.5 10.5 10.5 10 10 11 10 9 9.5 9 9 8 8 8 8 7.5 7.5 7 7
19 14 12 12.5 11 11 11 10 11 10.5 10 10 9 9 9 9 9 9 9 9 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8 8 8 8 7 7 7 7 7
penambahan NaLS komersil 0.2% Initial Final Rod setting setting
40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 38 31 30 25 22.5 22 21 15 13.5 13 11 9 8 7.5 7.5 -
40 40 40 40 40 40 40 40 40 39 37 36 35 32 22 18 17 17 16 12 12 11 11 9 9 8 8 7 7 7 -
40 40 40 37 35.5 34.5 28 22 21 21 17 13.5 13 13 12.5 12 11.5 11 11 10.5 10.5 10 10 9.5 9 9 8 7.5 7.5 7 -
penambahan NaLS sintetik 0.2% Initial Final Rod setting setting
40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 35 28 20 18 11 11 9 9 8 8 7.5 7.5 7.5 -
40 40 40 40 40 40 40 40 40 38 30 25 19 17 15 11 10 10 9.5 9.5 9 9 8.5 8.5 8.5 8 8 7 7 -
40 40 40 40 35 32 31 28 20 20 18 18 17 12 12 12 11 10 10 9.5 9.5 9.5 9.5 8 8 8 7 7 7 -
26
Lanjutan Lampiran 10 Hasil uji waktu ikat semen portland tanpa penambahan admixture, dengan penambahan NaLS komersil 0.2%, dan NaLS sintetik 0.2% Perhitungan waktu ikat awal Kontrol
= A − B × (C − 25 ) + B
Waktu ikat awal
C − D
= 195 menit − 165 menit × (27 mm − 25 mm ) + 165 menit
27 mm − 20 mm
= 173.6 menit Pasta semen dengan penambahan NaLS komersial 0.2% = A − B × (C − 25 ) + B
Waktu ikat awal
C − D
= 285 menit − 255 menit × (30 mm − 25 mm ) + 255 menit
30 mm − 22 .5 mm
= 275 menit Pasta semen dengan penambahan NaLS sintetik 0.2% = A − B × (C − 25 ) + B
Waktu ikat awal
C − D
= 270 menit − 255 menit × (28 mm − 25 mm ) + 255 menit
28 mm − 20 mm
= 260.6 menit Pendugaan waktu ikat yang terjadi berdasarkan kurva interpolasi: Waktu ikat awal mortar + NaLS komersial 0.2% y
= 0.0005x2 - 0.4928+ 120.34
25
= 0.0005x2 - 0.4928+ 120.34
0
= 0.0005x2 - 0.4928+ 95.34
X1,2
− b ± b 2 − 4ac = 2a
X1,2
=
− (−0.4928 ) ± (−0.4928) 2 − 4× 0.0005×95.34 2× 0.0005
27
Lanjutan Lampiran 10 Hasil uji waktu ikat semen portland tanpa penambahan admixture, dengan penambahan NaLS komersil 0.2%, dan NaLS sintetik 0.2%
X1,2
=
X1
=
X2
=
0.4928 ± 0.0006
Maka prediksi waktu ikat awal yang paling mungkin untuk sampel kontrol (0%) terjadi pada 177 menit Waktu ikat akhir kontrol (0%):
y
= 23.287e-0,0025x
7
= 23.287e-0,0025x
7 23.287
= e-0,0025x
0.3006
= e-0,0025x
ln 0.3006
= ln e-0.0025 x
-1.20197
= -0.0025x
x
= 480.7 ≈ 481
Maka prediksi waktu ikat akhir untuk sampel kontrol (0%) terjadi pada 481 menit
28
Lampiran 11 Hasil analisis statistik uji kuat lentur a. Uji pendahuluan kuat lentur dengan penambahan NaLS komersial Between-Subjects Factors N PERLAKUAN
WAKTU
NaLSkomersial 0.1% (a)
6
NaLSkomersial 0.2% (b)
6
NaLSkomersial 0.3% (c)
6
NaLSkomersial 0.4% (d)
6
NaLSkomersial 0.5% (e)
6
3 hari (1)
10
7 hari (2)
10
28 hari (3)
10
ANALISIS SIDIK RAGAM (ANOVA) Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: RESPON Source Corrected Model Intercept PERLAKUAN WAKTU PERLAKUAN * WAKTU Error Total Corrected Total
Type III Sum of Squares
df
Mean Square
F
Sig.
236.222(a)
14
16.873
59.461
.000
65492.096
1
65492.096
230795.594
.000
25.034
4
6.259
22.055
.000
194.368
2
97.184
342.478
.000
16.820
8
2.102
7.409
.000
.284
4.256
15
65732.575
30
240.478
29
a R Squared = .982 (Adjusted R Squared = .966)
29
Lanjutan Lampiran 11 Hasil analisis statistik uji kuat lentur Uji Lanjut Duncan RESPON
INTRAKSI
N
Subset 1
2
3
4
5
6
7
8
a1
2
42.1900
c1
2
42.8800
42.8800
d1
2
43.2100
43.2100
e1
2
b1
2
d2
2
46.0400
a2
2
46.1900
46.1900
e3
2
47.1050
47.1050
e2
2
c2
2
d3
2
48.5600
b2
2
48.7900
a3
2
50.0200
c3
2
50.4150
b3
2
Sig.
43.6550
9
43.6550 44.7850
47.3450
47.3450 48.3300
48.3300
50.4150 51.3350
.088
.187
.051
.076
.056
.084
.426
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. Based on Type III Sum of Squares The error term is Mean Square(Error) = .284. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000. b Alpha = .05. subset pada nomor yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata
b. Uji kuat lentur dengan penambahan NaLS sintetik dan komersial Between-Subjects Factors N PERLAKUAN
Kontrol 0%(s1)
6
+NaLS sintetik 0.1% (s2)
6
+NaLS sintetik 0.2% (s3)
6
+ NaLS sintetik 0.3% (s4)
6
+ NaLS komersial 0.1% (s5)
6
+ NaLS komersial 0.3% (s6)
6
+ NaLS komersial 0.4% (s7) WAKTU
6
3 hari (1)
14
7 hari (2)
14
28 hari (3)
14
.470
.105
30
Lanjutan Lampiran 11 Hasil analisis statistik uji kuat lentur Analisis Ragam (ANOVA) Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: RESPON Source Corrected Model
Type III Sum of Squares 511.583(a)
20
Mean Square 25.579
93481.509
1
93481.509
PERLAKUAN
190.378
6
WAKTU
306.034
2
15.172
Intercept
PERLAKUAN * WAKTU Error Total Corrected Total
df
Sig. .000
31.730
F 69.877 255372.42 6 86.679
153.017
418.011
.000
12
1.264
3.454
.006
.366
7.687
21
94000.779
42
519.271
41
a R Squared = .985 (Adjusted R Squared = .971)
.000 .000
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
s1w1
s5w1
s7w1
s2w1
s1w2
s6w1
s4w1
s5w2
s1w3
s3w1
s4w2
s2w2
s7w2
s6w2
s2w3
s4w3
s5w3
s7w3
s6w3
s3w2
s3w3
Sig.
N
INTERKSI
1.000
39.1650
1
.099
43.2900
42.8800
42.1900
2
.183
43.7600
43.2900
42.8800
3
.105
44.7850
43.7600
4
.083
45.8850
44.7850
5
Lanjutan Lampiran 11 Hasil analisis statistik uji kuat lentur
.076
47.1100
46.5850
46.1900
45.8850
6
.074
47.7800
47.1100
46.5850
7
.077
48.3300
48.0900
47.7800
47.1100
8
Subset
.140
48.7900
48.3300
48.0900
47.7800
9
.091
49.2550
48.7900
48.3300
48.0900
10
.075
50.0200
49.7050
49.2550
48.7900
11
.092
50.4150
50.0200
49.7050
49.2550
12
.051
51.3350
50.4150
50.0200
13
.114
51.4650
51.3350
50.4150
14
1.000
53.7100
15
32
Lampiran 12 Puncak difraktogram sinar X pasta semen pada umur 3 hari a. Difraktogram pasta semen tanpa penambahan natrium lignosulfonat
b. Difraktogram pasta semen dengan penambahan natrium lignosulfonat 0.2%
Lampiran 13 Data standar puncak difraktogram sinar X
33
c. Standar puncak difraktogram sinar X dalam pasta semen
