TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mortar Menurut beberapa sumber pengertian mortar adalah sebagai berikut: 1. Mirriam Webster Dictionary. Mortar adalah bahan bangunan lentur (seperti campuran semen, kapur atau gipsum dengan pasir & air) yang dapat mengeras dan bahan tersebut biasanya digunakan pada pekerjaan batu atau pekerjaan plesteran. 2. Kamus Inggris – Indonesia Hasan Shaddily & John M. Echol. Mortar adalah adukan semen. 3. Secara umum mortar adalah bahan bangunan berupa adukan semen yang biasa digunakan dalam pekerjaan tukang batu yaitu sebagai plesteran. Adukan semen secara umum digunakan sebagai bahan untuk pekerjaan membentuk unsur penutup bangunan seperti pada dinding & lantai yang bukan merupakan elemen struktur bangunan. (http:// www.google.co.id) Mortar digolongkan menurut penggunaannya, misalnya untuk sambungan, tembok, tahan air, tahan api dan seterusnya. Mortar untuk sambungan digunakan untuk menyambung bata, batu dan blok beton. Perbandingan semen dan pasir adalah 1 : 2,75. Menurut sifatnya plesteran dibedakan menjadi 3 macam yaitu: 1. Plesteran kasar. Digunakan untuk melapisi permukaan baru bata atau pasangan batu belah yang tidak terlihat dari luar, misalnya tembok yang diatas rangka plafon. 2. Plesteran setengah halus atau setengah kasar. Digunakan untuk permukaan lantai gudang, lantai lapangan olah raga, lantai teras, lantai kamar mandi dan sebagainya. 3. Plesteran halus. Digunakan sebagai pelapis tembok-tembok rumah, dalam hal ini langsung berhubungan dengan keindahan dan kerapian pandangan. ( Daryanto, 1994 )
Universitas Sumatera Utara
2.2 Material Pembentuk Mortar 2.2.1 Semen Portland ( Portland Cement ) Material semen adalah material yang memilik sifat adhesif ( adhesive ) dan kohesif (cohesive) yang memungkinkan untuk mengikat fragmen-fragmen mineral/agregat-agregat menjadi suatu masa yang padat mempunyai kekuatan. Semen yang mengeras dengan adanya air yang dinamakan dengan semen hidraulis ( hidraulic cement ). Semen jenis ini terdiri dari silikat dan lime yang terbuat dari batu kapur dan tanah liat yang digerinda, dicampur, dibakar dalam pembakaran kapur ( klin ), kemudian dihancurkan menjadi tepung. Semen hidrolik biasa yang dipakai untuk mortar dinamakan semen portland ( portland cement ). (Edward Nawy G, l998) Dalam buku Portland Cement Association (1975), diuraikan nama-nama penemu semen yang pertama kali yaitu sebagai berikut: •
John Smeaton (1756), bahwa mortar/beton yang baik diperoleh jika pozzolan semen dicampur dengan batu kapur (limestone) yang banyak mengandung material tanah liat.
•
Joseph Aspdin (1824), Pembuatan semen portland dengan jalan memanaskan campuran butir-butir halus tanah liat dan batuan kapur keras dalam tungku pembakaran, sampai CO2 hasil pembakaran tersebut keluar dari campuran.
•
Issac Johnson (1845), memperbaiki cara Joseph Aspdin dengan jalan membakar campuran tanah liat dengan kapur sampai mengklinker sehingga reaksi yang diperlukan untuk membentuk tingkatan material semen terjadi.
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam
pekerjaan
beton.
Menurut
ASTM
C-150,1985,
semen
portland
didefinisikan sebagai semen hidraulik yang dihasilkan dengan menggiling kliner yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.
Universitas Sumatera Utara
Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standart Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standart tersebut. Fungsi utama semen adalah sebagai perekat.Bahan-bahan semen terdiri dari batu kapur (gamping) yang mengandung senyawa: Calsium Oksida (CaO), lempung atau tanah liat (clay) adalah bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida (SiO2), Aluminium Oksida (Al2 O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk klinker. Klinker kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum). (Abdul Rais,2007) Kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi. Proses kimiawi ini berupa rekristalisasi dalam bentuk interlocking-crystals (ikatan kristal) sehingga membentuk gel semen yang akan mempunyai kekuatan tekan yang tinggi apabila mengeras. Jika semen portland dicampur dengan air, maka komponen kapur dilepaskan dari senyawa. Banyaknya kapur dilepaskan ini sekitar 20% dari berat semen. ( Tri Mulyono, 2003 ) Mutu semen yang baik yaitu bila dicampur dengan air semakin lama semakin mengeras atau membatu. Hidrolisa membutuhkan waktu yang lama (± 1 hari) terhadap semen dan air.
% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3 Hidrolisa =
_____________________________________
...................... (2-1)
% CaO + % MgO Angka hidrolisa ini berkisar antara < 1/1,5 ( lemah ) hingga > 1/2 ( keras sekali ). Dalam industri semen angka hidrolisa yang diharapkan 1/1,9 dan 1/2,15. ( SNI,1993 )
2.2.1.1 Jenis-Jenis Semen Portland Berdasarkan komposisi kimianya, semen portland dapat dibedakan atas beberapa jenis, seperti pada tabel 2.2.1.1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2.1.1 Jenis-jenis semen Portland berdasarkan komposisi kimianya (%) Tipe
C3S
C2S
C3A
C4AF
CaSO4
Semen
CAO
MgO
bebas
bebas
Tipe I
42-67
8-31
5-14
6-12
2,4-34
0-1,5
0,7-3,8
Tipe II
37-55
19-39
4-8
6-16
2,1-3,4 0,1-1,8
1,5-4,4
TipeIII
34-70
0-28
7-17
6-10
2,2-4,6 0,1-4,2
1,0-4,8
TipeIV
21-44
57-34
3-7
6-18
2,6-3,5 0-0,9
1,0-4,1
TipeV
35-54
24-49
1-5
6-15
2,4-3,9 0,1-0,6
0,7-2,3
Sumber : Sesuai dengan ASTM C150
Sifat dan manfaat untuk tipe semen portland adalah sebagai berikut: a. Semen Tipe I ( Semen penggunaan umum ) Sifat dari semen portland tipe I yaitu MgO dan SO3 hilang pada saat pembakaran. Kehalusan dan kekuatannya secara berturut-turut juga ditentukan. Secara umum mempunyai sifat-sifat umum dari semen. Digunakan secara luas sebagai semen untuk teknik sipil dan konstruksi arsitektur misalnya pembangunan jalan, bangunan beton bertulang, jembatan dan lain-lain.
b. Tipe II ( Semen pengeras pada panas sedang ) Semen Portland tipe II mempunyai C3S kurang dari 50% dan C3A kurang dari 8%. Kalor hidrasi 70 kal atau kurang (7 hari) dan 80 kal atau kurang (28 hari) pada kondisi sedang. Peningkatan dari kekuatan jangka panjang diinginkan. Secara umum dipakai untuk mencegah serangan sulfat dan lingkungan sistem drainase dengan kadar konsentrat tinggi didalam tanah.
c. Tipe III ( Semen berkekuatan tinggi awal ) Semen portland tipe III mengandung C3S maksimum. Kekuatan awal (1 hari dan 3 hari) diintensifkan, ditentukan untuk mempunyai kekuatan di atas 40 kg/cm² selama penekanan 1 hari dan di atas 90 kg/cm² selama penekanan 3 hari. Kegunaannya yaitu untuk menggantikan semen penggunaan umum untuk pekerjaan yang mendesak. Cocok untuk pekerjaan dimusim dingin. Biasanya
Universitas Sumatera Utara
dipakai untuk konstruksi bangunan, pekerjaan pembuatan jalan, dan produk semen.
d. Tipe IV ( Semen jenis rendah ) Pada semen Portland tipe IV, kalor hidrasi lebih rendah l0 kal dari pada semen pengeras pada panas sedang, ditentukan dibawah 60 kal (7hari) dan dibawah 70 kal yaitu 28 hari (ASTM).Memberikan kalor hidrasi minimum seperti semen untuk pekerjaan bendungan. Kegunaannya yaitu digunakan pada strukturstruktur dam dan bangunan masif. Dimana panas yang terjadi sewaktu hidrasi merupakan faktor penentu bagi kebutuhan beton/mortar.
e. Tipe V ( Semen tahan sulfat ) Semen portland tipe V mempunyai C3S dibawah 50% dan C3A dibawah 50% (ASTM). Diusahakan agar kadar C3 A minimum untuk memperbesar ketahanan terhadap sulfat. Biasanya dipakai untuk pekerjaan beton dalam tanah yang mengandung banyak sulfat dan yang berhubungan dengan air tanah dan pelapisan dari saluran air dalam terowongan. (Chu Kia Wang, 1993)
Kekuatan dari pasta semen-air yang telah mengeras nantinya akan menentukan kekuatan beton karena dengan agregat yang kuat, perpatahan terjadi diantara partikel pasir. Oleh karena itu, pada dasarnya jalanan masuk yang terbuat dari adukan semen dan air akan sama kuatnya dengan adukan semen, air dan agregat. Akan tetapi jika ditinjau dari segi biaya kurang menguntungkan. Oleh karena itu adukan semen-air dicampur dengan bahan agregat yang lebih kuat dan murah. ( Lawrence H.Van Vlack, l989 )
2.2.1.2 Komposisi kimia semen portland Semen portland yang mempunyai zat kapur kadar kapur yang berlebihan menyebabkan disintegrasi atau perpecahan setelah proses pengikatan terjadi. Kadar kapur yang banyak tetapi tidak berlebihan, cenderung memperlambat proses pengikatan oleh semen tetapi mempertinggi kuat tekan awal dari beton/
Universitas Sumatera Utara
mortar, bila kandungan kapurnya kurang menyebabkan peningkatan semen menjadi lunak. Komposisi kimia pada tabel 2.2.1 yang terdapat pada setiap jenis semen Portland mempunyai empat senyawa utama yaitu: 1. Trikalsium Silikat (C3S); senyawa ini dapat mengeras dalam beberapa jam dan disertai dengan pelepasan sejumlah energi panas. Kuantitas senyawa yang terbentuk selama proses pengikatan berlangsung mempengaruhi kekuatan beton dan umur awal pada 14 hari pertama. 2. Dikalsium Silikat (C2S); reaksi berlangsung sangat lambat dan disertai sdengan pelepasan sejumlah energi panas secara lambat. Senyawa berpengaruh terhadap perkembangan kekuatan beton dari umur 14 sampai seterusnya. Semen Portland yang mempunyai kandungan C2S yang cukup banyak ketahanan terhadap agresi kimia dan penyusutan kering relatif rendah dan memberikan kontribusi terhadap awet beton. 3. Trikalsium Aluminat (C3A); senyawa C3 A mengalami proses hidrasi dengan cepat dan disertai dengan pelepasan sejumlah energi panas. Senyawa ini mempengaruhi proses pengikatan awal tetapi kontribusinya terhadap kekuatan beton kecil. Dan kurang tahan terhadap agresi kimia dan paling berpeluang mengalami disintegrasi (perpecahan) oleh sulfat yang dikandung air tanah dan kecenderungan yang tinggi mengalami keretakan akibat perubahan volume. 4. Tetrakalsium Aluminate (C4AF); sekalipun proporsinya C4 AF cukup besar dari semen, kontribusi terhadap sifat-sifat beton tidak ada. Senyawa C4 AF dapat merubah reaksi kimia C2F menjadi C4AF. Reaksi kimia yang berlangsung pada saat gel dan kristal dari larutan semen dan air akan menimbulkan adhesi dan gaya tarik fisik satu dengan agregat secara perlahan-lahan saling mengikat beton/mortar. Tabel 2.2.1.2.1 Komposisi kimia pada semen Nama Senyawa
Rumus Kimia
Singkatan
Fraksi berat (%)
Nama Tricalcium Silicate
3 CaO . SiO2
C3S
55
Dicalcium Silicate
2 CaO . SiO2
C2S
20
Universitas Sumatera Utara
Tricalcium Aluminate
3 CaO . Al2O3
C3A
10
Tetracalcium Aluminate
4 CaO . Al2O3. Fe2O3
C4AF
8
Sebagai bahan pengikat material, semen memiliki peranan yang sangat penting dalam perencanaan kekuatan mortar/beton. Untuk Penelitian ini digunakan semen Portland Tipe I yang diproduksi oleh PT.Semen Padang, Sumatera Barat. Semen ini dibuat dengan standar ASTM C-150 untuk semen portland. Tabel 2.2.1.2.2 Komposisi Kimia Semen Portland Tipe I produksi PT.Semen Padang Senyawa
Kadar (%)
SiO2
21,94
Al2O3
5,46
Fe2O3
3,43
CaO
65,07
MgO
0,78
SO3
1,70
Hilang pijar
1,32
Sumber: Biro jaminan kualitas dan pengembangan produk PT.Semen Padang
2.2.1.3 Hidrasi dari Semen Semen Portland merupakan campuran silikat kalsium, aluminat kalsium dan dapat berhidrasi bila diberi air. →
•
Ca3Al2O6+ 6H 2O
•
Ca 2SiO4 + xH2O
•
Ca3SiO5 + (x+1) H2O →
→
Ca 3Al 2(OH)12 Ca2SiO4 . xH2O Ca2SiO4 . xH2O + Ca(OH)2
Pada reaksi, daya larut hidrasi berkurang dalam air dibanding dengan semen semula. Dan semen mengeras karena reaksi hidrasi kimia, dan reaksi hidrasi ini melepaskan panas. ( Lawrence H.Van Vlack, l989 )
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Agregat Halus Agregat halus adalah pengisi yang berupa pasir, agregat yang terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras. Butir-butir agregat halus harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh-pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan. ( Istimawan Dipohusodo,l999) Pasir umumnya terdapat disungai-sungai yang besar. Akan tetapi sebaiknya pasir yang digunakan untuk bahan-bahan bangunan dipilih yang memenuhi syarat. Syarat-syarat untuk pasir adalah sebagai berikut: 1. Butir-butir pasir harus berukuran antara (0,l5 mm dan 5 mm). 2. Harus keras, berbentuk tajam, dan tidak mudah hancur dengan pengaruh perubahan cuaca atau iklim. 3. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% (persentase berat dalam keadan kering). 4. Bila mengandung lumpur lebih dari 5% maka pasirnya harus dicuci. 5. Tidak boleh mengandung bahan organic, garam, minyak, dan sebagainya.
Pasir untuk pembuatan adukan harus memenuhi persyaratan diatas, selain pasir alam ( dari sungai atau galian dalam tanah) terdapat pula pasir buatan yang dihasilkan dari batu yang dihaluskan dengan mesin pemecah batu, dari terak dapur tinggi yang dipecah-pecah dengan suatu proses. Agregat dinilai dari tingkat kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi ikatan pada pasta semen, porositas dan penyerapan air dapat mempengaruhi daya tahan beton terhadap serangan alam dari luar dan ketahanan terhadap penyusuitan selama proses penyaringan agregat. (Daryanto, 1994)
2.2.3 Air Air yang dimaksud disini adalah air sebagai bahan pembantu dalam konstruksi bangunan meliputi kegunaannya dalam pembuatan dan perawatan mortar. Air diperlukan pada pembuatan mortar untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pengerjaan
Universitas Sumatera Utara
mortar. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat antara semen dan faktor air. Persyaratan Mutu Air menurut PUBI 1982, adalah sebagai berikut: 1. Air harus bersih 2. Tidak mengandung Lumpur,minyak dan benda terapung lainnya yang dapat dilihat secara visual dan tidak mengandung benda-benda tersuspensi lebih dari 2gr/l. 3. Tidak mengandung garam yang dapat larut dan dapat merusak beton/mortar. ( George Winter, l993) Tabel 2.2.3.1 Batas dan izin untuk campuran beton Batas yang diizinkan PH
4,5 – 8,5
Bahan Padat
2000 ppm
Bahan terlarut
2000 ppm
Bahan organic
2000 ppm
Minyak
2% berat semen
Sulfat ( SO3 )
10000 ppm
Chlor ( Cl )
10000 ppm
Sumber : Bahan & Praktek Beton, 1999 Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Oleh karena itu air sangat dibutuhkan dalam pelaksanaan bahan, tanpa air konstruksi bahan tidak akan terlaksana dengan sempurna.
2.2.4 PADI Menurut sejarahnya tanaman padi berasal dari benggala, sebelah utara. Padi termasukdalam genus Oryza L. Yang meliputi lebih kurang 25 spesies, tersebar didaerah tropis dan didaerah sub tropika seperti Asia, Afrika, Amerika, dan Australia. Padi yang sekarang ini merupakan persilangan antara Oryza officinalis dan Oryza sativa f. Spontanea. Kesuburan tanaman padi tergantung pada keadaan tanah . pada tanah kering kurang baik ditanami padi, sebab pada
Universitas Sumatera Utara
jenis tanah ini akar padi kurang menyebar. Tanaman padi terbagi atas beberapa bagian antara lain : akar, batang, daun, dan buah.
2.2.4.1 BATANG PADI Tanaman padi memiliki batang yang beruas-ruas. Panjang batang tergantung pada jenisnya. Padi yang berjanis unggul biasanya berbatang pendek dari pada jenis lokal, sedangkan jenis padi yang tumbuh ditanah rawa dapat lebih panjang lagi, yaitu 2meter. Biasanya setelah panen hasil padi, batang padi tidak dipergunakan lagi dan dibuang begitu saja sehingga menjadi kumpulan jerami padi yang tidak berguna lagi. Jerami tersebut kebanyakan terdiri dari batang padi, tetapi ada terdapat juga ujung daunnya. Setelah padi dipanen, bulir padi atau gabah dipisahkan dari jerami sehingga pembakaran perlu dilakukan (Nasya,1993)
Tabel 2.2.4.1 komposisi kimiawi jerami padi Komponen
Kandungan (%)
Menurut suharno (1979) Kadar air
9,02
Protein kasar
3,03
Lemak
1,18
Serat kasar
35,68
Abu
17,71
Karbohidrat kasar
33,71
Menurut DTC-IPB Karbohidrat (zat arang)
1,33
Hydrogen
1,54
Oksigen
33,64
Silikat (SiO2)
16,98
( Husin, 2003)
Universitas Sumatera Utara
Dengan komposisi kandungan kimia seperti itu jerami anatara lain dapat dimanfaatkan untuk : 1. Bahan baku industri kimia, terutama kandungan kimia furtural. 2. Bahan baku industri bahan bangunan, terutama kandungan silikat (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada semen portland, bahan isolasi dan campuran pada industri bata-merah. 3. Sumber energi panas karena kadar selulosanya cukup tinggi sehingga dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.
2.2.4.2 Abu Jerami Padi Pembuatan jerami dan briket arang jerami menghasilkan abu. Abu jerami padi berasal dari jerami yang digiling atau ditumbuk halus. Abu jerami padi dapat dimanfaatkan untuk abu gosok, bahan ameliorasi tanah asam dan bahan campuran dalam
pembuatan
semen
hidrolik
serta
dapat
dimanfaatkan
campuran
batako/mortar, beton, dan campuran batu bata press. Abu silika adalah kristalin yang halus dimana komposisi silika yang lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi. Penggunaan abu silika dalam campuran batako/mortar dan beton dimaksudkan untuk menghasilkan kekuatan yang tinggi. Abu silika berkinerja tinggi sehingga dapat menghasilkan kekuatan sekitar 30-70 Mpa untuk umur 28 hari berkisar antara 0-30 % (Mulyono, 2004). Tabel 2.2.4.2.1 komposisi pada abu jerami padi Kimia SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO4 CaO bebas Na2O
Berat dalam persen 94,5 3-5 0,10-0,50 0,25 0,23 1,13 0,10-0,50 0,78
(Husin, 2003)
Universitas Sumatera Utara
