LAPORAN PENELITIAN LANJUT
PENGEMBANGAN CEMENTIOUS BINDER DARI LIMBAH BATU PIPIH, SILIKA ABU SEKAM PADI DAN BATU GAMPING SERTA PEMANFAATANNYA DALAM PEMBUATAN BATAKO INTERLOCKING
Dr.rer.nat. I Wayan Karyasa, S.Pd., M.Sc.
Dibiayai Oleh Daftar Isian Pelaksanaan Anggaran (DIPA) Undiksha Dengan SPK Nomor: 108/UN48.14/PL/2011 Tanggal 1 Pebruari 2011
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2011
ii
ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan cementious binder (CB) secara triaksial blend bubuk halus batu pipih (BHBP) – bubuk super halus silika amorp dari abu sekam padi (RHA-UFAS) – bubuk batu gamping (CaO) dan merancang sebuah teknologi tepat guna pembuatan batako interlocking menggunakan CB terbaik yang dihasilkan. Pengamatan penampakan luar, pengujian porositas dan pengukuran kuat tekan dilakukan terhadap masing-masing 5 benda uji plat beton yang dihasilkan dari tiap-tiap komposisi CB sehingga telah ditemukan CB dengan komposisi relatif terbaik yang dibuat dengan triaksial blend bubuk halus batu pipih – bubuk super halus silika abu sekam padi dan bubuk CaO. Komposisi CB : pasir : fraksi air yaitu 1 : 6 : 0,4 telah menghasilkan batako interlocking kualitas I (sesuai SNI) dan superior dibandingkan dengan batako interloking dengan komposisi CB : pasir lainnya termasuk benda uji kontrol yang menggunakan campuran semen : pasir = 1 : 6. Hasil penelitian berkontribusi pada (1) pemberian added value terhadap limbah pemotongan batu pipih dan sekam padi, (2) memperbaiki kualitas batako sehingga mampu meningkatkan harga jual batako dan meningkatkan kekuatan batako sebagai salah satu bahan konstruksi; dan (3) menghasilkan teknologi tepat guna yang bermanfaat bagi masyarakat khususnya UKM batako. Kata-kata kunci: cementious binder, batu pipih dan batako interlocking
iii
ABSTRACT The research was aimed to develop a cementious binder (CB) through triaxial blend of the slate fine powder (SFP) – ultra fine amorphous silica from rice husk ash (RHA-UFAS) – calcium oxide powder (CaO) and to construct a well-fit applied technology of making an interlocking building block (IBB). Observing the outside performance, proofing the porosity, and measuring the compressive strength were conducted on five specimens of concrete blocks of each composition of CB, where there were 5 compositions of triaxial blend. SFP – UFAS – CaO and thus, it was found the relatively best CB composition. The mixture of CB : sand : water fraction to CB of 1 : 6 : 0.4 was found to produce IBB in the first grade quality (according to Indonesian national standard) and had superior quality comparing to IBB other composition of CB : sand as well as controlled specimen using mixture of portland cement : sand of 1 : 6. Results of the research might contribute on (a) giving added value of the cutting wastes of slate as well as rice husk; (b) improving the quality of building block for rising its price and enhancing its strength as one of constructing materials; and producing a well-fit applied technology that is useful for society especially building block’s small and medium enterprises. Keywords: cementious binder, slate and interlocking building block
iv
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa peneliti panjatkan karena berkat rahmat-Nya penelitian mandiri yang berjudul “Pengembangan Cementious Binder Dari Limbah Batu Pipih, Silika Abu Sekam Padi Dan Batu Gamping Serta Pemanfaatannya Dalam Pembuatan Batako Interlocking” dapat diselesaikan sesuai jadwal. Melalui kesempatan ini, peneliti menyampaikan ucapan terima kasih kepada: (1) Ketua Lembaga Penelitian Universitas Pendidikan Ganesha; (2) Ketua Laboratorium Kimia Jurusan Pendidikan Kimia dan; (3) Ketua Laboratorium Teknik Sipil Universitas Udayana atas segala bantuan demi lancarnya penelitian ini. Terima kasih juga peneliti sampaikan kepada mahasiswa bimbingan skripsi yang telah berkontribusi sebagai tenaga lapangan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua.
Singaraja, 3 Desember 2011
Peneliti
v
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................
ii
ABSTRAK ...........................................................................................................
iii
ABSTRACT ........................................................................................................
iv
PRAKATA ................. ........................................................................................
v
DAFTAR ISI .......................................................................................................
vi
BAB I
PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .........................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ……………………..……………………...
3
1.3 Manfaat Penelitian ………………………..………………….
4
1.4 Luaran Penelitian …………………………………………….
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
6
2.1 Sekam dan Silika Abu Sekam Padi .........................................
6
2.2 Batu Pipih ..................................................................................
10
2.3 Batako ........................................................................................
14
METODE PENELITIAN ...............................................................
17
3.1 Pendekatan Penelitian ………..………………...…...………..
17
3.2 Subjek dan Objek Penelitian ……..……….............................
18
3.3 Pengambilan Data ……..………………...…………………....
19
3.4 Analisis Data .............................................................................
24
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................
25
4.1 Hasil Penelitian .........................................................................
25
4.2 Pembahasan ..............................................................................
31
PENUTUP ......………....................................................................
36
5.1 Simpulan ....................................................................................
36
5.2 Saran ..........................................................................................
36
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
37
LAMPIRAN ........................................................................................................
39
BAB II
BAB III
BAB IV
BAB V
vi
ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan cementious binder (CB) secara triaksial blend bubuk halus batu pipih (BHBP) – bubuk super halus silika amorp dari abu sekam padi (RHA-UFAS) – bubuk batu gamping (CaO) dan merancang sebuah teknologi tepat guna pembuatan batako interlocking menggunakan CB terbaik yang dihasilkan. Pengamatan penampakan luar, pengujian porositas dan pengukuran kuat tekan dilakukan terhadap masing-masing 5 benda uji plat beton yang dihasilkan dari tiap-tiap komposisi CB sehingga telah ditemukan CB dengan komposisi relatif terbaik yang dibuat dengan triaksial blend bubuk halus batu pipih – bubuk super halus silika abu sekam padi dan bubuk CaO. Komposisi CB : pasir : fraksi air yaitu 1 : 6 : 0,4 telah menghasilkan batako interlocking kualitas I (sesuai SNI) dan superior dibandingkan dengan batako interloking dengan komposisi CB : pasir lainnya termasuk benda uji kontrol yang menggunakan campuran semen : pasir = 1 : 6. Hasil penelitian berkontribusi pada (1) pemberian added value terhadap limbah pemotongan batu pipih dan sekam padi, (2) memperbaiki kualitas batako sehingga mampu meningkatkan harga jual batako dan meningkatkan kekuatan batako sebagai salah satu bahan konstruksi; dan (3) menghasilkan teknologi tepat guna yang bermanfaat bagi masyarakat khususnya UKM batako. Kata-kata kunci: cementious binder, batu pipih dan batako interlocking ABSTRACT The research was aimed to develop a cementious binder (CB) through triaxial blend of the slate fine powder (SFP) – ultra fine amorphous silica from rice husk ash (RHA-UFAS) – calcium oxide powder (CaO) and to construct a well-fit applied technology of making an interlocking building block (IBB). Observing the outside performance, proofing the porosity, and measuring the compressive strength were conducted on five specimens of concrete blocks of each composition of CB, where there were 5 compositions of triaxial blend. SFP – UFAS – CaO and thus, it was found the relatively best CB composition. The mixture of CB : sand : water fraction to CB of 1 : 6 : 0.4 was found to produce IBB in the first grade quality (according to Indonesian national standard) and had superior quality comparing to IBB other composition of CB : sand as well as controlled specimen using mixture of portland cement : sand of 1 : 6. Results of the research might contribute on (a) giving added value of the cutting wastes of slate as well as rice husk; (b) improving the quality of building block for rising its price and enhancing its strength as one of constructing materials; and producing a well-fit applied technology that is useful for society especially building block’s small and medium enterprises. Keywords: cementious binder, slate and interlocking building block
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Di sebelah timur Pura Ponjok Batu, tepatnya di Dusun Alassari, desa Pacung, Kecamatan Tejakula terdapat sebuah UKM yang telah lama eksis dengan usaha pemotongan batu pipih. UKM tersebut adalah UKM Suka Alam. Menurut penuturan pemiliknya, Made Edi Adnyana, usaha yang digelutinya merupakan usaha keluarga secara turun temurun. Sepintas memang tidak ada permasalahan apapun berkaitan dengan
pengelolaan
usaha
maupun
kebutuhan
teknologi.
Tetapi,
dengan
berkembangnya kebutuhan konsumen yang menginginkan produk potongan batu pipih yang bervariasi sesuai peruntukannya menyebabkan banyak bagian batu pipih yang terbuang percuma. Sisa-sisa potongan batu pipih tersebut menumpuk dan bahkan menggunung sebagai limbah. Padahal, para pengangkut batu pipih bersusah payah mengangkut dari tepi bukit atau jurang bukit berjalan menyusuri keterjalan bukit berbatu. Belum lagi masalah bahaya yang selalu mengancam karena batu pipih ini sangat tajam dan mudah belah pipih. Pemanfaatan limbah pemotongan batu pipih tersebut menjadi produk yang memberi nilai tambah tinggi memerlukan kajian dan pengembangan teknologi tepat guna. Hasil penelitian pendahuluan terhadap batu pipih Tejakula (Karyasa, dkk, 2008) menunjukkan bahwa batu pipih kaya akan mineral yang mengandung besi, silikon, aluminium, kalsium, seng, mangan dan logam-logam lainnya. Material yang mengandung unsur-unsur seperti tersebut sangat cocok dikembangkan sebagai material perekat atau yang dikenal sebagai cementious
1
binder (CB). Untuk membuat
CB diperlukan tambahan silika amorphous dan
pengaya lainnya seperti kalsium oksida. Silika amorphous dapat diperoleh dengan mudah dan murah dari pembakaran sekam padi. Padi merupakan tanaman yang paling utama di sebagian besar belahan bumi karena beras merupakan salah satu makanan pokok. Produksi padi dunia diperkirakan sekitar 550.000.000 ton/tahun (Wada, et.al, 2005). Selain jerami, limbah utama pertanian padi adalah sekam padi yang diperkirakan sekitar 100.000.000 ton/tahun sedangkan Indonesia menghasilkan sekam padi sekitar 13.000.000 ton/tahun (Balipost, 2003). Sekam padi merupakan limbah pertanian yang kaya silikon dan jika dibakar mampu menghasilkan silika (SiO2) 10 – 15 % b/b (Real, et.al, 1996; Conradt, et.al, 1992). Sekam padi yang diambil dari daerah Baturiti Tabanan menghasilkan silika 20,6% b/b (Karyasa dan Walter, 2004). Silika yang dihasilkan dari abu sekam padi berupa bubuk putih dengan kemurnian 94-96 % b/b dengan pengotor K2O, Na2O dan Fe2O3. Pengotor tersebut dapat dengan mudah dilarutkan dengan asam-asam mineral sehingga diperoleh silika amorp yang reaktif dengan kemurnian sampai 99 % b/b (Real, et.al, 1996). Berdasarkan kajian di atas, pembuatan CB dari limbah batu pipih dan silika abu sekam padi merupakan hal yang sangat strategis. Di sisi lain, sampai saat ini usaha pencetakan pasir ditambah semen sebagai batako banyak dilakukan masyarakat sebagai usaha mikro sampai usaha kecil dan menengah. Dengan semakin mahalnya harga semen, maka biaya produksi semakin tinggi dan kualitas produksi menjadi goyah untuk dipermainkan untuk menutup biaya produksi. Material baru pengganti semen dengan harga yang lebih murah sangat perlu dikembangkan. Apalagi material baru tersebut mampu meningkatkan
2
kualitas batako. Memperhatikan kandungan kimiawi bubuk batu pipih Tejakula yang kaya dengan besi dan unsur-unsur logam lainnya, kalau ditambah dengan bahan pengisi (silika) dan pengaya (kalsium oksida) diduga mampu menghasilkan batako dengan biaya produksi yang relatif lebih murah dari cara pembuatan batako konvensional. Disamping itu, pengembangan teknologi batako dari sisi desain sehingga menghasilkan batako yang lebih efektif dalam memanfaatkan semen (baik sebagai binder maupun sebagai mortar perekat batako pada kontruksi bangunan sangat diperlukan. Ide bentuk batako yang mudah saling mengkait seperti halnya permainan anak-anak ”lego” yang selanjutnya disebut batako interlocking (BI) adalah adopsi dari bata merah non bakar ”lego-like” yang merupakan salah satu pengembangan produk dari usaha pigmen anorganik alami batu merah Tajun dalam Program Ipteks bagi Inovasi dan Kreativitas Kampus (IbIKK) Undiksha tahun 20102012 (Karyasa, dkk., 2010). Keunggulan batako lego-like ini adalah irit dengan penggunaan mortar, designable, dan diprediksi dari sisi kontruksi cocok untuk wilayah yang rawan gempa. Pengembangan CB dari bahan-bahan yang mudah diperoleh (limbah batu pipih dan sekam padi) sebagai pengganti semen, yang dipadukan dengan dan pengembangan batako interlocking (BI), diharapkan menghasilkan teknologi tepat guna CB-BI.
1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan CB secara triaksial blend bubuk halus batu pipih (BHBP) – bubuk super halus silika amorp dari abu sekam padi (RHA-UFAS)– bubuk batu gamping (CaO). Tujuan berikutnya adalah mengembangkan batako interlocking yang memanfaatkan CB sehingga dapat
3
dirumuskan sebuah teknologi tepat guna yang tidak saja memberikan nilai tambah terhadap limbah tetapi juga ramah lingkungan. Nilai tambah yang dimaksud adalah (1) dihasilkannya produk CB dari limbah pemotongan batu pipih dan sekam padi; (2) dihasilkannya produk samping berupa asap cair (liquid smoke) dari pendinginan asap pembakaran sekam padi untuk meghasilkan silika amorp abu sekam padi; dan (3) dihasilkannya batako interlocking yang lebih irit dalam penggunaan semen untuk mortar pengikat.
1.3 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan bermanfaat dan berkontribusi pada: (1)
Pengembangan teknologi tepat guna untuk mengolah limbah pengolahan batu pipih dan limbah sekam padi menjadi material yang lebih ekonomis.
(2)
Pengembangan teknologi tepat guna dalam rangka memberikan nilai tambah (added value) terhadap limbah pertanian padi dengan memanfaatkan abu sekam padi secara lebih diversif.
(3) Pengembangan teknologi bahan bangunan terutama teknologi batako interlocking sebagai salah satu material konstruksi yang sangat banyak digunakan.
1.4 Luaran Penelitian Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah teknologi pembuatan cementious binder berbahan baku bubuk batu pipih dan silika abu sekam padi serta teknologi pembuatan batako interlocking. Luaran ini akan dikemas dalam bentuk usulan HAKI/paten serta artikel ilmiah yang akan dipublikasikan pada jurnal ilmiah
4
paling tidak ber-ISSN atau diseminarkan pada seminar nasional. Jalinan kajian pustaka, permasalahan dan hasil penelitian dan pembahasannya akan dikemas dalam bentuk bacaan pengayaan bahan ajar yang akan disisipkan pada buku ajar Kimia Anorganik Lanjut (kimia zat padat). Metode yang diperoleh dari penelitian ini kemudian dikemas dalam bentuk rancangan program pengabdian kepada masyarakat berupa penerapan IPTEK untuk masyarakat (IbM) dan memperkaya khasanah teknologi untuk pengembangan IbIKK Undiksha..
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sekam dan Silika Abu Sekam Padi Produksi pertanian padi sangat menentukan ada tidaknya krisis pangan dunia karena beras yang dihasilkannya merupakan salah satu makanan pokok utama di sebagian besar belahan dunia. Produksi padi dunia diperkirakan sekitar 550.000.000 ton/tahun (Wada, et.al, 2005). Limbah utama pertanian padi adalah sekam padi yang diperkirakan sekitar 100.000.000 ton/tahun (Wada, et.al, 2005). Indonesia sendiri menghasilkan sekam padi sekitar 13.000.000 ton/tahun (Balipost, 2003). Pemberian nilai tambah terhadap limbah sekam padi yang melimpah ini telah menjadi pusat perhatian banyak orang. Sekam padi merupakan material terbarukan sebagai alternatif penghasil energi hijau karena sekam padi mampu menghasilkan panas sekitar 3.600 kcal/kg sedangkan batubara 6.000 kcal/kg (Wada, et.al, 2005). Sekam padi merupakan limbah pertanian yang kaya silikon dan jika dibakar mampu menghasilkan silika (SiO2) 10 – 15 % b/b (Real, et.al, 1996; Conradt, et.al, 1992). Tabel 2.1 Komposisi Silika Abu Sekam Padi
6
Variasi prosentase silika yang dihasilkan dari pembakaran abu sekam berkaitan dengan tanah tempat tumbuhnya padi. Sekam padi yang diambil dari daerah Baturiti Tabanan menghasilkan silika 20,6% b/b (Karyasa dan Walter, 2004). Silika yang dihasilkan dari abu sekam padi berupa bubuk putih dengan kemurnian 94-96 % b/b dengan pengotor K2O, Na2O dan Fe2O3. Pengotor tersebut dapat dengan mudah dilarutkan dengan asam-asam mineral sehingga diperoleh silika amorp yang reaktif dengan kemurnian sampai 99 % b/b (Real, et.al, 1996). Suhu pembakaran dan lama pembakaran sekam padi ternyata berpengaruh terhadap komposisi pengotor dari silika abu sekam padi seperti yang dilaporkan Thuadaij dan Tunjiya (2008) dalam Tabel 2.1 di atas. Keunggulan silika yang berbahan baku sekam padi dibandingkan silika yang diperoleh dari deposit batuan (kuarsa) adalah (1) silika dari sekam padi memberi nilai tambah terhadap limbah pertanian, sedangkan silika dari batuan menyebabkan kerusakan lingkungan akibat penambangan deposit, (2) silika dari sekam padi amorp dan reaktif serta memerlukan tidak banyak energi kalau ditransformasi ke struktur kritobalit sehingga cocok untuk starting material dalam memproduksi senyawa turunannya, sedangkan silika dari batuan umumnya kristalin (tipe struktuir kuarsa) yang memerlukan banyak energi untuk menstransformasi ke struktur kristobalit dan amorp, dan (3) silika dari abu sekam padi langsung dapat berupa bubuk dengan kemurnian tinggi serta memurnikannya mudah sedangkan untuk mendapatkan silika bubuk murni dari batuan kuarsa memerlukan banyak energi untuk penggilingan dan pemurnian. Selain silika amorp, sekam padi juga dapat menghasilkan (1) karbon aktif yang memiliki luas permukaan yang spesifik 1517 m2/g dan mempunyai kemampuan absorpsi yang baik terhadap fenol, logam-logam berat dan ammonia-nitrogen (Kim
7
and Choi, 1998), (2) silikon karbida (Gorthy and Pudukotta, 1999; Karyasa and Walter, 2004); (3) silikon nitride (Rahman and Riley, 1989), (4) logam silikon yang telah banyak dilaporkan orang untuk panel sel surya, polimer silikon, silikon semikonduktor dan chip silikon, dan (4) turunan silika seperti zeolit (Panpa, et.al, 2005) dan yang terbaru adalah silika aerogel (Halimaton, 2007). Studi pemanfaatan sekam padi yang telah dilakukan peneliti adalah pembuatan silikon karbida beta (β-SiC) (Karyasa dan Walter, 2004). Selanjutnya peneliti mengembangkan payung penelitian material padatan anorganik terbarukan berbahan baku tumbuhan tropis kaya silikon (siliconeous rich tropical plants) dan telah menginisiasi berbagai penelitian pendahuluan yang dikerjakan mahasiswa sebagai tugas akhir/skripsi di bawah bimbingannya diantaranya adalah sintesis zeolit Na-A (Padmayoga, 2007) dan zeolit Na-Y (Deriyanti, 2006) berbahan baku abu sekam padi. Salah satu material anorganik terbarukan yang sedang dikembangkan adalah bubuk super halus silika amorp dari abu sekam padi atau rice husk ash ultra fine amorphous silica (RHA-UFAS) (Karyasa, 2009b). Keistimewaan RHA-UFAS adalah (1) berupa bubuk amorp yang sangat halus dan diduga sangat reaktif sehingga sangat prospektif digunakan sebagai bahan awal (starting material) untuk pembuatan berbagai produk turunan yang unggul seperti (a) ultra fine amorphous colloidal silica (UFACS) yang sangat prospektif untuk material kedap suara dan isolasi panas (insulation) dan anti balistik, (b) wollastonite sintetetik, suatu mineral kalsium metasilikat yang juga banyak dikembangkan untuk material anti balistik di samping sebagai bahan baku keramik dan bahan baku industri lainnya, (c) zeolit sintetik maupun
berbagai
zeotype
sintetik
lainnya
seperti
silikofosfat
dan
alumniosilikofosfat; dan (2) bersifat meso sampai nanoporus yang kemungkinan
8
besar dapat dimanfaatkan untuk menyerap nanopartikel, molekul dan bahkan radikal bebas. Metode pembuatan silika murni yang amorp telah dikembangkan orang sejak tiga decade terakhir. Tingkat keamorpan atau sebaliknya tingkat kristalinitas silika, ukuran partikel, luas permukaan, kereaktifan serta tingkat kemurnian silika yang dihasilkan merupakan parameter utama dalam mengukur tingkat keberhasilan pembuatan silika dari sekam padi. Faktor-faktor yang berpengaruh adalah suhu bakar, lama pembakaran dan pengolahan awal sebelum dibakar (Mehta, 1977; Copra, et.al, 1981; Ikram, et al.,1984; Yeoh et.al, 1979 dalam Nizami, 1993). Umumnya, semakin rendah suhu dan lama pembakaran semakin panjang, tingkat keamorpan semakin baik. Sedangkan pre-treatment dapat memperbaiki kualitas kereaktifan, luas permukaan dan ukuran partikel. Sedangkan post-treatment yaitu pengolahan abu silika setelah pembakaran juga berpengaruh terhadap kualitas produk silika amorp yang dihasilkan (Halimaton, 2007; Thundaij and Nuntiya, 2008). Namun demikian, penelitian mereka terpisah-pisah pada rentang suhu dan waktu bakar yang panjang (antara suhu bakar 300 – 1300C dan lama bakar 1 jam hingga dua minggu) serta metode pre dan post treatment yang sangat variatif sehingga belum padu menjadi satu paket yang utuh sesuai dengan tingkat kualitas silika yang perlu dihasilkan. Bahkan, bubuk silika murni dengan skala nano telah berhasil dibuat melalui metode pengendapan yang menggunakan bahan awal abu sekam padi yang dibuat tanpa pengolahan awal terhadap sekam padi yang digunakan (Thuadaij and Nuntiya, 2008). Selain metode pengendapan, metode sol-gel merupakan metode yang memungkinkan digunakan untuk memperoleh produk sintesis dengan skala nanometer (Schmidt, 2001). Dengan memodifikasi metode-metode tersebut di atas, Karyasa (2009b) telah
9
berhasil membuat RHA-UFAS dengan kemurnian dan keamorfan yang memenuhi standar industsri. Limbah asap dari pembakaran sekam padi, terutama di sentra industri bata merah yang menggunakan bahan bakar sekam padi dan atau sabut kelapa sangat mengganggu lingkungan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, Karyasa, dkk. (2010b) telah melaporkan bahwa pemanfaatan asap pembakaran sekam padi pada tungku pembakaran bata merah yang dimodeling dengan skala laboratorium dapat mewnghasilkan asap cair (liquid smoke) sepert pada Tabel 2.2 berikut
Sampel
Asap cair sekam padi Asap cair bata merah yang digabung dengan sekam padi Asap cair bata merah
Tabel 2.2 Hasil Karakterisasi Asap Cair Parameter Warna Bau Volume
Coklat, Setelah 2 hari bagian bawah berwarna hitam Kuning muda dan bagian bawah agak keruh
+++++
Tidak berwarna & bening
++
Keterangan : + bau menyengat
+++
±8,1 mL (±0,8mL/g sekam) ±5,1 mL (0,53mL/g sekam)
Jumlah Komponen GC 106
43
±3,5 mL 10 (±0,07mL/g bata) Sumber: Karyasa, dkk., 2010b
2.2 Batu Pipih Buleleng sebenarnya kaya akan batuan purba hasil letusan gunung berapi pada jaman dulu kala. Ini dibuktikan dengan adanya batu merah di sekitar Desa Tajun Kecamatan Tejakula. Penelitian terhadap batu merah tersebut menunjukkan bahwa batu merah memiliki potensi sebagai pigmen anorganik alami Karyasa dan Kirna, 2006). Batu merah dengan berbagai variasi warna ternyata mengandung berbagai variasi kandungan logam-logam transisi Fe, Co, Ni, Cu, Mn, Cr dan Ti. Ada
10
keterkaitan antara variasi kadar logam-logam transisi dengan variasi warna batu merah dimana Fe, Mn dan Cr cenderung memberikan karakter warna merah sedangkan Co, Ni, Cu dan Ti cenderung memberikan karakter warna hitam. Senyawa-senyawa kimia yang terdapat pada batu merah dengan variasi warna tersebut diformulasi sebagai berikut: (M1)a(M2)bFecMndTieCof{NigCuhCri(M3)j}AlxSiyOz; (M1)a(M2)bFecMndTieCof{NigCuhCri(M3)j}SiyOz; (M1)a(M2)bFecMndTieCof{NigCuhCri(M3)j}Oz; Dimana M1, M2 dan M3 berturut-turut adalah logam alkali, alkali tanah dan logam transisi lainnya yang keberadaannya sangat jarang. Batu pipih merupakan batu yang sangat keras dan memiliki bentuk pipih, dan banyak dijumpai sekitar daerah Ponjok Batu Kecamatan Tejakula Kabupaten Buleleng, Bali. Sejauh ini, batu pipih banyak digunakan sebagai bahan bangunan untuk dekorasi tembok bagunan bagian bawah. Sepanjang pengamatan peneliti, batu pipih ini disamping sangat keras secara fisik, bila terendam air lama-kelamaan akan berkarat. Hal ini terjadi mungkin karena ada kandungan besi dalam jumlah banyak. Hasil observasi lapangan tentang kegiatan penambangan batu pipih di daerah Tejakula dapat dilaporkan sebagai berikut. Kegiatan penambangan batu pipih di daerah ini telah dilakukan sejak tahun 1972. Kegiatan penambangan menggunakan peralatan yang sangat sederhana yaitu linggis, palu dan badil. Luas wilayah penambangan ± 2 hektar, yang berada dikawasan Banjar Alas Sari, Desa Pacung, Kecamatan Tejakula. Wilayah penambangan ini terdapat di wilayah perbukitan, yang tersebar dari kaki bukit hingga kawasan puncak perbukitan.
11
Penelitian tentang sifat-sifat kimiawi dari batu pipih (slate) sangat jarang dilaporkan orang. Salah satu literatur tua, Thomson (1896), telah memaparkan tentang keberadaan slate (Westmorland slate) di daerah Inggris Raya dan Irlandia. Sejak tahun 1894, slate merupakan bahan tambang yang penting setelah batubara, batu dan besi. Posisi tambang slate berada di daerah Lake District, dimana daerah tersebut terdiri atas dataran tinggi Silurian atas dan dataran tinggi Silurian bawah. Pada masa itu telah dilakukan analisis komposisi kimia pada slate dari beberapa tempat (Thomson, 1896) seperti yang dipaparkan di bawah ini. Tabel 2.3 Komposisi Kimia Beberapa Slate di Kawasan Inggris Raya No Jenis slate Slate Welsh biru dari daerah 1 Cambrian yang diteliti oleh Prof. Hull
2
Slate biru tua dari daerah North Wales yang diteliti oleh D. H. Richard
3
Slate ungu kebiruan bergaris hijau dari daerah Lianberis yang diteliti oleh Royal School of Mines
Kandungan Silika Alumina Besi (protoksida) Kalsium Magnesium Kalium Natrium Air
60,50 19,70 7,83 1,12 2,20 3,18 2,20 3,30 Total 100,03 Batu Silurian. Slate dikeringkan pada 1000C Silika 60,150 Alumina 24,200 Besi (protoksida) 5,837 Besi sesquioksida 1,815 Tidak ditentukan (alkali) 4,278 Hilang dalam pembakaran 3,720 Total 100,000 Silika 66,45 Asam titanat 0,68 Alumina 13,38 Besi (protoksida) 1,71 Besi (peroksida) 1,41 Mangan (protosesquioksida) 0,91 Kalsium 2,86 Magnesium 6,28 Kalium 0,03 Natrium 0,90 Asam karbonat 1,30 Campuran air 5,90
12
Air higroskopis
0,13 99,91 48 26 8 4 14 100 50,88 14,12 9,96 8,72 8,67 6,47 0,88 99,70
Total 4
Slate ungu dari Nontile (Kirwan’s Mineralogy)
5
Slate Westmorland hijau oleh George Vogl
Silika Bahan-bahan argillaceous Magnesium Kalsium Besi Total Silika Alumina Besi oksida (ferrous) Kalsium Magnesium Karbon dioksida Kalium Total
Karyasa, dkk. (2008) melaporkan bahwa ada variasi kandungan Fe, Cu, Mn, Cr, Si, Al, Ca dan Mg sampel-sampel batu pipih yang diambil dari tiga lokasi sampel yang berbeda di Tejakula (Tabel 2.2). Kandungan rerata kedelapan logam (Fe, Cu, Mn, Cr, Si, Al, Ca dan Mg) batu pipih umumnya lebih tinggi dari rerata kandungan logam-logam tersebut pada kerak bumi. Kandungan tembaga batu pipih hampir enam kali lipat dibandingkan rerata kandungan tembaga pada kerak bumi dan kandungan kalsium hampir 2,5 kali rerata kandungan kalsium pada kerak bumi. Studi menggunakan X-Ray Fluoresence (XRF) untuk analisis lengkap unsur-unsur penyusun batu pipih sudah dilakukan namun belum dipublikasikan (Karyasa, 2009a). Hasil analisis XRF dipaparkan pada Tabel 2.4. Tabel 2.4. Kandungan Unsur-Unsur Dalam Batu Pipih Tejakula Hasil Analisis XRF Unsur-Unsur
Al Si P K
Kandungan unsur-unsur (% m/m) (tiga lokasi pengambilan sample) Sampel 1 Sampel 2 Sampel 2 11.00 11.00 9.43 41.33 41.90 34.83 0.00 0.00 0.72 5.91 5.94 5.98
Rerata Kandungan unsur-unsur (% m/m) 10.48 39.36 0.24 5.94
13
Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Rb Sr Y Zr Eu Ru Yb Re Os Au
10.23 2.43 0.07 0.05 0.60 26.43 0.01 0.63 0.12 0.09 0.23 0.07 0.20 0.33 0.00 0.00 0.08 0.07 0.00
10.20 2.43 0.07 0.05 0.62 26.02 0.01 0.42 0.09 0.09 0.23 0.07 0.20 0.32 0.00 0.00 0.08 0.05 0.00
10.47 2.67 0.08 0.06 0.74 32.39 0.02 0.35 0.13 0.13 0.36 0.04 0.32 0.39 0.73 0.00 0.09 0.08 0.03
10.30 2.51 0.07 0.05 0.65 28.28 0.01 0.47 0.11 0.10 0.27 0.06 0.24 0.35 0.24 0.00 0.09 0.07 0.01 Sumber: Karyasa, 2009a..
Berdasarkan tabel di atas, batu pipih sangat kaya dengan besi, tembaga, seng, kalsium, kalium, titan dan mangan kalau dibandingkan dengan keberadaannya di kerak bumi (Underwood and Earnshaw, 2004).
2.3 Batako Menurut SNI-03-0691-1989 (Tjokrodimuljo, 1996) pengertian batako atau bata beton adalah suatu komposisi bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidraulis sejenis, air dan agregat dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya yang tidak mengurangi mutu bata beton. Pembuatan batako dapat dilakukan secara manual (dengan tangan/tanpa mesin cetak) dan secara masinal (menggunakan mesin cetak). Bahan baku
14
pembuatan batako terdiri dari pasir, semen dengan perbandingan 1 bagian semen dengan 6 bagian pasir, sedangkan airnya adalah 0,4 fraksi campuran. Atau setara dengan komposisi (%) pasir, semen dan air dengan perbandingan 75:20:5. Proses pembuatan batako yaitu: (1)
Pasir diayak untuk mendapatkan pasir yang halus dengan menggunakan mesin
(2)
Pasir tanpa diayak dan semen diaduk sampai rata dengan menggunakan mesin pengaduk dan setelah rata ditambahkan air.
(3)
Adonan pasir, semen dan air tersebut diaduk kembali sehingga didapat adukan yang rata dan siap dipakai.
(4)
Adukan yang siap dipakai ditempatkan di mesin pencetak batako dengan menggunakan sekop dan di atasnya boleh ditambahkan pasir halus hasil ayakan (bergantung pada jenis produk batako yang akan dibuat).
(5)
Dengan menggunakan lempengan besi khusus tersebut dipres/ditekan sampai padat dan rata mekanisme tekan pada mesin cetak
(6)
Batako mentah.yang sudah jadi tersebut kemudian dikeluarkan dari cetakan dengan cara menempatkan potongan papan di atas seluruh permukaan alat cetak.
(7)
Berikutnya alat cetak dibalik dengan hati-hati Skala produksi dan keunggulan produk akhir sehingga batako mentah tersebut keluar dari alat cetaknya.
(8)
Proses berikutnya adalah mengeringkan batako mentah dengan cara dianginanginkan atau di jemur di bawah terik matahari sehingga didapat batako yang sudah jadi.
.
Menurut SNI-03-0691-1989, syarat mutu bata beton sebagai berikut :
15
(1)
Sifat tampak. Bata beton untuk lantai mempunyai bentuk sempurna tidak terdapat retak-retak dan cacat, bagian sudutnya tidak mudah direpihkan dengan kekuatan jari tangan.
(2)
Bentuk dan Ukuran. Bentuk dan ukuran bata beton untuk lantai dapat tergantung dari persetujuan antara konsumen dan produsen. Penyimpangan tebal bata beton diperkenankan ± 3 mm.
(3)
Sifat Fisis Bata beton untuk lantai harus mempunyai kekuatan fisis seperti pada tabel di bawah ini. Tabel 2.5 Persyaratan Mutu Bata Beton
Kualitas batako ditentukan oleh bahan dasar, bahan tambahan, proses pembuatan, dan alat yang digunakan. Bahan-bahan pokok adalah semen, pasir, air dalam proporsi tertentu. Tetapi ada juga batko yang memakai bahan tambahan misalnya abu layang, kapur dan gipsum.
16
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Pendekatan Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian pengembangan melalui eksperimen di laboratorium dan di lapangan. Penelitian pengembangan yang dimaksud adalah pengembangan cara pembuatan bubuk cementious binder (CB) berbahan baku bubuk batu pipih Tejakula, bubuk superhalus silika amorp abu sekam padi (rice husk ash ultra fine amorphous silica atau RHA-UFAS) dan bubuk CaO. Eksperimen yang dimaksudkan di sini adalah komparasi pembuatan CB dengan berbagai komposisi triaksial blend bubuk batu pipih – RHA-UFAS – CaO dan pengaruhnya terhadap sifat-sifat fisis batako yang dihasilkan seperti penampakan luar, porositas dan kuat tekan.
Sekam padi (2)
Liquid smoke
(1) Abu sekam hitam
Batu pipih
(3)
(4)
RHA-UFAS
Bubuk batu pipih
(5)
CaO
Cementious binder (6) Pasir + air
Benda Uji /Batako interlocking
(7)
Uji fisis (penampakan, porositas dan kuat tekan
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
17
Keterangan Langkah Kegiatan A. Penyiapan alat dan bahan
Indikator Luaran Semua alat dan bahan yang dibutuhkan tersedia B. Pelaksanaan Penelitian Laboratorium dan di Lapangan (1) Mengolah awal sekam padi dan Bubuk halus dan tidak berwarna dan pembakaran secara optimal. berbau (2) Penampungan dan konsensasi asap Liquid smoke yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi (3) Ball milling dan pemurnian dengan RHA-UFAS asam mineral (4) Ball milling batu pipih Bubuk ultrafinepowder batu pupih (5) Triaksial blending pada berbagai Cementious binder (CB) komposisi (5 komposisi) 6) Pembuatan batako interlocking Batako interlocking dengan mencampurkan CB dengan pasir dan air dengan berbagai komposisi (tiga variasi komposisi) (7) Uji sifat fisika: penampakan luar, Sifat-sifat fisika: penampakan luar, porositas dan kuat tekan porositas dan kuat tekan C. Analisis Data dan Pembuatan Laporan serta Publikasi
Laporan penelitian, publikasi ilmiah
3.2 Subjek dan Objek Penelitian Subyek dalam penelitian ini adalah (1) cementious binder (CB) yang diproduksi dari bahan baku bubuk halus batu pipih (BHBP), bubuk super halus (ultra fine) silika amorp (amorphous silica) dari abu sekam padi (rice husk ash) atau yang disebut dengan rice husk ash ultra fine amorphous silica (RHA-UFAS) dan bubuk halus batu gamping (CaO) dengan berbagai komposisi; dan (2) batako interlocking (BI) yang terbuat dari pasir, CB dan air dengan berbagai komposisi. Sedangkan objek dari penelitian ini adalah (1) karakteristik dari CB (ditinjau dari penampakan
18
luar, porositas dan kuat tekan dari plat beton yang dihasilkan dari penggunaan CB berbagai komposisi dengan BHBP dan CaO; dan (2) karakteristik dari BI yang dihasilkan dari berbagai perbandingan CB dan pasir dengan kontrol kualitas pasir sesuai SNI, air dan proses serta kondisi pencetakannya. Karakteristik dari liquid smoke (LS) sebagai produk sampingnya menjadi objek tambahan dari penelitian ini. Rangkaian teknologi proses produksi dari pengolahan bahan baku, hingga menghasilkan CB dan BI terbaik serta produk tambahan LS yang optimal dan ramah lingkungan merupakan objek hilir dari penelitian pengembangan ini.
3.3 Pengambilan Data 3.3.1 Tempat dan Waktu Penelitian. Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Pendidikan Kimia. FMIPA Universitas Pendidikan Ganesha (Undiksha) Singaraja Bali dan di Lapangan (UKM Suka Alam, Dusun Alassari, Desa Pacung, Kecamatan Tejakula). Waktu pelaksanaan penelitian selama 10 (sepuluh) bulan dari bulan Maret hingga Desember 2011. 3.3.2 Sampel Penelitian Sampel sekam padi yang digunakan adalah sekam padi varietas IR 64 yang banyak ditanam di Desa Sudaji, Kecamatan Sawan, Kabupaten Buleleng dan diambil pada musim panen sekitar bulan April 2011 di 5 tempat (petak sawah). Batu pipih yang digunakan adalah sisa pengolahan batu pipih yang menjadi limbah di UKM Suka Alam Dusun Alassari, Desa Pacung, Kecamatan Tejakula.
19
3.3.3 Penentuan Unit Analisis dan Instrumen Data yang diperlukan untuk mencapai tujuan atau memecahkan masalah penelitian dan unit analisis serta instrumen yang akan digunakan dirangkum sebagai berikut: (1)
Data massa sekam padi yang digunakan, massa abu sekam padi yang dihasilkan, massa silika amorp yang dihasilkan diperoleh dengan menggunakan timbangan elektronik di Laboraotorium Kimia Analitik Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Undiksha demikian juga massa bubuk batu pipih dan CaO serta air untuk membuat perbandingan triaksial blend.
(2)
Data kuta tekan dan keletihan bahan diperoleh dengan pengujian kuat tekan dan keletihan bahan di Lab Teknik Sipil, FT UNUD Denpasar terhadap sampel batako yang dihasilkan dalam percobaan ini.
3.3.4 Alat dan Bahan Instrumen dan alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah: (1)
Alat kuat tekan dan keletihan bahan di Fakultas Teknik UNUD Denpasar;
(2)
Kamera, untuk memotret beberapa dokumentasi penting;
(3)
Mortar, pestle dan ayakan;
(4)
Oven dan crucible untuk pengeringan;
(5)
Alat-alat gelas: labu Erlenmeyer 500 mL, gelas kimia, kaca arloji, pipet volumetri, pipet ukur, pipet tetes, labu ukur berbagai ukuran, corong, spatula, tabung reaksi, corong pisah dan gelas ukur;
(6)
Neraca digital;
(7)
Stirer magnetik;
(8)
Furnace dan crucible untuk pembakaran; dan
20
(9)
Botol-botol cedían. Zat kimia dan bahan-bahan yang diperlukan adalah:
(1)
HCl pekat sebagai asam mineral untuk pencucian abu sekam padi dan bleaching sekam padi;
(2)
Air bersih (PDAM Buleleng) untuk pencucian bahan baku dan pembuatan batako;
(3)
Bubuk halus CaO (technical grade) dibeli di pasaran dengan nama mill;
(4)
Batu pipih yang diambil secara acak di tempat pengolahan batu pipih di Desa Pacung, Kecamatan tejakula (Buleleng);
(5)
Sekam padi yang diambil secara acak di Desa Sudaji, Kecamatan Sawan (Buleleng); dan
(6)
Semen portland.
3.3.5 Prosedur Kerja 3.3.5.1 Pembuatan RHA-UFAS Sekam padi yang diambil dari penggilingan padi dibersihkan dari kotoran padat, dicuci dan dikeringkan. Sekam padi yang kering lalu ditumbuk halus dan dibleching menggunakan larutan HCl 3 M pada suhu kamar selama 1 jam lalu dicuci dengan aquades berkali-kali hingga air cucian netral (pH mendekati 7). Bubuk sekam padi yang telah dibleaching kemudian dikeringkan dan dibakar pada furnace pada suhu 700C selama 3 jam lalu pada suhu 800C selama 3 jam sehingga diperoleh bubuk putih yang halus. Bubuk hitam kemudian dicuci dengan HCl berturut-turut dengan konsentrasi 1 M, 2 M dan 3M untuk melarutkan oksida-oksida logam pengotor. Bubuk yang telah dicuci dengan HCl selanjutnya dicuci kembali dengan
21
aquades hingga air cucian netral. Bubuk silika hitam yang telah dicuci dikeringkan dengan oven pada suhu 100C sampai tercapai berat kering (massa tetap). Bubuk RHA-UFAS yang telah dikeringkan dipergunakan sebagai bahan untuk membuat Cementious Binder (CB) 3.3.5.2 Pembuatan Bubuk Halus Batu Pipih (BHBP) Limbah pengolahan batu pipih di Pusat pengolahan Batu Pipih Suka Alam, dusun Alasari, Desa Pacung, Kecamatan Tejakula diambil secara acak dan dibersihkan dari debu dan kotoran organik. Batu pipih dihancurkan dengan menggunakan hammer mill hingga menjadi bubuk halus dan selanjutnya dicampurkan dengan semen portland dengan perbandingan 1 : 1, campuran bubuk batu pipih ini kemudian disebut dengan bubuk halus batu pipih (BHBP). BHBP selanjutnya diuji ukuran butirannya dan dibandingkan dengan ukuran butiran pasir halus sesuai standar SNI. 3.3.5.3 Pembuatan CB dengan Triaksial Blend BHBP – RHA-UFAS – CaO Cementious binder (CB) dibuat dengan cara mencampurkan (blending) secara triaksal blend bubuk BHBP – RHA-UFAS – CaO dengan berbagai komposisi seperti pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Komposisi Triaksal Blend Bubuk BHBP – RHA-UFAS – CaO No
Kode Sampel Percobaan
1 2 3 4 5
CB1 CB2 CB3 CB4 CB5
Perbandingan (% massa) triaksal blend bubuk BHBP – RHA-UFAS – CaO BHBP RHA-UFAS CaO 90 5 5 80 10 10 80 5 15 80 15 5 70 15 15
22
Campuran diblending menggunakan blender selama 4 jam, lalu dipanaskan berturutturut pada suhu 100C masing-masing selama 2 jam. Selanjutnya dibuat plat beton ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm dengan menggunakan campuran CB : pasir := 1 : 6 dengan fraksi air (fa) 0,4 sesuai dengan SNI. Masing-masing komposisi dibuat 10 plat beton. 3.3.5.4 Pembuatan batako interlocking dari CB dan pasir CB sebagai pengganti semen dicampur dengan pasir dan air (fa = 0,4) dan dibuat 5 (lima) variasi komposisi dan 1 (satu) komposisi kontrol yang menggunakan semen dan pasir. Penggunaan komposisi pasir:CB atau semen dan air sesuai dengan SNI dengan yaitu semen atau CB : pasir = 1 : 6 dengan fraksi air 0,4. Sebanyak 25 batako interlocking dibuat untuk tiap-tiap komposisi. Tabel 3.2 Komposisi Batako Interlocking No
Kode Sampel Percobaan
1 2 3 4 5 6
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI-K
Perbandingan (massa) CB– pasir – kerikil CB pasir semen 1 5 0 1 6 0 1 7 0 1 8 0 1 9 0 0 6 1
3.3.5.5 Karakterisasi dan Identifikasi Sebanyak 5 plat beton benda uji untuk tiap-tiap komposisi dilakukan (a) pengamatan terhadap penampakan luarnya yaitu penampakan permukaan (kerataan dan kehalusan) dan ketajaman sisi-sisi dan siku-sikunyadiukur kuat tekannya, (b) pengujian porositas dengan menimbang berat kering dan berat basah (setelah direndam satu hari) benda uji dan menghitung selisih berat basah dan berat kering di
23
bagi dengan berat kering dikalikan 100 %, dan (c) pengukuran kuat tekan terhadap semua kelompok benda uji. Kualitas terbaik kelompok plat beton dari 5 komposisi CB dipilih sebagai komposisi CB terbaik untuk pembuatan batako interloking. Batako interloking masing-masing 5 buah hasil tiap-tiap komposisi pasir : CB dan pasir : semen juga diukur kuat tekannya. Cara pengukuran kuat tekan disesuaikan dengan SOP di Lab Fakultas Teknik Sipil UNUD.
3.4 Analisis Data Data tentang penampakan luar, porositas dan kuat tekan benda uji untuk semua kelompok uji CB dianalisis secara deskriptif untuk mendapatkan komposisi CB terbaik. Data juga dibandingkan dengan SNI untuk batako. Selanjutnya data tentang penampakan luar, porositas dan kuat tekan batako interlocking dianalisis deskriptif dan dibandingkan dengan kualitas batako sesuai standar SNI. Berdasarkan hasil analisis tersebut di atas maka disusunlah sebuah teknologi tepat guna pembuatan batako interlocking yang dapat digunakan sebagai intermediasi teknologi pada industri batako dalam bentuk proposal pengabdian kepada masyarakat berupa IbM Batako Interlocking.
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 4.1.1 Pemeriksaan Kualitas Pasir Sebagai Bahan Baku Batako Penelitian ini diawali dengan pemeriksaan kualitas pasir Karangasem yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan batako. Pemeriksaan dilakukan terhadap kandungan lumpur dan gradasi ukuran partikel pasir. Kandungan lumpur pasir Karangasem (lihat Lampiran 1) adalah 4,2 %. Hal ini tergolong kualitas I menurut SNI. Hasil pemeriksaan gradasi ukuran partikel pasir yang dibandingkan dengan SNI (lihat Lampiran 1) dapat digambarkan sebagai berikut.
Prosentase butiran lolos saringan (%)
100 90 80 70
hasil pemeriksaan Batas atas SNI Daerah 1 Batas bawah SNI Daerah 1 Batas atas SNI Daerah 2 Batas bawah SNI Daerah 2 Batas atas SNI Daerah 3 Batas bawah SNI Daerah 3 Batas atas SNI Daerah 4 Batas bawah SNI Daerah 4
60 50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Diameter lubang ayakan (mm)
Gambar 4.1. Gradasi Ukuran Partikel Pasir dan Perbandingannya dengan SNI
25
Gradasi ukuran partikel pasir Karangasem yang digunakan sebagai bahan baku menunjukkan data bahwa yang lolos saringan atau ayakan yang sangat kecil (diameter 0,3 mm dan 0,15 mm) berada di atas SNI daerah 1 (pasir halus), sedangkan untuk ukuran partikel yang lebih besar (yang lolos saringan 0,6 mm ke atas) berada pada kisaran daerah 2 dan 3 (di antara pasir agak kasar sampai pasir agak halus).
4.1.2 Pembuatan UFAS dan BHBP Ultrafine amorphous silica (UFAS) dibuat dari sekam padi yang diambil dari persawahan di Desa Sudaji. Massa sekam padi kering yang diambil dari lima lokasi dan dicampur menjadi satu = 5010 g. Abu putih yang diperoleh = 605 g, sehingga randemennya sekitar 16% m/m. Selama pembakaran sekam padi diperoleh asap cair sebanyak 502,5 mL dari pembakaran 5010 g sekam padi. Dengan demikian, randemen asap cair (liquid smoke) yang dihasilkan adalah 10,0 % v/m. Asap cair yang dihasilkan berwarna kuning jernih dan beraroma khas asap padi. Pengolahan 605 g abu putih hasil pembakaran sekam padi menjadi UFAS memperoleh massa bubuk halus silika putih sebanyak 512 g atau sebanyak 84,6% m/m dari abu sekam atau sebesar 10,2% m/m dari sekam padi kering. Bubuk UFAS semuanya lolos saringan 400 mesh. Bubuk halus batu pipih ((BHBP) dibuat dengan menghancurkan kepingan batu pipih sisa pengolahan pengerajin batu pipih di Tejakula yang menggunakan ball-mill dengan ukuran butiran setara dengan pasir halus namun lebih homogen dan ditambahkan semen portland dengan perbandingan 1: 1. Ukuran butiran BHBP dibandingkan dengan ukuran butiran pasir halus seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.2.
26
Prosentase lolos saringan (%)
100 90 80 70
Hasil pemeriksaan gradasi bubuk batu pipih Batas atas SNI Daerah 1 pasir halus Batas bawah SNI Daerah 1 pasir halus
60 50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Diameter lubang saringan (mm)
Gambar 4.2. Gradasi Ukuran Partikel Bubuk Batu Pipih Dibandingkan dengan SNI untuk Pasir Halus
4.1.3 Pembuatan Benda Uji dan Pengamatan Penampakan Luar Benda uji berupa plat beton atau batako dengan ukuran 5 x 5 x 5 cm dengan berbagai komposisi penyusun cementious binder (CB) yang terbuat dari triaksial blend bubuk halus batu pipih (BHBP), UFAS dan CaO dengan perbandingan CB : pasir tetap yaitu 1: 6. Sebanyak 5 komposisi CB dan masing-masing komposisi CB telah dibuat benda uji 25 buat, masing-masing sebanyak 5 buah diuji penyerapan airnya (pengujian porositas). Semua benda uji penampakan luarnya (sudut dan sisi) akurat, rata dan dengan kontur permukaan yang halus (Lampiran 2). 4.1.4 Pengujian Porositas Hasil pengujian porositas (Lampiran 3) dirangkum dalam Gambar 4.3. Komposisi CB2 yaitu 80 % BHBP, 10% UFAS dan 10% CaO menghasilkan porositas antara Kualitas I dan II SNI.
27
12
10
Porositas (%)
8
6
4
2
0
CB2
CB1
CB3
CB4
CB5
Kelompok Benda Uji
Catatan: Komposisi Terbaik
•CB2 = BHBP : UFAS : CaO = 80 : 10 : 10
Gambar 4.3. Porositas Benda Uji CB 4.1.5 Pengukuran Kuat Tekan Pengukuran kuat tekan terhadap benda uji terhadap kelima kelompok benda uji untuk pengujian komposisi CB yang terbaik (tiap-tiap kelompok diuji 5 benda uji, data pada Lampiran 4). Hasil pengukuran menunjukkan bahwa benda uji kelompok CB1 dan CB2 termasuk kualitas I SNI, sedangkan sedangkan kelompok benda uji CB3, CB4 dan CB5 termasuk kualitas II SNI. Berdasarkan hasil pengujian tersebut disimpulkan bahwa benda uji dengan komposisi CB2 memiliki kuat tekan terbaik dan tergolong kualitas I SNI. Grafik hasil pengkuran kuat tekan rerata benda uji tiap kelompok CB disajikan pada Gambar 4.4.
28
500
2
Kuat tekan (Kg/cm )
400
300
200
100
0 1 CB1
CB2 2
3 CB3
4 CB4
5 CB5
Kelompok Benda Uji
Catatan: Komposisi Terbaik
•CB2 = BHBP : UFAS : CaO = 80 : 10 : 10 Gambar 4.4 Kuat Tekan Benda Uji CB 4.1.6 Pembuatan dan Pengujian Batako Interlocking Benda uji batako interlocking (BI), yang menggunakan CB2 sebagai CB yang relatif terbaik berdasarkan pengujian 4.1.1 – 4.1.5 di atas, telah dibuat dengan 5 kelompok uji variasi komposisi CB: pasir yaitu BI1 (1:5), BI2 (1:6), BI3 (1:7), BI4 (1:8), BI5 (1:9) dan kelompok kontrol (BI-K) yaitu komposisi semen (pengganti CB): pasir adaalah 1 : 6 (sesuai SNI). Pengamatan penampakan luar dari semua benda uji batako interlocking (BI) menunjukkan bahwa semua benda uji tergolong kualitas I (SNI) ditinjau dari kerataan kontur permukaan, ketajaman sisi dan sudutnya.
29
Pengujian porositas benda uji BI menunjukkan bahwa penyerapan air terbaik dihasilkan BI2 yaitu BI yang dibuat dari CB terbaik pada komposisi CB dan pasir yaitu 1 : 6. Dibandingkan dengan benda uji kontrol (BI-K) yaitu BI yang dibuat dari semen dan pasir dengan perbandingan 1 : 6 sesuai SNI diperoleh bahwa BI2. Hasil ini juga tidak berbeda nyata dengan BI1 yaitu perbandingan CB dengan pasir 1 : 5 (lihat Gambar 4.5).
12
10
Porositas (%)
8
6
4
2
0 1 BI1
2 BI2
3 BI3
4 BI4
5 BI5
BI-K 6
Kelompok benda uji BI
Gambar 4.5 Porositas Benda Uji BI Pengukuran kuat tekan benda uji BI menghasilkan data (lihat Gambar 4.6) yang menunjukkan bahwa kelompok benda uji BI1 (komposisi CB : pasir = 1 : 5) memiliki kuat tekan yang hampir sama dengan kelompok benda uji BI2 (komposisi CB : pasir = 1 : 6) dan kedua kelompok benda uji tergolong kualitas I SNI (kuat tekan lebih besar dari 400 Kg/cm2). Jika dibandingkan dengan kelompok kontrol BIK yang menggunakan semen : pasir = 1 : 6 dengan kuat tekan mendekati 400 Kg/cm2 dan ditinjau dari kuat tekan batako interlocking yang dihasilkan dan efiisensi
30
penggunaan semen, maka formulasi komposisi CB : pasir = 1 : 6 pada kelompok benda uji BI2 dipilih sebagai komposisi terbaik.
500
2
Kuat tekan (Kg/cm )
400
300
200
100
0 1 BI1
2 BI2
3 4 BI4 BI3 Kelompok benda uji BI
BI5 5
6 BI-K
Gambar 4.6 Kuat Tekan Benda Uji BI 4.2 Pembahasan Temuan penelitian yang akan dibahas lebih lanjut dalam sub bab ini adalah: (1) Kualitas plat beton dan batako interlocking yang dihasilkan dengan menggunakan CB yang terbuat dari bubuk batu pipih, semen, bubuk batu gamping (CaO) dan silika sekam padi; (2) Efisiensi penggunaan CB yang terbuat dari bubuk batu pipih; dan (3) Rancang bangun teknologi tepat guna pembuatan BI dengan memanfaatkan limbah pengolahan batu pipih berbantukan semen, batu gamping (CaO) dan silika abu sekam padi. Uraian pembahasan terhadap tiga hal tersebut disajikan dalam beberapa paragraf berikut ini. Tiga parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas benda uji plat beton (untuk menentukan komposisi CB terbaik) dan batako interlocking (untuk pengujian hasil penerapan CB terbaik pada pembuatan batako) adalah penampakan
31
luar (kontur permukaan, sisi dan sudut), penyerapan air (porositas), dan kuat tekan (compressive strength) serta sebagai pembanding adalah SNI 03-0691-1989. Hasil pengujian tiga parameter kualitas benda uji plat beton menunjukkan konsistensi di antara ketiga parameter tersebut yaitu benda uji CB2 (dengan komposisi CB2 yaitu BHBP : UFAS : CaO = 80 : 10 : 10, dimana BHPP merupakan campuran bubuk batu pipih dan semen dengan perbandingan 1 : 1) memiliki kualitas terbaik di antara semua kelompok benda uji dan tergolong kualitas I sesuai SNI ditinjau dari parameter penampakan luar dan kuat tekan dan kualitas II ditinjau dari porositas. Untuk melihat komponen mana yang berpengaruh terhadap kualitas beton dapat ditelusuri dari komposisi kandungan penentu utama kekuatan CB diantaranya adalah komposisi kandungan SiO2 dan CaO, yang dalam percobaan ini sebagai parameter yang divariasikan (variabel bebas) berdasarkan hasil pengujian sebelumnya (Karyasa, 2009a dan 2009b). Hasil perhitungan komposisi SiO2 dan CaO untuk kelompok benda uji CB disajikan pada Tabel 4.1 berikut. Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Komposisi SiO2 dan CaO dari Benda Uji CB Material
SiO2 (%) CaO (%) UFAS 98,8 0,7 CaO2 0 98 3 Batu Pipih 39,36 10,3 Semen4 20,5 63 CB1 (BHBP:UFAS:CAO = 90:5:5) 31,877 37,92 CB2 (BHBP:UFAS:CAO = 80:10:10) 33,824 39,19 CB3 (BHBP:UFAS:CAO = 80:5:15) 28,884 44,055 CB4 (BHBP:UFAS:CAO = 80:15:5) 38,764 34,325 CB5 (BHBP:UFAS:CAO = 70:15:15) 35,771 40,46 1 2 Catatan: Karyasa, 2009b; Asumsi dari tingkat kemurnian CaO teknis di laboratorium; 3Karyasa, 2009a; 4nilai tengah dari prosentase oksida menurut Wibowo, 2007. 1
Kalau data prosentase SiO2 dan CaO dihubungkan dengan data porositas dan kuat tekan dari benda uji CB, maka tidak dapat ditarik sebuah hubungan linear antara
32
prosentase SiO2 dan CaO dengan porositas dan kuat tekan (Gambar 4.7). Hal ini berarti pada posisi komposisi SiO2: CaO = 33,8 : 39,2 terjadi proses agregasi optimal yang menyebabkan porositas terendah dan kuat tekan tertinggi. 550
CB1
CB2
11
500
2
9
Kuat tekan (Kg/cm )
Porositas (%)
10
CB1
CB4 CB5
8
CB3
7
6
5
450
400
CB4
CB3 350
CB2 28
30
32
34
36
38
CB5
300
40
28
30
32
Komposisi SiO2(%)
34
(a) 550
40
CB2 CB1
10
500
Kuat tekan (Kg/cm )
9
2
Porositas (%)
38
(b)
CB1
11
36
Komposisi SiO2(%)
8
CB5
CB4
CB3
7
6
5
450
CB3 400
CB4
350
CB2
CB5 34
36
38
40
42
300
44
34
Komposisi CaO (%)
36
38
42
44
Komposisi CaO (%)
(d)
(c) 550
CB1
CB2
11
10
CB1
500
9
2
Kuat tekan (Kg/cm )
Porositas (%)
40
CB4 8
CB5 CB3
7
6
450
400
CB3 CB4 350
CB5
CB2
5 69
70
71
72
73
74
Komposisi SiO2 + CaO (%)
(e)
75
76
77
300 69
70
71
72
73
74
75
76
77
Komposisi SiO2+CaO (%)
(f)
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Komposisi SiO2 da CaO terhadap Porositas dan Kuat Tekan
33
Efisiensi penggunaan CB sebagai pengganti semen pada pembuatan batako dengan komposisi CB2 : pasir yaitu 1 : 6 (seperti dalam SNI) yang menghasilkan kualitas terbaik dapat dihitung sebagai berikut. Jika diasumsikan harga semen adalah A dan untuk berat yang sama harga bubuk batu pipih 0,5A, harga UFAS 0,75A serta harga batu gamping 0,75A, maka harga CB2 dengan berat yang sama dengan semen adalah 0,4xA + 0,4x0,5A + 0,1x 0,75A +0,1x0,75A = 0,75A. Hal ini berarti bahwa terdapat efisiensi sebesar 25%. Efisiensi ini lebih besar lagi dengan tambahan pendapatan dari peningkatan harga akibat peningkatan kualitas batako, pemberian nilai tambah terhadap limbah pengolahan batu pipih dan limbah sekam padi. Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan di atas sebuah rancang bangun teknologi tepat guna pembuatan batako interlocking dengan memanfaatkan batu pipih sebagai bahan CB dapat disusun sebagai berikut. Pertama, bubuk halus batu pipih disiapkan dengan menghancurkan kepingan-kepingan sisa pengolahan batu pipih menggunakan hammer mill, kemudian dicampur dengan semen portland dengan komposisi 1 : 1, yang selanjutnya disebut bubuk halus batu pipih (BHBP). Kedua, menyiapkan ultra fine amorphous silica (UFAS) dengan mencincang halus sekam padi, me-leaching dengan larutan HCl encer dengan konsentrasi 3 M lalu dibilas dengan air dan dikeringkan dan selanjutnya dibakar hingga menghasilkan bubuk halus abu sekam padi yang berwarna putih, sementara selama pembakaran asap pembakaran ditampung dan didinginkan dengan sebuah alat kondensasi sederhana untuk mendapatkan asap cair (liquid smoke). Bubuk halus abu sekam padi selanjutnya dicuci dengan HCl encer berturut-turut dengan konsentrasi 3 M, 2 M dan 1 M, lalu dibilas dan digiling dengan ball mill sehingga mendapatkan bubuk amorp silika super halus (UFAS); Ketiga, menyiapkan bubuk halus batu gamping dengan
34
membakar batu kapur atau membeli langsung di pasaran dan digiling. Keempat, CB dibuat dengan mencampurkan BHBP dengan UFAS dan CaO dengan perbandingan 80 : 10 : 10. Setelah pencampuran ketiga komponen tersebut, selanjutnya campuran tersebut diaduk (blending) hingga homogen yang selanjutnya disebut triaksial blend CB. Kelima, CB dicampur dengan pasir dengan perbandingan CB : pasir adalah 1 : 6 dan selama pencampuran ditambahkan air dengan fraksi air per CB adalah 0,4. Keenam, Campuran CB – pasir – air dicetak dengan alat cetak hidraulik batako interlocking. Cetakan batako interlocking ini sedikit berbeda dengan batako biasa, bedanya terletak pada bentunya yang dapat saling mengait satu sama lainnya seperti bentu ‘lego” sehingga dapat disebut batako “lego-like”. Cara pencetakan batako ini sama dengan cara yang biasa dilakukan atau seperti pada pedoman yang tertera pada alat cetakan batako hidraulik tersebut. Mesin cetakan dapat dimodernisasi sesuai kebutuhan dan kapasitas produksi. Berdasarkan uraian di atas telah dapat dibahas komposisi CB yang dapat menghasilkan benda uji dengan kualitas terbaik dan kualitas I sesuai SNI, efisiensi penggunaan CB sebesar 25% dengan berbagai nilai tambah lainnya, dan sebuah rancang bangun teknologi tepat guna yang dapat digunakan oleh masyarakat industri dalam meningkatkan kualitas dan daya saing batako.
35
BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan Simpulan yang dapat ditarik dari hasil penelitian adalah: (1) telah berhasil dikembangkan CB secara triaksial blend bubuk halus batu pipih (BHBP) – bubuk super halus silika amorp dari abu sekam padi (UFAS) – bubuk batu gamping (CaO) dengan komposisi 80:10:10; dan (2) dihasilkannya rancang bangun teknologi pembuatan batako interlocking yang lebih irit dalam penggunaan semen untuk mortar pengikat dengan efisiensi sebesar 25% akibat penggantian semen selain nilai tambah berupa pemberian nilai tambah limbah pemotongan batu pipih dan sekam padi berupa asap cair (liquid smoke) dari pendinginan asap pembakaran sekam padi untuk meghasilkan silika amorp abu sekam padi. 5.2 Saran Temuan
penelitian ini perlu disempurnakan dengan berbagai penelitian
lanjutan di antranya adalah: (1) pengujian lebih lanjut terhadap kualitas CB dan batako interlocking yang dihasilkan sesuai dengan SNI seperti uji keletihan bahan; dan (2) penelitian lanjutan untuk menjawab pertanyaan mengapa terjadi anomali pada komposisi SiO2 dan CaO tertentu terjadi agregasi yang menghasilkan kuat tekan maksimal dan porositas minimal sehingga terungkap pengaruh komposisi senyawasenyawa kimia penyusun CB terhadap kualitas agregasi sementasi CB-pasir-air. Selanjutnya, kajian yang berkaitan dengan analisis pasar dan kewirausahaan batako interlocking perlu mendapatkan perhatian serius, demikian juga intermediasi UMKM industri batako dan paving sehingga temuan penelitian ini bermanfaat.
36
DAFTAR PUSTAKA Balipost. 2003. Dulu Bahan Baku Pakan Ternak Kini Sekam Jadi Energi Hijau, 3 September 2003. Conradt, R., P. Pimkhaokham and U. Leela- Adosorn. 1992. Nano-structured silica from rice husk, J. Non-Crystalline Solids, 145,75-79. Deriyanti, N.P., 2006. Sintesis Zeolit Na-Y menggunakan Silika dari Abu Sekam Padi. Skripsi. Singaraja: Jurusan Pendidikan Kimia Undiksha. Gorthy, P. and M. Pudukotta G., 1999. Production of Silicon Carbide from Rice Husks, J. Am. Ceram. Soc., 82[6] 1393-1400. Halimaton, H. 2007. Silica Aerogel, USPTO Patent Application 20070276051. Karyasa, I W., and D. Walter. 2004. X-ray Powder Diffraction Study on High Temperature Vacuum Sintered Silicon Carbide (SiC) Synthesized from Carbonized Rice Husk. PubScieAEIF. 9, 1-7. Karyasa, I W. dan I M. Kirna. 2006. Analisis Logam-logam Transisi dan Identifikasi Senyawa-senyawa Kimia Pada Batu Merah di Desa Tajun dan Sekitarnya (Kabupaten Buleleng, Bali) (Studi Pendahuluan Tentang Potensi Batu Merah Sebagai Pigmen Anorganik Alami). Laporan Penelitian Fundamental, DP2M DIKTI. Dipublikasi dalam Proceeding Seminar Nasional Kimia, IPB Bogor, 2006. Karyasa, I.W, I W. Muderawan dan N.M. Wiratini. 2008. Analisis Unsur-Unsur Logam Batu Pipih Asal Tejakula. Laporan Penelitian Research Grand IMHERE. Undiksha. Karyasa, I. W., 2009a. Studi X-Ray Fluoresence dan X-Ray Diffraction Pada Bidang Belah Batu Pipih Asal Tejakula. Laporan Penelitian Mandiri. Singaraja: Undiksha.Publikasi in preparation. Karyasa, I. W. 2009b. Pengembangan material Anorganik Terbarukan: Pembuatan Ultrafine Amorphous Silica (UFAS) dari Jerami dan Sekam Padi. Laporan Penelitian Lanjut. Singaraja: Undiksha. Publikasi in preparation. Karyasa, I. W., I B. Mardana, I N. Sila dan M. A. Widhiastini. 2010a. IbIKK Pigmen Anorganik Alami dan Industri Kreanova Turunannya. Laporan Program P2M. DP2M DIKTI, Kemendiknas. Dipublikasi dalam Majalah Aplikasi Ipteks Ngayah, Edisi 1, Nomor 1, Tahun 2010 dan Edisi 2, Nomor 2 Tahun 2011. Karyasa, I.W., N.M. Vivi Oviantari dan I K. Artawan. 2010b. Pengembangan Teknologi Pembuatan Bata Merah Unggul dan Tahan Lumut Berbantukan Pigmen Anorganik Alami dan Silika Abu Sekam Padi, Tahap Implementasi di Sentra Industri. Laporan Penelitiah Hibah Bersaing. DP2M DIKTI. Kemendiknas. HAKI in preparation. Kim, K. S. and H. C. Choi, 1998. Characteristics of Adsorption of Rice-Hull Activated Carbon, Wat. Sci. Tech., 38[4-5].
37
Nizami, M. S., 1993. Studien on Synthesis of Wollastonite from Rice Husk Ash and Limestone, Doctor Thesis, Lahore: University of Punjab. Padmayoga, I.W.A. 2007. Sintesis dan Identifikasi Zeolit Na-A Berbahan Baku Abu Sekam padi Sebagai Sumber Silika. Skripsi. Singaraja: Jurusan Pendidikan Kimia, Undiksha. Panpa, W., P. Sujaridworakul and S. Jinawath, 2005. Synthesis of ZSM-5 Zeolite from Rice Husk Ash. Proceeding of the First Workshop on the Utilization of Rice Husk and Rice Husk Silica, September 19, 2005. Chulalangkorn University Thailand. Rahman, A. and F. L. Riley, 1989. The Control of Morphology in Silicon Nitride Powder prepared from Rice Husk, J. Eur. Ceram. Soc., 5, 11-22 Real, C., M. D. Alcala and J. M. Criado. 1996.Preparation of Silica from Rice Husks, J. Am. Ceram. Soc., 79[8], 2012-16. Singh, S. K., B. C. Mohanty and S. Basu (2002) Bull. Mater. Sci., 25 (6), 561-563. Schmidt, H. K. 2001. Das Sol-Gel Verfahren, Chemie in Unserer Zeit, 3, 176-184. Thomson, J.J. 1896. Wesmorland Slate; Their Geology, Chemistry, and Architecture Value. London: Spottiswoode & CO. Thundaij, N. and A.Nuntiya, 2008. Preparation of Nanosilica Powder from Rice Husk Ash by Precipitation Method, Chiang Mai J. Sci. 35(1): 206-211 Tjokrodimuljo, K.1996. Teknologi Beton. Yogyakarta: Naviri Underwood, N. N. and A. Earnshaw. 2003. Chemistry of the Elements, Second Edition, Elsevier, Ltd., Amsterdam. Wada, S., W. Mosungnoen, K. Hemachandra and H. Jarunworaluck. 2005. Survey of the Research on the Utilization of Rice Husk and Rice Husk Silica. Proceeding of the First Workshop on the Utilization of Rice Husk and Rice Husk Silica, September 19, 2005. Chulalangkorn University Thailand. Wibowo, M. T. 2007. Pengaruh Penambahan Trass Muria terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik dan Serapan Air pada Mortar. Skripsi. Semarang: UNNES.
38
LAMPIRAN
39
Lampiran 1. Hasil Pemeriksaan Kualitas Pasir Perhitungan kandungan lumpur pada pasir adalah sebagai berikut. G1 = 100,4 gram G2 = 96,2 gram = (100,4 - 96,2)/100,4 = 4,2% Keterangan: G1 = Berat pasir kering sebelum dicuci G2 = Berat pasir kering setelah dicuci
Tabel 1. Hasil Pemeriksaan Gradasi Ukuran Partikel Pasir Dibandingkan dengan SNI Diameter Hasil lubang pemeriksaan ayakan Daerah 1 (mm) 10 100 100 4,8 90-100 99,5 2,4 60-95 78,6 1,2 60-75 61,4 0,6 15-34 45,8 0,3 5-20 30,8 0,15 0-10 17,6 Keterangan Daerah 1 : Pasir kasar Daerah 2 : Pasir agak kasar Daerah 3 : Pasir agak halus Daerah 4 : Pasir halus
SNI Daerah 2
Daerah 3
Daerah 4
100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10
100 90-100 85-100 75-100 60-79 12-40 0-10
100 95-100 95-100 95-100 80-100 15-50 0-15
Prosentase butiran lolos saringan (%)
100 90 80 70
hasil pemeriksaan Batas atas SNI Daerah 1 Batas bawah SNI Daerah 1 Batas atas SNI Daerah 2 Batas bawah SNI Daerah 2 Batas atas SNI Daerah 3 Batas bawah SNI Daerah 3 Batas atas SNI Daerah 4 Batas bawah SNI Daerah 4
60 50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
Diameter lubang ayakan (mm)
7
8
9
10
Lampiran 2 Data Porositas Benda Uji Kelompok Benda Uji CB1 BK (g)
Benda Uji CB1-1 CB1-2 CB1-3 CB1-4 CB1-5 Rerata Kelompok Benda Uji CB2 Benda Uji CB2-1 CB2-2 CB2-3 CB2-4 CB2-5 Rerata Kelompok Benda Uji CB3 Benda Uji CB3-1 CB3-2 CB3-3 CB3-4 CB3-5 Rerata Kelompok Benda Uji CB4 Benda Uji CB4-1 CB4-2 CB4-3 CB4-4 CB4-5 Rerata Kelompok Benda Uji CB5 Benda Uji CB5-1 CB5-2 CB5-3 CB5-4 CB5-5 Rerata
BB (g)
Porositas (%)
504 505 503 500 503 503,0
565 565 564 564 565 564,6
10,8 10,6 10,8 11,3 11,0 10,9
BK (g) 506 505 506 508 503 505,6
BB (g) 535 532 534 534 535 534,0
Porositas (%) 5,4 5,1 5,2 4,9 6,0 5,3
BK (g) 501 505 505 508 503 504,4
BB (g) 545 545 544 544 545 544,6
Porositas (%) 8,1 7,3 7,2 6,6 7,7 7,4
BK (g) 504 505 503 503 503 503,6
BB (g) 546 547 550 551 548 548,4
Porositas (%) 7,7 7,7 8,5 8,7 8,2 8,2
BK (g) 504 505 503 505 503 504,0
BB (g) 545 545 544 544 545 544,6
Porositas (%) 7,5 7,3 7,5 7,2 7,7 7,5
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB1 =
1,9 0,5 11,0
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB2 =
1,8 1,2 0,4
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB3 =
2,6 0,5 0,6
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB4 =
0,9 2,1 0,5
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB5 =
1,0 0,5 0,2
Rerata Porositas 5 Benda Uji
Kelompok Benda Uji CB1 CB2 CB3 CB4 CB5
Porositas 10,9 5,3 7,4 8,2 7,5
Standar Deviasi 0,3 0,4 0,6 0,5 0,2
12
Porositas (%)
10
8
6
4
2
0
CB1
CB2
CB3
CB4
Kelompok Benda Uji
CB5
Lampiran 3 Data Kuat Tekan Benda Uji Pengujian Komposisi CB
Klp. Benda Uji CB1 CB2 CB3 CB4 CB5
1 500 520 400 380 340
Kuat Tekan (Kg/cm2) untuk Pengujian CB benda uji 2 3 4 5 Rerata 480 496 488 500 492,8 528 520 540 540 529,6 380 380 400 420 396 380 392 380 340 374,4 300 320 340 320 324
STDV 8,671793 10,03992 16,7332 19,91984 16,7332
Lampiran 4. Pengujian Porositas Batako Interlocking Kelompok Benda UjiBI1 BB (g) 540 541 540 541 545 541,4
Porositas (%) 6,5 6,7 5,9 6,5 7,5 6,6
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-BI1 =
1,5 2,1 0,7
Rerata
BK (g) 505 505 508 506 504 505,6
BB (g) 540 542 544 544 545 543,0
Porositas (%) 6,3 6,1 6,4 6,6 6,4 6,4
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-BI2 =
1,5 2,0 0,2
Rerata
BK (g) 506 509 509 508 510 508,4
BB (g) 540 545 540 544 542 542,2
Porositas (%) 6,5 7,2 6,5 6,6 7,2 6,8
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-BI3 =
1,8 2,3 0,4
Rerata
BK (g) 505 506 505 508 503 505,4
BB (g) 548 560 555 555 552 554,0
Porositas (%) 8,0 9,6 9,9 9,4 8,9 9,2
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-CB2 =
2,2 4,4 0,7
Rerata
BK (g) 504 506 500 503 503 503,2
BB (g) 560 555 564 564 565 561,6
Porositas (%) 10,4 9,0 10,8 10,5 11,5 10,4
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-BI5 =
2,1 4,2 0,9
Rerata
BK (g) 502 505 503 505 500 503,0
BK (g) 500 505 503
BB (g) 535 538 540
Porositas (%) 6,5 6,1 6,9
Standar Deviasi Data STDEV BK = STDEV BB = STDEV P-BIK=
2,0 3,5 0,4
Benda Uji BI1-1 BI1-2 BI1-3 BI1-4 BI1-5 Kelompok Benda Uji BI2 Benda Uji BI2-1 BI2-2 BI2-3 BI2-4 BI2-5 Kelompok Benda Uji BI3 Benda Uji BI3-1 BI3-2 BI3-3 BI3-4 BI3-5 Kelompok Benda Uji BI4 Benda Uji BI4-1 BI4-2 BI4-3 BI4-4 BI4-5 Kelompok Benda Uji BI5 Benda Uji BI5-1 BI5-2 BI5-3 BI5-4 BI5-5 Kelompok Benda Uji BIK (KONTROL) Benda Uji BIK-1 BIK-2 BIK-3
BIK-4 BIK-5 Rerata
505 503 503,2
Kelompok Benda Uji BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BIK
544 542 539,8
Porositas 6,6 6,4 6,8 9,2 10,4 6,8
12
10
Porositas (%)
8
6
4
2
0 1 BI1
2 BI2
3 BI3
4 BI4
Kelompok benda uji BI
5 BI5
BI-K 6
7,2 7,2 6,8 Standar Deviasi 0,7 0,2 0,4 0,7 0,9 0,4
Lampiran 5 Data Kuat Tekan Benda Uji Pengujian Bata Interlocking
Klp. Benda Uji BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI-K
1 535 525 395 380 340 385
Kuat Tekan (Kg/cm2) untuk Pengujian CB benda uji 2 3 4 528 547 527 540 537 535 400 392 395 380 382 380 310 320 340 402 382 395
5 538 532 385 350 325 380
Rerata 535 533,8 393,4 374,4 327 388,8
STDV 8,154753 5,718391 5,504544 13,66748 13,0384 9,364828
Lampiran 6 Foto-foto Penelitian
Benda Uji CB Kontrol (sampel)
Benda Uji CB Eksperimen (sampel)
Alat cetak batako interlock
Cetakan batako interlock
Batako interlocking Kontrol (sample)
Batako interlocking Experimen (sample)
DRAFT
USUL PROGRAM IPTEKS BAGI MASYARAKAT (IbM)
IbM UKM Batu Pipih dan Batako Interlocking
Oleh:
Dr.rer.nat. I Wayan Karyasa, M.Sc. NIP. 196912311994031012 (Ketua) A (Anggota) B (Anggota)
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Ganesha 2012
IbM IbM UKM Batu Pipih dan Batako Interlocking
A. Analisis Situasi UKM Suka Alam yang terletak di sebelah timur Pura Ponjok Batu, tepatnya di Dusun Alassari, desa Pacung, Kecamatan Tejakula telah lama eksis dengan usaha pemotongan batu pipih. Menurut penuturan pemiliknya, Made Edi Adnyana, usaha yang digelutinya merupakan usaha keluarga secara turun temurun. Sepintas memang tidak ada permasalahan apapun berkaitan dengan pengelolaan usaha maupun kebutuhan teknologi. Tetapi, dengan berkembangnya kebutuhan konsumen yang menginginkan produk potongan batu pipih yang bervariasi sesuai peruntukannya menyebabkan banyak bagian batu pipih yang terbuang percuma. Sisa-sisa potongan batu pipih tersebut menumpuk dan bahkan menggunung sebagai limbah. Padahal, para pengangkut batu pipih bersusah payah mengangkut dari tepi bukit atau jurang bukit berjalan menyusuri keterjalan bukit berbatu. Belum lagi masalah bahaya yang selalu mengancam karena batu pipih ini sangat tajam dan mudah belah pipih. Pemanfaatan limbah pemotongan batu pipih tersebut menjadi produk yang memberi nilai tambah tinggi memerlukan kajian dan pengembangan teknologi tepat guna. Hasil penelitian terhadap batu pipih Tejakula (Karyasa, dkk, 2008) menunjukkan bahwa batu pipih kaya akan mineral yang mengandung besi, silikon, aluminium, kalsium, seng, mangan dan logamlogam lainnya. Material yang mengandung unsur-unsur seperti tersebut sangat cocok dikembangkan sebagai material perekat atau yang dikenal sebagai cementious binder (CB). Untuk membuat
CB diperlukan tambahan silika
amorphous dan pengaya lainnya seperti kalsium oksida. Silika amorphous dapat diperoleh dengan mudah dan murah dari pembakaran sekam padi. Padi merupakan tanaman yang paling utama di sebagian besar belahan bumi karena beras merupakan salah satu makanan pokok. Produksi padi dunia diperkirakan sekitar 550.000.000 ton/tahun (Wada, et.al, 2005). Selain jerami, limbah utama pertanian padi adalah sekam padi yang diperkirakan sekitar 100.000.000 ton/tahun sedangkan Indonesia menghasilkan sekam padi sekitar
1
13.000.000 ton/tahun (Balipost, 2003). Sekam padi merupakan limbah pertanian yang kaya silikon dan jika dibakar mampu menghasilkan silika (SiO2) 10 – 15 % b/b (Real, et.al, 1996; Conradt, et.al, 1992). Sekam padi yang diambil dari daerah Baturiti Tabanan menghasilkan silika 20,6% b/b (Karyasa dan Walter, 2004). Silika yang dihasilkan dari abu sekam padi berupa bubuk putih dengan kemurnian 94-96 % b/b dengan pengotor K2O, Na2O dan Fe2O3. Pengotor tersebut dapat dengan mudah dilarutkan dengan asam-asam mineral sehingga diperoleh silika amorp yang reaktif dengan kemurnian sampai 99 % b/b (Real, et.al, 1996). Berdasarkan kajian di atas, pembuatan CB dari limbah batu pipih dan silika abu sekam padi merupakan hal yang sangat strategis. Di sisi lain, sampai saat ini usaha pencetakan pasir ditambah semen sebagai batako banyak dilakukan masyarakat sebagai usaha mikro sampai usaha kecil dan menengah. Dengan semakin mahalnya harga semen, maka biaya produksi semakin tinggi dan kualitas produksi menjadi goyah untuk dipermainkan untuk menutup biaya produksi. Material baru pengganti semen dengan harga yang lebih murah sangat perlu dikembangkan. Apalagi material baru tersebut mampu meningkatkan kualitas batako. Memperhatikan kandungan kimiawi bubuk batu pipih Tejakula yang kaya dengan besi dan unsur-unsur logam lainnya, kalau ditambah dengan bahan pengisi (silika) dan pengaya (kalsium oksida) diduga mampu menghasilkan batako dengan biaya produksi yang relatif lebih murah dari cara pembuatan batako konvensional. Disamping itu, pengembangan teknologi batako dari sisi desain sehingga menghasilkan batako yang lebih efektif dalam memanfaatkan semen (baik sebagai binder maupun sebagai mortar perekat batako pada kontruksi bangunan sangat diperlukan. Ide bentuk batako yang mudah saling mengkait seperti halnya permainan anak-anak ”lego” yang selanjutnya disebut batako interlocking (BI) adalah adopsi dari bata merah non bakar ”lego-like” yang merupakan salah satu pengembangan produk dari usaha pigmen anorganik alami batu merah Tajun dalam Program Ipteks bagi Inovasi dan Kreativitas Kampus (IbIKK) Undiksha tahun 2010-2012 (Karyasa, dkk., 2010). Keunggulan batako lego-like ini adalah irit dengan penggunaan mortar, designable, dan diprediksi dari sisi kontruksi cocok untuk wilayah yang rawan gempa.
2
Penelitian pengembangan CB dari bahan-bahan yang mudah diperoleh (limbah batu pipih dan sekam padi) sebagai pengganti semen, yang dipadukan dengan dan pengembangan batako interlocking (BI) telah berhasil menyusun sebuah rancang bangun teknologi tepat guna yang tidak saja memberikan nilai tambah terhadap limbah tetapi juga ramah lingkungan. Nilai tambah yang dimaksud adalah (1) dihasilkannya produk CB dari limbah pemotongan batu pipih dan sekam padi; (2) dihasilkannya produk samping berupa asap cair (liquid smoke) dari pendinginan asap pembakaran sekam padi untuk meghasilkan silika amorp abu sekam padi; dan (3) dihasilkannya batako interlocking yang lebih irit dalam penggunaan semen untuk mortar pengikat.
B. Permasalahan Mitra Mitra dari program IbM ini adalah UKM Suka Alam dan UKM Batako di Desa Pacung. Kedua UKM tersebut mempunyai permasalahan berbeda namun terkait satu sama lainnya seperti dijelaskan dalam dua paragraf berikut. Permasalahan utama dari UKM Suka Alam adalah banyaknya tumpukan sisa pemotongan batu pipih. Hampir 60% batu pipih yang digali dan dibawa dari perbukitan di sekitarnya terbuang dan menumpuk karena hanya sekitar 40% dapat dipergunakan sesuai peruntukannya (dibuat potongan persegi sesuai ukuranukuran yang diminta pasar). Tumpukan sisa batu pipih ini selain mengganggu lingkungan dan kenyamanan para pekerja di lokasi pengolahan batu pipih karena sangat berbahaya jika tertimpa olehnya (karena tajam), tetapi juga untuk membuang atau memindahkannya ke tempat lain membutuhkan biaya yang cukup besar. Diperlukan teknologi yang tepat agar sisa batu pipih tersebut dapat diolah dan dijadikan produk yang lebih ekonomis. Permasalahan terkait yang dialami oleh UKM Suka Alam adalah perlunya usaha sampingan selain usaha pemotongan batu pipih jika pesanan potongan batu pipih sepi, hal ini dari tahun ke tahun ada fluktuasi terhadap kelancaran pemasaran potongan batu pipih. Usaha untuk mengolah limbah pemotongan batu pipih menjadi produk yang mampu memberi nilai
tambah
dan
menguntungkan
sangat
dibutuhkan
untuk
menjaga
keberlangsungan hidup dan menambah pendapatan UKM Suka Alam.
3
Permasalahan utama yang dihadapi UKM Batako di Desa Pacung adalah masalah kualitas dan kuantitas produk yang kalah bersaing dengan usaha batako di tempat lain. Hal ini sangat berkaitan dengan teknologi produksi yang diterapkan. UKM ini masih menggunakan alat cetak batako manual sehingga kualitas batako yang dihasilkan kurang dan jumlah batako yang berhasil dicetak per hari sangat terbatas, tidak mampu memenuhi target produksi sesuai pesanan. Padahal, harga bahan baku pasir termasuk sedang, karena jarak angkut pasir dari lokasi penambangan di Kecamatan Kubu Karangasem tidak jauh dari lokasi Desa Pacung. Masalah lainnya adalah harga semen yang semakin hari semakin meninggi. Kualitas batako sangat tergantung dari harga semen, karena harga produk yang sulit berkembang, sementara haarga produksi (terutama harga semen) tidak dapat mengimbangi. Desain produk batako yang dihasilkan juga merupakan titik lemah UKM ini karena desain produk batako yang dicetak manual tersebut tidak berbeda dari batako yang diproduksi UKM lainnya. Intermediasi teknologi untuk meningkatkan kualitas batako dan kuantitas produksi dengan tampa meningkatkan biaya produksi yang tinggi sangat diharapkan oleh UKM ini.
C. Solusi yang Ditawarkan Solusi yang disepakati oleh mitra untuk dipecahkan bersama-sama adalah masalah teknologi produksi, manajemen usaha dan pemasaran produk. Pemecahan masalah yang disepakati adalah intermediasi teknologi yaitu berupa pengenalan teknologi tepat guna, uji terap teknologi tersebut, pendampingan produksi dengan menggunakan teknologi yang diintermediasi, pendampingan manajemen usaha dan pemasaran. Pekerjaan bersama yang akan dilakukan di UKM Suka Alam adalah (1) pengenalan teknologi CB dari limbah batu pipih; (2) uji terap pembuatan CB dengan (a) menggiling limbah batu pipih untuk membuat bubuk batu pipih super halus, (b) blending campuran bubuk batu pipih dengan bubuk batu gamping dan bubuk superhalus silika abu sekam padi; (3) pendampingan produksi CB dan pemanfaatannya sebagai perekat (binder) pembuatan barang-barang kerajinan
4
(seperti pot) dari bilahan batu pipih; dan (4) pendampingan manajemen usaha dan pemasaran produk-produk yang dihasilkan UKM Suka Alam. Pekerjaan yang disepakati untuk dikerjakan selama berlangsungnya IbM ini di UKM Batako Desa Pacung adalah (1) pengenalan teknologi batako interlocking (BI) yang menggunakan CB dari limbah batu pipih; (2) uji terap pembuatan BI secara (a) manual, dan (b) mesin cetak hidraulik; (3) pendampingan produksi BI dan pengembangannya dalam memproduksi produk sejenis yaitu paving block interlocking; dan (4) pendampingan manajemen usaha dan pemasaran produk-produk yang dihasilkan UKM Batako Desa Pacung. Gambaran teknologi yang akan diintermediaasi adalah sebagai berikut. Sekam padi UKM SUKA ALAM
(2)
Liquid smoke
(1) Abu sekam hitam
Batu pipih
(3)
(4)
RHA-UFAS CaO
Bubuk batu pipih
(5) Uji Mutu Produk, Pengkemasan, Pemasaran
Produksi CB Manajemen (6) Manajemen Usaha
Produksi Batako Interlocking dan Paving Interlocking
(7)
Uji Mutu Produk, Pemasaran Produk
UMK BATAKO DESA PACUNG
Gambar 1. Gambaran Intermediasi Teknologi CB dan BI
5
D. Target Luaran Luaran yang ditargetkan dalam kegiatan program Ipteks bagi Masyarakat ini adalah sebagai berikut: (1) Produk CB yang diproduksi oleh UMK Suka Alam dan produk BI yang diproduksi oleh UKM Batako Desa Pacung. Produk-produk ini mampu bersaing di pasar. (2) Paket teknologi CB-BI yang telah disempurnakan melalui uji terap dan dapat diterapkan di tempat lain nantinya. (3) Sebuah video media promosi yang berisi kegitan-kegiatan intermediasi teknologi UKM dengan pendekatan teknopreneurship. (4) Sebuah publikasi ilmiah dan atau sebuah usulan HAKI mengenai teknologi proses produksi CB-BI yang ramah lingkungan.
E. Kelayakan PT Tim pelaksana kegiatan diketuai oleh seorang yang membidangi kimia material anorganik. Ketua tim banyak terlibat dalam kegiatan-kegiatan penelitian dan pengabdian kepada masyarakat terkait dengan ilmu dan teknologi material padatan, utamanya material untuk konstruksi bangunan.. Ketua dan kedua anggota tim secara bersama-sama sedang terlibat dalam pendampingan program usaha garam rakyat di daerah Gerokgak bersama Lembaga Ekonomi Kerakyatan (Lentera) Buleleng dan Dinas Kelautan dan Perikanan Buleleng dan kegiatan lainnya yang berkaitan dengan teknopreneurship dan pendampingan teknologi pada UKM-UKM. Kegiatan yang akan dilaksanakan tahun 2013 ini dirancang dalam 10 (sepuluh) bulan dari bulan Maret hingga Desember dengan rincian jadwal kegiatan sebagai berikut. Tabel 1. Jadwal Kegiatan Kegiatan
Bulan Mar
Apr
Mei
Juni
Juli
Ags
Sept
Okt
Nop
Des
1. Persiapan 1.1 Penjajagan dan perijinan
6
1.2 Penyiapan peralatan dan bahan-bahan 2. Rapat kerja tim dan mitra 3. Perancangan intermediasi teknologi 4. Pelaksanaan intermediasi teknologi CB di UKM Suka Alam 5. Pelaksanaan intermediasi teknologi BI di UKM Batako 5. Uji mutu produk 6. Pengkemasan produk 7. Pendampingan mitra dalam perbaikan manajemen produksi, pengkemasan produk dan manajemen pemasaran 8. Monitoring dan evaluasi 9. Pendokumentasian dan Publikasi 10. Pembuatan laporan
F. Biaya Pekerjaan Komponen anggaran biaya pekerjaan disusun perkomponen sebagai berikut. Tabel 2. Usulan Biaya Pekerjaan per Komponen No
Komponen Biaya
Jumlah (Rp.)
1.
Honorarium
15.000.000,00
2.
Bahan Habis
10.000.000,00
3.
Peralatan
15.000.000,00
3.
Perjalanan
5.200.000,00
4.
Lain-lain: administrasi, seminar, monev-in,
4.800.000,00
publikasi dan laporan Total Biaya Pekerjaan
50.000.000,00
7
Lampiran-lampiran Lampiran 1
Biodata Ketua dan Anggota Tim Pengusul
Lampiran 2
Gambaran Ipteks yang akan ditransfer kepada mitra
Lampiran 3
Peta Lokasi Wilayah Mitra
Lampiran 4
Surat Pernyataan Kesediaan Bekerjasama dari mitra IbM
8
lr' KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
fffiqt
PERPUSTAKAAN
\ffi1
Alamat: Jalan Udayana, Singarqa
rerp
(03
62"ff*Jhgt
- Bali Po s 8 1 1 1 6
ff),?Tit^.To'
SURAT KETERANGAN WAJIB SIMPAN KARYA ILMIAH Nomor :
Yang bertanda tangan
113
8AlN48.16lPLl20l4
di bawah ini Kepala UPT.
Perpustakaan Universitas Pendidikan
Ganesha (Undiksha) menerangkan dengan sebenarnya bahwa memang benar Karya llmiah yang diserahkan ke Perpustakaan Pusat Undiksha yaitu: Jenis Karya
Ilmiah
Judul
: Laporan Penelitian : Pengembangan Cementious Binder Dari Limbah Batu Pipih, Silika
Abu Sekam Padi dan Batu Gamping Serta Pemanfaatannya Dalam Pembuatan Batako Interlocking.
Yang dipergunakan untuk
p en
gusul an kenaikan p angkatIj abatan
o I eh :
Nama
: Dr. rer. nat. I Wayan Karyasa, S.Pd.,M.Sc.
NIP
: 19691231 199403 1 012
Jurusan/Fakultas
: Pendidikan Kimia/MIPA
Telah tersimpan dengan baik di Perpustakaan Pusat Undiksha.
Demikian surat keterangan ini dibuat agar dapat dipergunakan sebagaimana mestinnya.
Singaraj a, 2l Aprll 2014 An. Kepala Perpustakaan iversitas Pendidikan Ganesha
Wihardika Griadhi, SH.,M.Si 208032001 12
t 001
