Pemanfaatan Abu Jerami Sebagai Pencampur Semen Pada Pembuatan

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 biasa-
nya 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
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.Universitas Sumatera Utara2.2 Material Pembentuk Mortar2.2.1 Semen Portland ( Portland Cement )Material semen adalah material yang memilik sifat adhesif ( adhesive) dankohesif (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 pembakarankapur ( klin), kemudian dihancurkan menjadi tepung. Semen hidrolik biasa yangdipakai untuk mortar dinamakan semen portland ( portland cement).
(Edward Nawy G, l998)
penemu semen yang pertama kali yaitu sebagai berikut:pozzolan semen dicampur dengan batu kapur (limestone) yang banyak
mengandung material tanah liat.
memanaskan campuran butir-butir halus tanah liat dan batuan kapur keras
dalam tungku pembakaran, sampai CO2 hasil pembakaran tersebut keluar
dari campuran.
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
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
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 (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan
Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebutdibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk klinker. Klinkerkemudian
Kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi. Proses kimiawi iniberupa 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
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 1/2,15.2.2.1.1 Jenis-Jenis Semen Portland
Berdasarkan komposisi kimianya, semen portland dapat dibedakan atas
beberapa jenis, seperti pada tabel 2.2.1.1Universitas Sumatera UtaraTabel 2.2.1.1 Jenis-jenis semen Portland berdasarkan komposisi kimianya(%)
Tipe
Semen
C3S
C2S C3A C4AF CaSO4
CAO
bebas
MgO
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
0,7-2,3Sumber : 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. Seca-ra 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. BiasanyaUniversitas 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 diba-
wah 70 kal yaitu 28 hari (ASTM).Memberikan kalor hidrasi minimum seperti
semen untuk pekerjaan bendungan. Kegunaannya yaitu digunakan pada struktur-
struktur 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 C3A minimum untuk memperbesar ketaha-
nan terhadap sulfat. Biasanya dipakai untuk pekerjaan beton dalam tanah yang
mengandung banyak sulfat dan yang berhubungan dengan air tanah dan pelapisan
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 C3A 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 C4AF cukup besar
dari semen, kontribusi terhadap sifat-sifat beton tidak ada. Senyawa C4AF
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
Nama
Fraksi berat (%)
Tricalcium Silicate
3 CaO . SiO2
C3S
55
Dicalcium Silicate
2 CaO . SiO2
C2S
20Universitas Sumatera Utara
Tricalcium Aluminate 3 CaO . Al2O3
C3A
10
Tetracalcium Aluminate 4 CaO . Al2O3. Fe2O3
C4AF
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.SemenPadang
Senyawa
Kadar (%)
SiO2
21,94
Al2O3
5,46
Fe2O3
3,43
CaO
65,07
MgO
0,78
SO3
1,70
Hilang pijar
1,32Sumber: Biro jaminan kualitas dan pengembanganproduk PT.Semen Padang2.2.1.3 Hidrasi dari Semen
Semen Portland merupakan campuran silikat kalsium, aluminat kalsium
dan dapat berhidrasi bila diberi air.
• Ca3Al2O6+ 6H 2O → Ca 3Al 2(OH)12
• Ca 2SiO4 + xH2O
→ Ca2SiO4 . xH2O
• Ca3SiO5 + (x+1) H2O → 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 Utara2.2.2 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.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 pengerjaanUniversitas Sumatera Utara
mortar. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat
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
Bahan terlarut
Bahan organic
Minyak
2% berat semen
Sulfat ( SO3 )
Chlor ( Cl )
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 padaUniversitas 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
Tabel 2.2.4.1 komposisi kimiawi jerami padi
Komponen
Kandungan (%)
Kadar air
Protein kasar
Lemak
Serat kasar
Abu
Karbohidrat kasar
9,02
3,03
1,18
35,68
17,71
33,71Menurut DTC-IPB
Karbohidrat (zat arang)
Hydrogen
Oksigen
Silikat (SiO2)
1,33
1,54
33,64
16,98Universitas 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 %
Tabel 2.2.4.2.1 komposisi pada abu jerami padi
Kimia
Berat dalam persen
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO4
CaO bebas
Na2O
94,5
3-5
0,10-0,50
0,25
0,23
1,13
0,10-0,50
0,78Universitas Sumatera Utara