PEMANFAATAN SLAG NIKEL DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN PEMBUATAN PAVING BLOCK
SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Mencapai Derajat Sarjana (S-1)
OLEH : FIRMAN SUHANDA F1B1 12 054
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2017
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah Azza Wajallah, atas segala nikmat, rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi yang berjudul Pemanfaatan Slag Nikel dan Abu Sekam Padi Sebagai bahan Pembuatan Paving Block dapat terselesaikan meskipun dalam susunan yang sangat sederhana. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa selama penyusunan skripsi ini terdapat banyak kesulitan, tantangan dan hambatan. Namun penulis yakin bahwa Allah Ta’alllah akan memudahkan urusan setiap hamba-Nya yang bekerja keras dan tidak putus asa. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis persembahkan kepada Bapak Dr. Eng La Agusu, S.Si., M.Si. selaku pembimbing I dan Ibu Dra.Lina Lestari, M.Si selaku pembimbing II yang penuh keikhlasan dan kesungguhan dalam memberikan bimbingan, petunjuk serta arahan selama penyusunan skripsi ini. Melalui kesempatan ini tak lupa penulis ucapkan terima kasih yang sedalam dalamnya dan setulus-tulusnya kepada Ibunda yang tercinta Habiba (Rohimahullah) dan Ayahanda La Harisani Kasim yang telah mencurahkan segenap perhatian, kasih sayang dan cintanya kepada penulis. Terima kasih pula untuk setiap nasihat dan iringan do’a yang selalu kalian panjatkan untuk kebaikan penulis di dunia dan akhirat. Semoga Allah senantiasa melindungi dan merahmati setiap jejak langkah kalian.Amiin. iii
iv
Ucapan terima kasih juga tak lupa penulis sampaikan kepada yang terhormat : 1. Bapak Rektor Universitas Halu Oleo 2. Bapak Dr. Muhammad Zamrun, F., S.Si., M.Si., M.Sc, Selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Halu Oleo 3. Bapak Dr. Eng I Nyoman Sudiana, S.Pd., M.Si, selaku ketua Jurusan Fisika dan serta bersama Ibu Wd. Sitti Ilmawati, S.Si., M.Sc, selaku Koordinator Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Halu Oleo 4. Bapak Dr. La Aba, S.Si., M.Si (selaku ketua penguji), Ibu Yumnawati, S.Pd., M.Sc (selaku sekretaris penguji) dan Ibu Lina Lestari, S.Pd., M.Si (selaku penguji) yang banyak memberikan saran dan kritik yang sangat membangun terhadap Skripsi penulis. 5. Ibu Viska Indah Variani selaku ketua Laboratorim Fisika Pengembangan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unversitas Halu Oleo. 6. Seluruh dosen yang telah mendidik dan mengajarkan kami baik dibidang Fisika maupun bidang – bidang lainya. Penulis mengucapkan terimakasi yang sebesar besarnya dan semoga Allah Ta’alla membalasnya. 7. Kepada Bapak dan Ibu Staf Jurusan Fisika yang telah berbesar hati dan ikhlas membantu segala perlengkapan dan kepengurusan selama penulis berada di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 8. Lembaga Dakwah Kampus Ulul Albabb yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk berjuang bersama - sama dalam
v
menjalankan roda
pengkaderan dalam rangkah mengajak umat Islam
kembali pada Al Qur’an dan Sunnah Rasulullah Sallaulahu Alaihi Wasallam.Penulis menucapkan syukron jaza kumullahu khoiron katsiron. 9. Senior dan seperjuangan LDK Ulul Albabb ( Reo adi Syaputra, S.Si, Erik Ramlan, S.Mat, Imar Putra, S.Pd, Muhammad Arsyil, S.Ars, Al Rubayn, S.T, Muhammad Rahmad, S.Pd, Iwan, S.Pd, Tasdin, S.Sos, Ilham Samuna, SE, Jumadin, S.Pd., M.Si, Nanang Purwana, S.Sos, Andi Wali, S.Sos, Muhammad adhan, S.Sos, Muhammad Bibi, S.Mat, Jainal, Sos, Andri Jufri, S.KM, Pian, SH, La Denda, Nawir Hamzah, Nurdil Kolewara, Amd, Ikram, SE, Rizal Haris, Rizal Perikanan, Isman, Bambang, Amd, Miswan
Ebi,
Ardinto,
dll.
Penulis
mengucapkan
Syukron
atas
kerjasamanya dan kebaikan semua dalam memahami satu sama lain dan semoga Allah Ta’ala menjadikan kita semua mukmin – mukmin yang istiqomah diatas manhaj yang lurus ini.Syukron Jazakumullahu Khoiron. 10. Rekan – rekan di Jurusan Fisika angkatan 2012 Arfad, S.Si, Rasap, S.Si, Purwo Adi Setyo, S.Si, Joko Saharuddin, Gusti Erik, Alif Pratama, Ahmad Barun, Ali Hae, Rizal Day, Musafru Wahidin, Mardiana Napirah, S.Si, Ade Andriani, S.Si, Susiana, S.Si, Juliana, S.Si, Sitti Asriejah, S.Si, Yustin, S.Si, Cristin Oktavin, S.Si, Albertin Once, S.Si, Endang Safitri, S.Si, Badrotul, S.Si, Yuliana, S.Si, Wa Amira, Halimasi, Linda Muslaini, Tri Irnawati, Ruslina, Nurlinda, Nurtriani, Uliana, Agustina serta Hilda. Tidak ada paling special diantara kalian, karena kalian semua special bagi penulis. Tidak ada kata yang mampu menguraikan segala kenangan dan
vi
masa - masa yang telah kita lewati selama ini. Semoga kebersamaaan ini menjadi sala satu catatan sejarah indah kita semua. 11. Guru – guruku di SDN 4 Wameo, SMP N 4 Bau – Bau, SMA N 4 Bau – Bau. Terimakasi atas segenap ilmu yang telah kalian berikan kepada penulis, tanpa kalian penulis tidak akan sampai pada jengjang ini, 12. Terkhusus buat kakak – kakak kebangganku Mba Mita, Mba Ruli, Ka Fani, Mba yuni. Terimakasi atas semua nasihat dan doa yang kalian panjatkan untuk penulis.Semoga Allah Ta’ala memberikan balasan yang lebih disisi Allah Ta’alah.Amiin.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
i
HALAMAN PENGESAHAN
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
xii
ABSTRAK
xiii
ABSTRACT
xiv
I. PENDAHULUAN A. B. C. D.
Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian
1 4 5 5
II. TINJAUAN PUSTAKA A. B. C. D. E. F. G. H. I.
Paving block slag nikel Serbuk Kayu Air Semen Kuat Tekan Beton Spektrofotometer Serapan Atom X-Ray Flourecence (XRF) Penelitian Penggunaan Slag Nikel yang Pernah Dilakukan
vii
6 10 12 16 17 20 22 25 31
viii
III. METODE PENELITIAN A. B. C. D. E.
Waktu dan Tempat Penelitian Jenis Penelitian Bahan Penelitian Alat Penelitian Prosedur Penelitian
33 33 33 34 34
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Hasil Penelitian 1. Kandungan Slag Nikel 2. Paving block 3. Kuat Tekan Paving block 4. Hasil Analisis kadar logam besi (Fe) terlarut rendaman paving block
38 38 39 40 43
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
45 46
DAFTAR TABEL
No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Teks Tabel 1. Kuat Tekan Mutu Paving block Tabel 2. Hasil Pengujian Kimiawi Slag Nikel menunjukkan Komposisi yang Lebih Besar dari 70 % Tabel 3. Sifat-sifat Kayu Jati Tabel 4. Komposisi Kimia Semen Portland Tipe I Tabel 5. Bahan Penelitian Tabel 6. Alat Penelitian Tabel 7. Komposisi Perbandingan Variasi Paving block Tabel 8. Kandungan Logam yang terdapat dalam slag nikel Tabel 9. Analisis kadar logam besi (Fe) terlarut rendaman paving block
ix
Halaman 9 12 15 18 33 34 35 38 43
DAFTAR GAMBAR
No Teks 1. Gambar 1. Limbah terak nikel yang digunakan sebagai bahan Reklamasi pantai 2. Gambar 2. Bentuk dan ukuran paving block 3. Gambar 3. Bentuk dan Ukuran Fisik Limbah Slag Nikel 4. Gambar 4. Atomic Absorption Spektrophotometry (AAS) 5. Gambar 5. X-Ray Flourecence (XRF) 6. Gambar 6. Hasil percetakkan paving block 7. Gambar 7. Grafik hasil uji kuat tekan paving block 8. Gambar 8. Diagram Alir Proses Pembuatan Paving block 9. Gambar 9. Diagram Alir Proses Pembakaran Abu Sekam Padi 10. Gambar 10.Hasil Uji Kuat Tekan Paving block 11. Gambar 11. Proses Pembuatan Paving block 12. Gambar 12. Proses pengujian paving block
x
Halaman 2 6 11 20 23 35 35 44 45 46 47 48
DAFTAR LAMPIRAN
NO. 1. 2. 3.
Teks Diagram Alir Hasil Uji Kuat Tekan Dokumen Penelitian
xi
Halaman. 51 53 55
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
SSA XRF kg gr L ml m3 Cm2 mm Mpa % Ca K Mg Si Na Mn Fe Al Cl CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 C3S2H3 Ppm Mg/l MgO
Spektrofotometer Serapan Atom X- Ray Fluorosence Kilogram Gram Liter Mililiter Meter Kubik Sentimeter Kuadrat Milimeter Mega Pascal Seperseratus Kalsium Kalium Magnesium Silika Natrium Mangan Besi Aluminium Klorida Kapur Silika Oksida besi Alumina Calsium Silikat Hidrat Part per million Milligram per liter Magnesium Oksida
xii
PEMANFAATAN SLAG NIKEL DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN PEMBUATAN PAVING BLOCK
Oleh :
Firman Suhanda F1B1 12 056
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan slag nikel dan abu sekam padi sebagai bahan pembuatan paving block . Tujuan dilakukan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi bahan terhadap kuat tekan paving block, untuk mengetahui kadar logam Fe terlarut rendaman paving block.Pembuatan dan pencetakan paving block menggunakan metode konvensiaonal. Analisis kandungan slag nikel dilakukan dengan pengujian XRF dan AAS. Hasil pengujian XRF menunjukan bahwah kandungan logam terbesar pada slag nikel terdapat pada logam Fe (9, 04%). Hasil pengujian logam Fe terlarut pada rendaman paving block menggunakan alat pengujian AAS menunjukan bahwah besar logam Fe terlarut 0,14 ppm. Analisis hasil pengujian kuat tekan menggunakan alat uji tekan merek ENERPAC menunjukan nilai kuat tekan tertinngi pada paving block terdapat pada sampel A (0% abu : 75% Slag : 25% Semen) dengan kuat tekan 235 𝑘𝑔 /𝑐𝑚2. Kata Kunci : paving block, slag nikel, kua tekan, logam terlarut.
xiii
The use of slag nickel and a rice husk ash as a making paving blocks
Oleh :
Firman Suhanda F1B1 12 056
abstract Has been done research on the use of slag nickel and a rice husk ash as a making paving blocks.The investigation is Aimed to know a composition of influence variation on strong press paving blocks, to know the metal fe dissolved paving of marinade block.pembuatan and printing paving blocks in a konvensiaonal. Analysis nickel content of slag testing done by XRF and the AAS. The XRF testing show that although the heavy metals at the greatest of slag nickel metal is on fe (9, 04%). The results of assaying metals dissolved in the marinade fe paving blocks use an instrument for testing large metal the AAS Showed bahwah fe dissolved 0.14 ppm. An analysis of testing used a strong press test press Enerpac brand value Showed strong press tertinngi in paving blocks there are in samples of a (0% ashes: 75% of slag: 25% of cement with strong press 235 kg /𝑐𝑚2 Keywords: paving blocks, of nickel slag, strong press, metal dissolved.
xiv
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sektor industri merupakan salah satu sektor penting dalam pembangunan perekonomian di Indonesia. Berbagai macam industri mengalami perkembangan yang cukup pesat. Salah satu bidang industri yang berkembang adalah industri kontruksi khususnya pembangunan infrastruktur dan properti yang membutuhkan material salah satunya adalah paving block. Paving block adalah suatu komposisi bahan bangunan yang terbuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidrolis lainnya, air dan agregat dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya yang tidak mengurangi mutu beton tersebut (SNI 03 – 0691 -1996). Paving block adalah bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen, pasir dan air, sehingga karakteristiknya hampir mendekati dengan karakteristik mortar. Mortar adalah bahan bangunan yang dibuat dari pencampuran antara pasir dan agregat halus lainnya dengan bahan pengikat dan air yang didalam keadaan keras mempunyai sifat - sifat seperti batuan (Artiyani 2010). Penggunaan paving block sebagai alternatif pengerasan jalan lingkungan akhir- akhir ini mulai marak digunakan. Meningkatnya kebutuhan akan pengerasan jalan mengharuskan penelitian lebih lanjut untuk menghasilkan kualitas
mutu
paving
block
1
yang
lebih
baik.
2
Agregat adalah material granular, misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan slag tungku besi yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk suatu beton semen hidrolik atau adukan (SK-SNI-15-1991-03:4). Sebagai limbah buangan hasil pengolahan bijih nikel, selama ini slag hanya digunakan sebagai bahan timbunan yang kurang memiliki nilai ekonomis. Jika dilihat secara visual, bentuk fisik dari slag nikel ini menyerupai agregat baik yang halus menyerupai pasir maupun yang kasar menyerupai kerikil yang biasa digunakan untuk agregat dalam campuran paving block.
Gambar 1. Limbah terak nikel yang digunakan sebagai bahan timbunan reklamasi pantai Sekitar 70% komposisi kimia slag nikel terdiri dari Silika 41,47%, Ferri Oksida 30,44% dan Alumina 2,58%. Dengan komposisi Silika yang cukup besar pada slag nikel, diharapkan proses hidrasi yang terjadi antara pasta semen dan agregat akan membentuk ikatan yang lebih sempurna, sehingga kehancuran beton tidak terjadi pada bahan campuran, atau kalaupun terjadi kehancuran pada bahan diperlukan energi yang cukup tinggi, dengan kata lain akan diperoleh kekuatan beton yang cukup tinggi (Sugiri Saptahari, dkk, 1997).
3
Proses peleburan bijih nikel tersebut menghasilkan limbah berupa terak yang jumlahnya sangat besar. Terak tersebut harus ditangani atau dimanfaatkan dengan benar karena berpotensi menimbulkan masalah lingkungan serta fenomena sosial di masyarakat. Dengan demikian diharapkan dapat mengurangi efek pencemaran yang ditimbulkan dan juga dapat memberikan nilai ekonomis bagi terak tersebut (Wayan, dkk, 2016). Menurut Ari Sudarmadji (2005) yang sudah melakukan pengujian kandungan kimia slag PT. Inti Jaya Steel diketahui bahwa kandungan senyawa kimia slag nikel adalah Sio2 20 %, Al2O3 2,36 %, Fe2O3 52,66 %, CaO 10,05 %, dan MgO 1,38 %. Dari hasil pengujian unsur kimia tersebut dapat dilihat bahwa komponen penyusun terak peleburan besi hampir sama dengan komponen penyusun pasir pada umumnya. Perbedaan mencolok adalah pada kandungan besinya, hal ini disebabkan karena terak tersebut berasal dari peleburan besi bekas sehingga kandungan besi yang ada pada korosi besinya akan terbawa dalam terak. Berdasarkan unsur kimia terak yang hampir sama, maka terak dapat dijadikan sebagai bahan bangunan alternative (Dermawan, 2011). Slag nikel dapat dijadikan sebagai pengganti pasir pada paving block. Pada penelitian ini slag nikel diambil dari PT. Aneka Tambang Pomalaa yang terletak di Kabupaten Kolaka Propinsi Sulawesi Tenggara. Penelitian ini juga menggunakan abu sekam padi sebagai bahan pembuatan paving block dimana abu sekam padi merupakan limbah dari pengolahan padi yang mengandung unsur dominan Silika (SiO2) yaitu antara 86,90 –
4
97,30.Muntohar (2000). Abu sekam padi telah digunakan sebagai bahan pozzolan reaktif yang sangat tinggi untuk meningkatkan mikrostruktur pada daerah transisi interfase antara pasta semen dan agregat beton yang memiliki kekuatan tinggi. Penggunaan abu sekam padi pada komposit semen dapat memberikan beberapa keuntungan seperti meningkatkan kekuatan dan ketahanan, mengurangi biaya bahan, mengurangi dampak lingkungan limbah bahan, dan mengurangi emisi karbon dioksida (Bui et al., 2005). Berdasarkan latar belakang diatas maka penelititian ini bertujuan memanfaatkan slag nikel dan abu sekam padi sebagai bahan pembuatan paving block. B. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian di atas timbul permasalahan yang menarik untuk diteliti yaitu : 1.
Bagaimana pengaruh variasi komposisi bahan terhadap kuat tekan paving block?
2. Bagaimana kadar logam besi (Fe) terlarut dari rendaman paving block ? C. Tujan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.
Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi bahan terhadap kuat tekan paving block.
2.
Untuk mengetahui kadar logam besi (Fe) terlarut dari rendaman.
5
D. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Menambah wawasan pengetahuan masyarakat tentang manfaat dari penggunaan Slag nikel dan abu sekam padi . 2. Sebagai bahan terapan ilmu fisika dibidang material. 3. Memberikan informasi kepada peneliti lain terkait dengan kegunaan Slag nikel dan abu sekam padi
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Paving block
Paving block adalah suatu komposisi bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidrolis sejenisnya, air dan agregat atau bahan perekat-perekat lainnya yang tidak mengurangi mutu bata beton tersebut (SN1 - 03 - 0691 – 1989:1).
Gambar 2. Bentuk dan Ukuran Paving block. Selain sebagai penutup permukaan tanah dan peresapan air, paving block merupakan alternatif baru sebagai sistem perkerasan selain sistem perkerasan yang sudah ada. Silvia Sukirman (1993), menjelaskan bahwa berdasarkan bahan pengikatnya kontruksi perkerasan permukaan tanah dapat dibedakan menjadi : 1. Kontruksi perkerasan lentur 2. Kontruksi perkerasan kaku 3. Kontruksi perkerasan komposit Menurut Sianturi JR ( Istiwarni 2000 ) mengungkapkan bahwa paving block muncul dengan membawa sifat yang unik. Jika paving block dipasang hanya satu buah maka akan bersifat seperti perkerasan kaku dan bila dipasang secara interlocking atau saling mengungsi maka akan bersifat saling lentur.
6
7
Menurut Wintoko (2012) keunggulan paving block antara lain : 1. Daya serap air melalui paving block menjaga keseimbangan air tanah untuk menopang betonan/rumah diatasnya. 2. Berat
paving
block
yang relatif
lebih
ringan
dari betonan
atau
aspal menjadikan satu penopang utama agar pondasi rumah tetap stabil. 3. Serapan air yang baik sekitar rumah atau tempat usaha akan menjamin ketersediaan air tanah untuk bisa dibor atau digunakan untuk keperluan sehari- hari. Sedangkan kelemahan paving block antara lain: 1. Mudah bergelombang bila pondasinya tidak kuat dan kurang nyaman untuk kendaraan dengan kecepatan tinggi. 2. Sehingga
perkerasan
paving
block
sangat
cocok
untuk
mengendalikan kecepatan kendaraan di lingkungan permukiman dan perkotaan yang padat. Jenis-jenis Paving block menurut Wintoko (2012) : 1. Paving block press manual/tangan diproduksi menggunakan cetakan paving dengan tenaga press tangan manusia. Mutu beton dari paving block jenis ini tergolong dalam mutu beton kelas D (K 50-100). Pada umumnya paving block press manual hanya digunakan untuk pemakaian non struktural, seperti taman, trotoar, halaman rumah dan penggunaan lainnya yang tidak diperlukan untuk menahan beban berat diatasnya.
8
2. Paving block press mesin vibrasi. Pada umumnya paving block press mesin vibrasi tergolong sebagai paving block dengan mutu beton kelas C-B (K 150250). Paving
block jenis ini diproduksi dengan mesin press sistem
getar. Paving
block
alternatif perkerasan
press
mesin
vibrasi
lahan pelataran
dapat
parkir.
digunakan
sebagai
Akan tetapi, karena
pertimbangan selisih harga yang tidak terlalu jauh berbeda dengan paving block jenis press mesin hidrolik (K 300-450) mengakibatkan banyak konsumen lebih tertarik memilih paving jenis press hidrolik daripada paving jenis press vibrasi. 3. Paving block press hidrolik. Paving jenis ini diproduksi dengan cara dipress menggunakan mesin press hidrolik dengan kuat tekan diatas 300 kg/cm2. Paving
block press hidrolik dapat dikatagorikan sebagai paving
block dengan mutu beton kelas B-A (K 300-450). Pemakaian paving jenis ini dapat digunakan untuk keperluan non struktural maupun untuk keperluan struktural yang berfungsi untuk menahan beban yang berat yang dilalui diatasnya, seperti areal jalan lingkungan hingga sebagai perkerasan
lahan
pelataran terminal peti kemas dipelabuhan (Wintoko,
2012). Paving block memiliki beragam kekuatan dan klasifikasi penggunaan bila diukur dengan standar SNI. Harga paving block yang murah tidak selalu dapat diartikan bahwa kualitas dan kekuatan paving bagus. Untuk lebih jelasnya diperlihatkan pada Tabel 1.
block tersebut tidak
9
Tabel 1. Kuat Tekan Mutu Paving block Mutu Kuat Tekan (MPa) Ketahanan Aus (mm/menit) Rata-Rata Min Rata-Rata Min A 40 35 0,090 0,103 Mutu B 20 17 0,130 0,149 C 15 12,5 0,160 0,184 D 10 8,5 0,219 0,251 Sumber: Anonim 3, 1996
Penyerapan 3 Air 6 8 (Rata-Rata 10
Maks) Berdasarkan Anonim 3, klasifikasi paving block dibedakan menurut kelas penggunaannya 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 pengguna lain ( Ayu,
dkk 2015 ). Paving block memiliki banyak kelebihan dan keuntungan baik dari segi kekuatan, kemudahan pembuatan maupun pelaksanaannya. Bentuk dan ukuran paving
block didesain sesuai dengan fungsi dan penggunaannya. Beberapa
keuntungan menggunakan paving block adalah tahan lama, bentuk penyelesaian hasilnya bagus, pembuatanya sederhana, mudah diperoleh. Kerusakan paving sering disebabkan oleh beberapa hal, misalnya mutu bahan susun yang tidak memenuhi syarat, pengaruh gerusan air hujan, banyaknya lintasan roda kendaraan yang melebihi ketahanan dampaknya (biasanya dalam tiga ribu lintasan, paving block akan mengalami retak-retak) (Kardiyono, 1992). Kuat
tekan
beton
adalah
besarnya
menyebabkan benda uji beton hancur bila
beban
dibebani
persatuan luas, yang dengan
gaya
tekan
10
tertentu,
yang dihasilkan oleh mesin tekan (Depkimpraswil, 2002). Dalam SK
SNI M - 14 -1989 - E dijelaskan pengertian kuat tekan beton yakni besarnya beban per satuan luas yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan. Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan dari perbandingan semen, agregat kasar, agregat halus, dan air. Perbandingan air terhadap semen merupakan faktor utama dalam penentuan kekuatan beton.
Semakin
rendah
perbandingan air semen, semakin tinggi kekuatan tekan. Suatu jumlah tertentu air diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi di dalam proses pengerasan beton,
kelebihan
air
meningkatkan kemampuan pengerjaan akan tetapi
mempengaruhi kekuatan. Suatu ukuran dari pengerjaan beton ini diperoleh dengan percobaan slump (Ikhsan, dkk, 2013).
B. Slag Nikel
Slag nikel merupakan salah satu limbah padat dari hasil penambangan dan proses pengolahan nikel. Jumlah slag nikel kian hari kian menumpuk, karena setiap proses pemurnian satu ton produk nikel menghasilkan limbah padat 50 kalinya, setara 50 ton. Sehingga dari hasil limbah yang cukup banyak, dilakukan penelitian untuk menggunakan limbah padat tersebut sebagai bahan pembentuk beton, baik sebagai agregat kasar dan halus, ataupun sebagai bahan campuran semen. Sekitar 70% komposisi kimia slag nikel terdiri dari Silika 41,47%, Ferri Oksida 30,44% dan Alumina 2,58%. Dengan komposisi silika yang cukup besar pada slag nikel, diharapkan proses hidrasi yang terjadi antara pasta semen dan
11
agregat akan membentuk interface yang lebih sempurna, sehingga kehancuran beton tidak terjadi pada interface, atau kalaupun terjadi kehancuran pada interface diperlukan energi yang cukup tinggi, dengan kata lain akan diperoleh kekuatan beton yang cukup tinggi. Adapun pada pembentukan bongkahan slag nikel tersebut ada dua macam terak yang terbentuk, yaitu slag nikel yang berpori sekitar 2.835, sehingga dalam
penggunaannya, agregat slag nikel dapat
digunakan
sebagai beton normal (γ = 2.400 kg/m3) dan beton berat (γ = 3.000 kg/m3) (Saptahari.S, 2005).
Gambar 3. Bentuk dan Ukuran Fisik Limbah Slag Nikel Khosama (1997), meneliti tentang penggunaan slag nikel sebagai agregat pada beton mutu tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa beton mutu tinggi baik dengan menggunakan slag nikel sebagai agregat kasar dan halus maupun hanya sebagai agregat kasar mempunyai kekuatan tekan, tarik, modulus elastisitas, dan berat volume lebih tinggi, disamping susut yang relatif kecil dari beton normal. Dari hasil pengujian kimia slag nikel ternyata kandungan senyawa silika memberikan bobot persentase yang paling dominan. Dengan senyawa silika yang
12
tinggi diharapkan penggunaan slag nikel sebagai agregat kasar ataupun agregat halus dapat memperkuat interface antara agregat dan pasta, sehingga kehancuran beton tidak terjadi pada interface ataupun kalau terjadi pada interface membutuhkan kekuatan yang tinggi, dengan demikian kekuatan beton mutu tinggi dapat tercapai. Menurut ASTM C618-93, material dengan komposisi kimia SiO2, Fe2O3 dan Al2O3 lebih besar dari 70%, dapat digunakan sebagai bahan tambahan. Tabel 2. Hasil pengujian kimiawi slag nikel menunjukkan komposisi yang lebih besar dari 70%. Slag nikel Slag nikel Beton Normal Pengujian Berpori Padat -Beton Berat Berat Volume 1,327 1,913 2,402 Specivic gravity( SSD ) 2,835 3,215 3,858 Specivic Cravity ( Dry ) 2,692 3,179 3,848 Kadar Air ( % ) 0,11 0,11 0,1 Absorsi ( % ) 5,301 1,151 0,1 Slag nikel yang digunakan sebagai agregat biasa terdiri dari slag nikel berpori dan slag nikel padat. Untuk mendapatkan beton normal digunakan kepadatan yang lebih ringan, sedangkan untuk beton berat hanya digunakan beton padat yang spesifik gaya beratnya diatas (Saptahari dan Louis, 2003). Sedangkan slag nikel yang digunakan sebagai bahan campuran semen terdiri atas slag nikel berpori, dengan alasan lebih mudah menghaluskannya untuk mendapatkan permukaan tertentu yang mendekati kehalusan semen (Saptahari dan Lelyani, 1997).
13
C. Abu Sekam Padi
Sekam padi merupakan bahan berligno selulosa seperti biomassa lainnya namun mengandung silika yang tinggi. Kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50 % selulosa, 25 – 30 % lignin, dan 15 – 20 % silika (Ismail and Waliuddin, 1996). Sekam padi saat ini telah dikembangkan sebagai bahan baku untuk menghasilkan abu yang dikenal di dunia sebagai RHA (rice husk ask). Abu sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada suhu 4000 − 5000 C akan menjadi silika amorphous dan pada suhu lebih besar dari 10000 C akan menjadi silika kristalin. Sekam padi tidak dapat digunakan sebagai material pengganti pasir tanpa mengalami proses pembakaran. Dua faktor yang perlu diperhatikan pada proses pembakaran yaitu kadar abu dan unsur kimia dalam abu. Kadar abu menjadi penting sebab hal ini menunjukkan atau menentukan berapa jumlah sekam yang harus dibakar agar menghasilkan abu sesuai kebutuhan. Selama proses pembakaran sekam padi menjadi abu mengakibatkan hilangnya zat-zat organik yang lain dan menyisakan zat-zat yang mengandung silika. Pada proses pembakaran akibat panas yang terjadi akan menghasilkan perubahan struktur silika yang berpengaruh pada dua hal yaitu tingkat aktivitas pozolan dan kehalusan butiran abu. Penggunaan abu sekam padi dengan campuran yang sesuai pada semen akan menghasilkan semen lebih baik (Singh et al., 2002).
14
D. Air
Air merupakan bahan pembuat beton yang sangat penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen sehingga terjadi reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya proses pengerasan pada beton, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir- butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Untuk bereaksi dengan semen, air hanya diperlukan 25 % dari berat semen saja. Selain itu, air juga digunakan untuk perawatan beton dengan cara pembasahan setelah dicor (Tjokrodimuljo, 1996). Kebutuhan kualitas air untuk beton mutu tinggi tidak jauh berbeda dengan air untuk beton normal. Pengerasan beton dipengaruhi reaksi semen dan air, maka air yang digunakan harus memenuhi syarat- syarat tertentu. Air yang digunakan harus memenuhi persyaratan air minum yang memenuhi syarat untuk bahan campuran beton, tetapi air untuk campuran beton adalah air yang bila dipakai akan menghasilkan beton dengan kekuatan lebih dari 90 %
dari
kekuatan beton yang menggunakan air suling ( Nurzal dan Adriansyah, 2015). Menurut Alfian ( 1998) bahwa banyaknya air yang diperlukan oleh semen untuk dapat menciptakan proses pengikatan dan pengerasan sekitar 20% dari berat semen.
15
SK SNI S-04-1989-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 (asam-asam, 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%.
E. Semen
Semen merupakan bahan perekat yang dapat merekatkan bahan bangunan dan pertama kali dibuat dari kalsinasi kapur yang tidak murni oleh bangsa Mesir untuk konstruksi Pyramid. Pada Tahun 1824, Joseph Aspdin dari Inggris melakukan proses kalsinasi sampai tingkat tertentu terhadap campuran batu kapur dan tanah liat. Semen Aspdin dinamakan “Portland” karena beton yang dibuat dengan semen ini sangat menyerupai batuan - batuan alam yang terdapat di pulau Portland, di Inggris.
16
Semen Portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986 dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standard tersebut (PB.1989 : 3.2-8). Tabel 4. Komposisi kimia Semen Portland Tipe I NO Sifat Kimia Tipe I 1 CaO 64,90 2 SiO2 21,20 3 Al2O3 6,00 4 Fe2O3 3,10 5 MgO 1,20 6 SO3 2,10
ASTCM C -150 Maks 6,00 Maks 3,50 Maks 0,60
Semen yang satu dapat dibedakan dengan semen lainnya berdasarkan susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portland adalah kapur (CaO) sekitar 60%-65%, silika (SiO2) sekitar 20%-25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%12%. Sifat-sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan sifat kimia. Sifat-sifat fisika semen meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan, kekalan, kekuatan tekan, pengikatan semu, panas hidrasi, dan hilang pijar
(https://pubon.blogspot.co.id/2013/03/sifat-dan-karakteristik-semen
portland.html). Semen setelah bercampur dengan air akan mengalami pengikatan, dan setelah mengikat lalu mengeras. Lamanya pengikatan sangat tergantung dari komposisi senyawa dalam semen dan suhu udara sekitarnya. Waktu pengikatan pada pasta semen ada 2 (dua) macam, yaitu waktu ikat awal (setting time) dan waktu ikat akhir (final setting). Waktu ikat awal adalah waktu yang dibutuhkan sejak semen bercampur dengan air dari kondisi plastis menjadi tidak plastis,
17
sedangkan waktu ikat akhir adalah waktu yang dibutuhkan sejak semen bercampur dengan air dari kondisi plastis menjadi “keras”. Yang dimaksud dengan keras pada waktu ikat akhir adalah hanya bentuknya saja yang sudah kaku, tetapi pasta semen tersebut belum boleh dibebani, baik oleh berat sendiri maupun beban dari luar. Waktu ikat awal menurut standar SII minimum 45 menit, sedangkan waktu ikat akhir maksimum 360 menit. Waktu ikat awal tercapai apabila masuknya jarum vicat ke dalam sampel dalam waktu 30 detik sedalam 25 mm. Waktu ikat akhir tercapai apabila pada saat jarum vicat diletakkan diatas sampel selama 30 detik, pada permukaan sampel tidak berbekas atau tidak tercetak. Pasta semen sebagai bahan perekat pada beton harus memiliki kekuatan yang memenuhi syarat, karena untuk beton struktural, apabila kuat tekan semennya tidak memenuhi standard, maka mutu betonnya juga tidak akan memenuhi syarat. Kekuatan pada semen timbul karena reaksi anatara C3S dan C2S dengan air membentuk Calsium Silikat Hidrat (C3S2H3) atau dalam semen disebut Tobermorin, seperti terlihat pada reaksi dibawah ini : 2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH 2C2S + 4H → C3S2H3 + CH Sifat dari Tobermorin adalah keras dan tidak mudah larut dalam air, sifat inilah yang diharapkan dalam bahan perekat untuk beton. Untuk menguji kuat tekan pada semen, dibuat sampel berbentuk kubus dengan sisi 50 mm. Sampel dibuat dengan campuran semen, pasir standard dan air dengan perbandingan 1 : 2.75 : 0.485 dalam komposisi berat. Pasir standard harus menggunakan pasir
18
Ottawa atau pasir silika yang kekerasannya sama dengan pasir Ottawa, selain pasirnya harus standar juga gradasinya harus memenuhi syarat. Ketiga bahan tersebut diaduk, lalu dicetak membentuk kubus. Pengadukan dan pencetakan harus mengikuti standar SII. Pada umur tertentu dilakukan pengujian. Untuk semen jenis I pada umur 3 (tiga) hari harus memiliki kuat tekan lebih dari 125 kg/cm2 dan pada umur 7 (tujuh) hari harus lebih dari 200 kg/cm2 (https://taramikacich.wordpress.com/2012/10/23/pengujian-semen-portland/).
F. Kuat Tekan Beton Kuat tekan beton merupakan kekuatan tekan maksimum yang dapat dipikul beton per satuan luas. Kuat tekan beton normal antara 20-40 MPa. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh: faktor air semen (water cement ratio = w/c), sifat dan jenis agregat, jenis campuran, workability, perawatan (curing) beton
dan umur beton. Faktor air semen (water cement ratio = w/c) sangat
mempengaruhi kuat tekan beton. Semakin kecil nilai w/c nya maka jumlah airnya sedikit yang akan menghasilkan kuat tekan beton yang besar. Sifat dan jenis agregat yang digunakan juga berpengaruh terhadap kuat tekan beton. Semakin tinggi tingkat kekerasan agregat yang digunakan akan dihasilkan kuat tekan beton yang tinggi. Selain itu susunan besar butiran agregat yang baik dan tidak seragam dapat memungkinkan terjadinya interaksi antar butir sehingga rongga antar agregat dalam kondisi optimum yang menghasilkan beton padat dan kuat tekan yang tinggi.
19
Kuat tekan paving block dihitung dengan rumus: 𝜎 =
F A
Dimana : 𝜎
= Kuat tekan (kg/cm2)
F
= Beban maksimum (kg)
A
= Luas bidang permukaan (cm 2 ) Jenis campuran beton akan mempengaruhi kuat tekan beton. Jumlah
pasta semen harus cukup untuk melumasi seluruh permukaan butiran agregat dan mengisi rongga-rongga diantara agregat sehingga dihasilkan beton dengan kuat tekan yang diinginkan. Untuk memperoleh beton dengan kekuatan seperti yang diinginkan, maka beton yang masih muda perlu dilakukan perawatan dengan tujuan agar proses hidrasi pada semen berjalan dengan sempurna. Pada proses hidrasi semen dibutuhkan kondisi dengan kelembaban tertentu. Apabila beton terlalu cepat mengering, akan timbul retak-retak pada permukaannya. Retak-retak ini akan menyebabkan kekuatan beton turun, juga akibat kegagalan mencapai reaksi hidrasi kimiawi penuh. Kuat tekan beton mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya umur beton. Kuat tekan beton dianggap mencapai 100 % setelah beton berumur 28 hari. G. Spektrofotometer Serapan Atom (Atomic Absorption Spektrophotometry (AAS))
20
Gambar 4. Atomic Absorption Spektrophotometry (AAS)
Spektrofotometer merupakan suatu metode analisis kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan banyaknya radiasi yang dihasilkan atau yang diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian dari Spektrofotometer ialah Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), merupakan metode analisis unsur secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog et. al., 2000 dalam Al Anshori, 2005). Dalam menganalisa sampel, Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) memanfaatkan interaksi radiasi elektromagnetik dengan elektron dari atom atau molekul. Cuplikan dibakar dalam nyala, sehingga terbentuk atom-atom netral dari unsur yang akan dianalisis dalam tingkat energi dasar (ground state). Suatu energi radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu dikenakan pada atomatom tersebut. Sebagian dari radiasi elektromagnetik itu diserap oleh atom-atom unsur dalam nyala, dan sebagian lagi diteruskan. Rasio energi yang diserap dengan yang diteruskan dapat dibaca sebagai persen transmiten atau absorban.
21
Perhitungan secara kuantitatif dari perubahan radiasi elektromagnetik tersebut dengan menggunakan instrumentasi optik merupakan basis dari spektroskopi. Seperti lazimnya metoda atau teknik pengukuran, proses perhitungan akan melibatkan serentetan kejadian terpadu. Pertama zat yang akan diukur diidentifikasi (berupa atom atau molekul) kemudian dibuat interaksi antara radiasi elektromagnetik pada suatu panjang gelombang dengan jenis zat tersebut. Informasi dari zat kemudian ditransmisikan ke photodetektor yang bertindak sebagai transducer yang merubah besaran tersebut menjadi besaran listrik agar mudah diidentifikasi. Dengan kata lain secara kuantitatif energi yang diserap oleh zat akan identik dengan jumlah zat perkandungan zat tersebut, sedangkan secara kualitatif panjang gelombang dimana energi dapat diserap akan menunjukan jenis zatnya (Panjaitan, 2010). Hasil yang didapat dari (SSA) berupa nilai konsentrasi absorbansi yang kemudian dilakukan perhitungan untuk memperoleh kandungan Fe, Ni, Cu dan Cr yang sesungguhnya dari sampel.
Spektrofotometer Serapan Atom merupakan alat untuk menganalisa unsurunsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace), Komponen SSA adalah :
1. Sumber Cahaya, Sumber cahaya/radiasi yang akan memancarkan sinar radiasi elektromagnet pada panjang gelombang yang diinginkan. Pada umumnya sumber yang digunakan dalam instrument SSA yaitu sumber kontinyu. Sumber radiasi yang kini banyak di pakai adalah Hallow Cathode Lamp (HCL) atau lampu ketoda berongga. 2. Atomizer, yang terdiri dari :
22
a. Nebulizer, yaitu alat yang langsung kontak dengan larutan sampel, biasanya mangandung asam. Nebulizer berfungsi untuk mengubah larutan menjaadi aerosol. Sistem Nebulizer Burner adalah jantungnya SSA, karena disinilah efisiensi pengatoman di tentukan, jadi akan langsung berpengaruh terhadap kepekaan analisis. b. Spray Chamber, yaitu bagian alat dalam SSA yang berfungsi untuk membuat campuran sehomogen mungkin antara gas oksigen, bahan bakar, serta aerosol yang mengandung sampel sebelum mencapai burner (nyala). Bentuk spray chamber sangat mempengaruhi kepekaan analisis yang dapat dicapai. Spray chamber mengubah butir-butir cairan yang lebih besar dari 5 mikron akan mengembun kembali dan dibuang melalui katup pembuangan. Butir-butir yang kecil akan menghasilkan kepekaan lebih tinggi karena lebih mudah diuapkan pelarutanya dan lebih mudah untuk diatomisasikan. c. Burner, dimana bentuknya harus dapat mencegah bahaya Blow Black (masuknya nyala ke dalam spray chamber). Burner harus selalu bersih untuk menjamin kepekaan tinggi dan presisi yang baik. Populasi atom terbanyak berada dalam nyala 0,5 - 1 cm dari dasar nyala. 3. Sistem Optik, yang berfungsi mangumpulkan cahaya dari sumbernya, melewatkan ke sampel kemudian ke monokromator. 4. Monokromator, fungsi monokromator dalam alat ini bukan untuk mengubah cahaya dari sumber sinar, tetapi untuk cahaya dari nyala pembakaranya menjadi sinar monokromatis.
23
5. Detektor, tipe detektor pada SSA biasanya memakai tabung photomultiplier. Tenaga listrik yang dihasilkan dari detektor kemudian diteruskan keamflifier setelah itu baru diteruskan ke sistem pembacaan. Skala yang dibaca dalam satuan absorbans yang dapat dibaca dalam layar monitor. H. X-Ray Flourecence (XRF)
Gambar 5. X-Ray Flourecence (XRF) Spektrometri X-Ray Flourecence (XRF) adalah suatu metode analisis berdasarkan pengukuran tenaga dan intensitas sinar-X suatu unsur di dalam cuplikan hasil eksitasi sumber radioisotop. Spektrometer XRF didasarkan pada lepasnya elektron bagian dalam dari atom akibat dikenai sumber radiasi dan pengukuran intensitas pendar sinar-X karakteristik yang dipancarkan oleh atom unsur dalam sampel. Metode ini tidak merusak bahan yang dianalisis baik dari segi fisik maupun kimiawi sehingga sampel dapat digunakan untuk analisis berikutnya.
24
Mekanisme kerja XRF secara umum adalah sinar-X
dari sumber
pengeksitasi akan mengenai cuplikan dan menyebabkan interaksi antara sinar- X yang
karakteristik
untuk
setiap
unsur.
Sinar-X
tersebut
selanjutnya
mengenai detector Si(Li) yang akan menimbulkan pulsa listrik yang lemah, pulsa tersebut kemudian diperkuat dengan preamplifier dan amplifier lalu disalurkan pada penganalisis saluran ganda atau Multi Chanel Analyzer (MCA). Tenaga sinar-X karakteristik yang muncul tersebut dapat dilihat dan disesuaikan dengan tabel tenaga sehingga dapat diketahui unsur yang ada di dalam cuplikan yang dianalisis (Iswani, 1983). Spektrometer XRF tersusun dari tiga komponen utama yaitu sumber radioisotop, detektor dan unit pemrosesan data. Sumber radioisotop adalah isotopisotop tertentu yang dapat digunakan untuk mengeksitasi cuplikan sehingga menghasilkan sinar-X yang karakteristik. Radioisotop yang dapat digunakan adalah Fe, Co, Cd dan Am. Sumber radioisotop ini dibungkus sedemikian rupa dengan timbal agar penyebaran radiasinya terhadap lingkungan dapat dicegah. I. Penelitian Penggunaan Slag Nikel yang Pernah Dilakukan 1. Nadhiroh Masruri (1992:49) Kuat tekan mortar campuran terak dan semen dengan perbandingan 70% terak : 30% semen menunjukkan harga yang cukup tinggi yaitu 409,3 kg/cm2 dan campuran terak 60% : 40% semen dapat mencapai kuat tekan 453,6 kg/cm2untuk umur 28 hari.
25
2. Joni Talu Lembang,dkk (1996) Dengan pemakaian slag sebagai agregat tambahan pada bata beton mutu tunggi diperoleh kuat tekan sebesar 548,65 kg/cm2 pada komposisi 1 semen : 1 terak : 1 pasir, dengan memakai terak peleburan besi. Kuat tekan terendah diperoleh pada komposisi 1 semen : 4 terak : 1 pasir, diperoleh kuat tekan 200,51 kg/cm2 dengan memakai Slag nikel.
26
3. Endah Safitri (2001) Penggunaan slag baja sebagai agregat kasar dalam pembuatan beton semen Portland polimer didapatkan hasil bahwa dilihat dari berat jenisnya, beton dengan polimer dan beban tanpa polimer mempunyai berat jenis diatas 2600 kg/cm2. Hal inin berarti bahwa beton dengan agregat kasar sisa baja termasuk dalam beton golongan berat. Kuat tekan beton degan agregat kasar slag baja diperoleh kuat tekan pada umur 28 hari adalah 25,682 Mpa pada nilai fas 0,45 tanpa bahan tambah polimer dan dengan polimer 10%, 20% berturut-turut diperoleh kuat tekan sebesar 21,429 Mpa dan 18,791 Mpa. 4. Moch. Husni dermawan (2011) Pengujian kuat tekan paving
block dilakukan setelah paving
block
berumur 28 hari. Hasil pengujian kuat tekan paving block dengan subtitusi terak 20%, 40%, 60% dan 80% menunjukkan hasil yang semakin kecil jika dibandingkan dengan paving block tanpa subtitusi terak. Terjadinya penurunan kualitas paving
block dilihat dari berat jenis dan kuat tekannya memiliki
keterkaitan dengan karakteristik dari terak yang dipakai sebagai bahan substitusi pasir.
III.
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini berlangsung antara bulan Agustus 2016 sampai selesai. Penelitian dilakukan di Lingkungan Percetakan Paving block yang Bertempat di Kelurahan Andonohu Kota Kendari dan diuji di Laboratorium Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo.
B. Jenis Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian dalam bidang material yang berjudul “Pemanfaatan Slag Nikel Dan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pembuatan Paving block” menggunakan metode eksperimen.
C. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 5. Bahan Penelitian No Nama Bahan 1 Semen 2 Slag Nikel 3 Sekam Padi 4 Air
Kegunaan Sebagai bahan perekat Sebagai bahan perekat Sebagai bahan penelitian Sebagai bahan pelarut
27
28
D. Alat Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada tabel berikut: Tabel 6. Alat penelitian No Nama Alat 1 Cetakan Paving block 2 Timbangan 3 Wadah 4 Sendok semen 5 Alat Uji tekan 6 Palu 7 Kertas Label 8 Kost tangan 9 Saringan no. 10 mesh 10
Unit Peralatan AAS
11
Unit Peralatan XRF
12
Baskom
Kegunaan Untuk mencetak paving blok Untuk menimbang bahan penelitian Untuk tempat pencampuran bahan Untuk mencampurkan bahan Menguji kekuatan paving Untuk menghancurkan Slag nikel Untuk melabel sampel Untuk melindungi tangan Untuk menyaring Slag nikel Untuk menguji kandungan logam sampel Untuk menguji kadar logam berat yang terdapat pada slag nikel Untuk wadah dalam proses perawatan sampel selama 23 hari
E . Prosedur Penelitian
Adapun prosedur kerja yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Tahap preparasi Sampel a. Preparasi Slag nikel Slag nikel yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh PT Antam pomalaa dalam bentuk biji – bijian
yang kemudian sampel tersebut diayak
dengan menggunakan ayakan no.10 mm sampai menjadi lebih kecil selanjutnya ditimbang menggunakan timbangan berdasarkan komposisi variasi bahan pada Tabel 7. kemudian siap untuk dicampurkan dengan bahan lain.
29
b. Preparasi Abu Sekam Padi Adapun perbakaran sekam padi yaitu, sekam padi dijemur hingga kering, kemudian itu serbuk kayu dibakar hingga menjadi abu, setelah itu abu dapat digunakan sebagai sampel. 2. Tahap pembuatan paving block Adapun pembuatan benda uji dilakukan sebagai berikut : a) Menyediakan bahan-bahan campuran paving block yaitu semen, Slag nikel, abu sekam padi dan air seperti pada Tabel 7. Komposisi perbandingan variasi paving block dibawah ini : Tabel 7. Komposisi perbandingan variasi paving block. Sampel Semen Abu sekam padi A 25% 0% B 25% 5% C 25% 10% D 25% 15% E 25% 20%
Slag nikel 75% 70% 65% 60% 55%
b) Setelah semua bahan disediakan maka dimasukkan bahan pada tempat pengadonan yaitu abu serbuk kayu, Slag nikel dan semen dan diaduk sampai rata dan diberi air pada bagian tengah adonan serta dibiarkan 2 – 5 menit agar campuran saling mengikat. c) Kemudian diaduk dan dicampur semua pasta semen sampai campuran benarbenar homogen. d) Setelah campuran benar-benar homogen, adonan dicetak lalu dipress secara konvensional untuk dipadatkan.
30
e) Paving
block
yang
sudah
dicetak
diberi
nomor
indetitas
untuk
penandaan setiap variasi benda uji. Kemudian dilakukan perawatan dengan cara mengeringkan paving block 1 hari kemudian direndam selama ± 23 hari. f) Cetakan Paving block yang di gunakan berukuran 20 cm x 10 cm x 6 cm dengan luas permukan dapat diperoleh dengan rumus : Lp = 2 x {(p x l)+(p x t)+(l x t)} Dimana : Lp = luas permukaan (cm2) p = panjang (cm) l = lebar (cm) t = tinggi (cm) 3. Pengujian Kadar Logam Terlarut Rendaman Paving block Pengujian kadar logam dilakukan agar mengetahui kandungan logam yang terlarut pada paving
block. Dimana air bekas rendaman paving
tersebut
dimasukkan kedalam botol kemudian diukur menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). 4.
Prosedur pengujian Kuat Tekan (Compresive Strength) Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui kuat tekan hancur dari
benda uji. Benda uji yang dipakai adalah balok. Pengujian kuat tekan dilakukan saat paving block berumur 23 hari. Jumlah paving block yang diuji pada umur 23 hari yaitu 6 buah, yang memiliki komposisi bahan yang berbeda. Adapun prosedur pengujiannya adalah sebagai berikut:
31
a) Mengeluarkan benda uji setelah berumur 23 hari dari bak perendaman dan diletakkan pada ruangan sampai sampel kering. b) Sebelum benda uji diberi pembebanan, diukur kembali masing-masing sisi. c) Beban tekan yang diberikan secara perlahan-lahan pada benda uji dengan cara mengoperasikan tuas pompa sehingga benda uji runtuh. d) Pada saat jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi atau bertambah, maka skala yang ditunjukkan oleh jarum tersebut dicatat sebagai beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji tersebut. e) Prosedur ini dilakukan untuk sampel benda uji kuat tekan yang lain.
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil analisis kandungan unsur logam slag nikel Slag nikel yang digunakan pada penelitian ini adalah slag nikel yang berukuran
kecil yang telah disaring dengan menggunakan ayakan 10 mesh
sebagaimana pada Gambar 3. Adapun kandungan logam yang terdapat pada slag nikel berdasarkan hasil uji sampel dengan menggunakan XRF ( X–Ray Flourecence ) portable dapat dilihat pada tabel 8. Tabel 8. Kandungan logam slag nikel. Unsur Fe Cr Mn Ni Zn
Jumlah (% ) 9,04 0,816 0,836 0,045 0,013
Hasil analisis kandungan logam slag nikel yang diuji menggunakan XRF(X- Ray Flourence) portable sebagaimana pada Tabel 7 menunjukan bahwah kandungan logam yang tertinggi pada slag nikel adalah Fe (9.04 %) dibandingkan dengan Cr maupun logam lainya. Jika dilihat pada PP 18/1999 jo PP 85/1999, slag nikel memiliki kandungan unsur yang termasuk dalam salah satu daftar pada lampiran III peraturan tersebut. Unsur yang dimaksud adalah nikel (Ni) dan kromium (Cr). Selain itu, Fe 2 O3 merupakan unsur yang paling banyak yang ada dalam slag nikel. Hal ini dikarenakan nikel yang dihasilkan oleh PT International Nickel Indonesia (PT INCO) hanya berupa nikel matte, sehingga kandungan besi (Fe)
32
33
digolongkan pada limbah khusus yang penanganannya mengikuti pengelolaan limbah B3. Slag nikel adalah berupa limbah padat yang dapat mengkontaminasi tanah. Jumlahnya yang banyak dalam suatu pengolahan bijih di kegiatan pertambangan dapat merusak suatu lahan tempat penampungan slag tersebut. Jika dibiarkan secara terus-menerus dan mengalami oksidasi saat terkena air hujan, akan menghasilkan air lindian yang banyak mengandung unsur-unsur berbahaya, salah satunya yaitu kromium yang merupakan unsur yang beracun. Pengelolaan harus dilakukan karena jumlah slag nikel yang dihasilkan oleh PT. bisa mencapai 1.000.078 ton. Jika slag sebanyak ini dibiarkan begitu saja, maka dampak lingkungan yang dapat ditimbulkan akan sangat besar. Oleh karena itu, pemanfaatan slag nikel sebagai salah satu campuran bahan pengerasan jalan dianggap cukup efektif. Hal ini dikarenakan karakteristik slag tersebut yang memiliki densitas tinggi, kekerasan dan kekuatan, pemampatan yang baik dengan permeabilitas air yang tinggi. Dengan sifat tersebut, slag ini kemungkinan dapat digunakan dalam berbagai tujuan, salah satunya yaitu sebagai bahan perkerasan jalan seperti paving block. B. Hasil Pembuatan Paving block Paving block
yang terlihat pada Gambar 7 adalah hasil dari proses
praparasi bahan sampai percetakan bahan. Adapun cetakan yang digunakan pada penelitian ini berbentuk balok dengan ukuran 20 cm x 10 cm x 6 cm.
34
Gambar 6. Hasil percetakkan paving block
Paving block yang telah di keringkan selama 24 jam kemudian diberikan perlakuan (perendaman) selama 23 hari dan selanjutnya dilakukan uji kuat tekan paving dengan menggunakan alat uji tekan beton merek ENERPAC. C. Hasil Analisis Uji Tekan Paving block Hasil uji tekan paving block untuk sampel A,B,C,D dan E dapat dilihat pada Gambar 7.
Grafik hubungan Kuat Tekan - Variasi Bahan 250
0 % Abu + 25 % semen + 75 % slag nikel
Kuat Tekan
200
5 % Abu + 25 % semen + 70 % slag nikel
150
10 % Abu + 25 % semen + 65 % slag
100 50
15 % abu + 25 % semen + 60 % slag
0 0
2
4
Variasi Komposisi Bahan
6
20 % abu + 25 % semen + 50 % slag
Gambar 7. Grafik hasil uji kuat tekan paving block
35
Dari grafik pada Gambar 7 terlihat persentase paving block tanpa campuran abu sekam padi dengan komposisi bahan 25 % semen : 75 % slag nikel dengan waktu perendaman selama 23 hari menghasilkan kuat tekan paving block sebesar 235,03 kg/𝑐𝑚2 . Kemudian paving block dengan penambahan beberapa persentase abu sekam padi dan slag nikel menunjukkan hasil kuat tekan yang berbeda-beda. Kurva kuat tekan dengan penambahan 5 % abu sekam padi dan 70 % slag nikel menunjukkan perilaku kuat tekan yang cukup baik di mana
nilainya kuat
tekannya mendekati dengan kuat tekan paving block dengan 0 % abu serbuk kayu dan 75 % slag nikel. Hal ini disebabkan oleh abu serbuk kayu yang ditambahkan mampu bereaksi dengan material lainnya dan mampu menutupi pori paving block. Namun, perlu diperhatikan bahwa abu sekam padi mempunyai daya serap yang tinggi terhadap air. Perilaku hampir sama ditunjukkan oleh kurva beton dengan 10 % dan 15 % abu sekam padi. Nilai kuat tekan masing-masing sampel selalu berada di bawah nilai kuat tekan beton dengan 0 % dan 5 % abu sekam padi dan 75 % dan 70 % slag nikel. Hal ini disebabkan jumlah abu sekam padi yang lebih besar menyebabkan air yang dicampurkan tidak sepenuhnya digunakan untuk bereaksi mengikat material pembentuk beton namun diserap oleh abu sekam padi yang tercampur dalam beton. Sehingga nilai kuat tekan paving block pada usia 23 hari menjadi menurun. Hal ini dimungkinkan oleh abu sekam padi yang menyerap air lebih banyak menyebabkan pori dalam paving block lebih banyak yang kosong sehingga ketika beban bekerja paving block tidak mampu bekerja dengan baik.
36
Selain itu ketika semen, slag nikel dan abu sekam padi dicampur dengan air, timbullah reaksi kimia antara campuran- campurannya dengan air. Reaksireaksi ini menghasilkan bermacam-macam senyawa kimia yang menyebabkan ikatan dan pengerasan. Adapun unsur yang paling berpengaruh dalam menentukan kekuatan paving block ialah silikat (SiO2), unsur ini bekerja sebagai pengikatan semua campuran paving sehingga berbentuk keras dan bersatu antara satu dengan yang lainnya (Bakhtiar A, 2012). Kemudian pada campuran 20 % abu sekam padi dan 55 % slag nikel ini mengalami kenaikkan. Proses kenaikkan kuat tekan yang dialami pada penambahan abu sekam padi 20 % dan 55 % slag nikel dipengaruhi oleh proses pengikatan antara silika yang dihasilkan dari pembakaran abu sekam padi dengan kalsium hidroksidah dari slag nikel dan semen sudah maksimal. Berdasarkan klasifikasi paving block pada Tabel 1. kita dapat menarik kesimpulan jenis paving block ini termasuk dalam batasan paving block mutu B (170 – 200 kg/cm2) yaitu digunakan untuk pelataran parkir (Ayu, 2015). D. Hasil Analisis Kadar Logam Fe Terlarut pada Rendaman Paving block Berdasarkan hasil pengujian kandungan logam slag nikel yang dilakukan dengan menggunakan X-Ray Flourecence (XRF) sebagaimana pada Tabel 8 menunjukan kandungan logam terbanyak dalam slag nikel adalah besi (Fe). Besi merupakan logam berat yang dibutuhkan untuk menghasilkan pigmen pernapasan (haemoglobin). Logam ini akan menjadi racun apabila keadaannya terdapat dalam konsentrasi di atas normal (Hasbi, 2007).
37
Pada umumnya besi yang ada di dalam air dapat bersifat terlarut hal ini dibuktikan dengan hasil uji kandungan logam Fe menggunakan AAS (Atomic Absorption Spektrophotometry ),sesudah dan sebelum perendaman seperti pada Tabel 9 . Tabel 9. Kandungan logam terlarut rendaman paving block . Kons.sebelum Kons. Sesudah Nama perendaman Nama perendaman No Sampel paving block Sampel paving block (ppm) (ppm) 1 0,0857 Air 2 0,1143 Air Perendaman 3 0,1057 Jernih Paving 0.0204 4 0,0971 block 5 0,1400
Kons.Akhir (ppm) 0,0653 0,1143 0,1057 0,0971 0,1400
Berdasarkan data pada Tabel 9 diatas menunjukan bahwah logam Fe yang terdapat pada paving block mengalami penurunan kadar logam sangat kecil yakni 0.14 ppm dan termasuk dibawah standart baku mutu yang ditetapkan (P.P No. 85 Thn 1999). Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan daya ikat antara logamlogam pada slag nikel dengan bahan penyusun sampel paving block yang lain menyebabkan hasil pelepasan logam besi (Fe) juga berbeda-beda antara tiap benda uji. Ini berarti dengan proses solidifikasi menggunakan sampel paving block dapat mengikat logam berat yang terdapat dalam material bahan-bahan campuran sampel paving block sehingga logam berarti aman untuk lingkungan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa : 1. Variasi komposisi bahan terhadap kuat tekan paving block mengalami hasil kuat tekan yang berbeda-beda. Dimana hasil optimum kuat tekan terdapat pada pencampuran paving block 0 % abu sekam padi dan 75 % slag nikel yaitu sebesar 235,04 kg/cm2 dan semakin banyak kadar senyawa silika dalam paving block maka kuat tekan tekan paving block semakin berkurang. 2. Kandungan logam besi (Fe) yang terlarut sangat kecil yakni dibawah standar baku mutu yang ditetapkan oleh Departemen kesehatan di dalam Permenkes No. 492 /Menkes/Per/IV/ 2010 tentang air bersih yaitu sebesar 1,0 mg/l. Selain itu konsentrasi besi terlarut yang diperbolehkan dalam air bersih adalah sampai dengan 0,3 mg/l. Ini berarti bahwa paving block berhasil mengikat logam besi (Fe) dalam agregat secara sempurna sehingga logam larut jumlahnya sangat kecil dan paving block berarti aman untuk lingkungan.
38
39
B. SARAN
Berdasarkan dari hasil penelitian dan kesimpulan diatas dapat diberikan saran-saran sebagai berikut : 1. Pada saat proses pencampuran hendaknya dapat disebarkan secara merata sehingga secara langsung adukan campuran menjadi homogen. 2. Perlu adanya penelitian lanjutan dengan variasi penambahan yang berbeda, untuk mendapatkan nilai yang optimal.
40
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,1987. Ubin Semen ( SNI 03 – 0028 1987 ).Bandung :Departemen Pekerjaan Umum ,Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Anonim, 1989. Bata Beton untuk lantai ( SNI 03 - 0691 – 1989 ) Bandung Departemen Pekerjaan Umum,Yayasan lembaga Penelidikan masalh bagunan. Anonim, 2002, Standar Nasional Indonesia, SK SNI-15-1990-F, Bandung: Departemen Pekerjaan Umum Anonim, 2015. wisuda.unud.ac.id/pdf/1391561012-2-BAB I.pdf Alflan, 1998. TinglcatKandungan Air Serta Pengaruhnya Terhadap Kerusalum Pada Permulraan Plasteran Dinding. Pekanbaru: Lembaga Penelitian UNRL Ashad.H, 2005, Kontribusi Nickel Slag-Cement terhadap Kekuatan dan Durabilitas Beton Kinerja Tinggi. Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. Bakhtiar A, 2012. Studi Peningkatan Mutu Paving-block dengan Penambahan Abu sekam Padi. Staf Pengajar Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe. Http://eprints.undip.ac.id/34022/5/1893_CHAPTER_I.pdf Http://repositori.unhas.id Bitstream/jurnal Lydia.Pdf Istiwarni,2002. Analisa Paving Block dan limbah Karbit,Skiripsi.Yogyakarta Universitas Negeri Yogyakarta. Kardiyono.T, 1992, Teknologi Beton, Yoyakarta, UGMS Lilley, A.A., J.R. Collins, 1979, Laying Concrete Block Paving, Cement and Concrete. Lukito,P, 1999, Abu Sekam Padi sebagai material untuk meningkatkan kuat tekan Beton, Tesis S2, Program Studi Teknik Sipil, Prof,rram Pasca Sarjana, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Tjokrodimuljo, 1996. Teknologi Beton. Yogyakarta: Naviri.
41
Wayan.M.,dkk, 2016. Penggunaan Terak Nikel sebagai Agregat dalam Campuran Beton. Mahasiswa Program Magister Teknik Sipil, Program Pascasarjana. Universitas Udayana. Denpasar. Wintoko, B., 2012, Sukses Wirausaha Batako Dan Paving block, Pustaka Baru Press. Pekan Baru. Murdock, L.J, and Brook K. M., 1991, Bahan dan praktek Beton (alih bahasa Stephanus Hendarko), Erlangga :Jakarta Purnama, E, 1995, Pengaruh Abu Sekam Padi (Rice Hush Ask ) ada Kuat tekan Beton, l'GA S-1 Teknik Sipil FakultasTeknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta Rosyid.A, 1998. Pertambangan Aspal Alam Pulau Buton, PPTM, Bandung Saptahari.S, Lelyani.K.K, 2010, Penggunaan Terak Nikel Sebagai Agregat pada Beton Mutu Saptahari.S, Louis, 2003, Penggunaan Terak Nikel Sebagai Agregat Beton Pemberat Pipa Gas Lepas Pantai, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung.. Sugiri Saptahari, Lelyani Kin Khosama, 1997, Penggunaan Terak Nikel Sebagai Agregat pada Beton Mutu Tinggi. Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. Tinggi. Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. Tjokrodimuljo, K., 1996, Teknologi Beton, Yogyakarta
42
Lampiran 1. Diagram Alir
1. Tahap Pembuatan Paving block
Proses pembuatan paving block dapat dilihat pada diagram alir berikut : Semen (gr)
Air
Slag Nikel (gr)
Abu Sekam padi (gr)
dicampur berdasarkan komposisi variasi bahan pada Tabel 7. berikut. Campuran Semen+ Slag nikel + Abu sekam padi + Air
adonan dibiarkan 2-5 menit agar campuran saling mengikat di masukan kedalam cetakan paving di press secara konvensional Paving Block (Abu Sekam Padi+ Slag Nikel)
diberi nomor identitas dikeringkan selama 1 hari kemudian direndam selama ± 23 hari Pengujian Paving block menggunakan alat uji tekan
benda dikeluarkan dalam perendaman dan diuji dengan menggunakan alat uji tekan Hasil
Gambar 8. Diagram Alir Proses Pembuatan Paving block
43
44
2.
Preparasi Abu Sekam Padi
Adapun Proses Pembuatan Abu Serbuk Kayu adalah sebagai berikut : Sekam Padi
Sekam padi dijemur Sekam padi dibakar jadi abu
Abu Sekam Padi Gambar 9. Diagram Alir Proses Pembakaran Abu Sekam Padi.
45
Lampiran 2. Hasil Uji Kuat Tekan Paving block
Gambar 10. Hasil Uji Kuat Tekan
46
Lampiran 3. Dokumen Penelitian
Gambar 11. Proses Pembuatan Paving Block
47
Gambar 12. Proses Pengujian Kuat Tekan Paving block
