Abu sekam padi dibuat dengan membakar sekam padi dalam tungku suhu terkontrol untuk mendapatkan bahan pozzolan dengan kandungan tinggi silika amorf dan jumlah minimum karbon yang tidak terbakar. Umumnya kondisi pembakaran optimum adalah 500 0C selama 2 jam (AL-Khalaf, M.N., dan Yousif, H.A., 1984). Sebuah pabrik penggilingan dilakukan penggilingan RHA untuk jangka waktu 15 jam untuk masing-masing 0,5 kg RHA.
RHA sebagai material tambahan campuran beton memiliki kemampuan untuk mengurangi kerusakan (cacat) dan segresi, dapat meningkatkan unjuk kerja secara signifikan (Mehta, P. K., 1983), hal ini terutama disebabkan oleh luas permukaan RHA yang besar di kisaran 50 sampai 60 m2/g (Mehta, P. K.,1992). Juga memberikan kontribusi terhadap kekuatan beton komposit pada usia awal 1 dan 3 hari, juga bertindak sebagai akselerator dalam membangun kekuatan. Sampai dengan 70 persen pengganti semen portland telah dilaporkan tanpa efek yang merugikan pada kekuatan, 10 sampai 20% pengganti semen bahkan menunjukkan efek yang menguntungkan pada kekuatan dan peningkatan yang luar biasa dalam karakteristik permeabilitas klorida dan sifat ketahanan lainnya dari beton. Juga, semen portland dicampur RHA sebanyak 10% telah terbukti cukup efektif dalam memerangi ekspansi akibat reaksi alkali agregat. Melalui efek mengisi pori-pori dan reaksi pozzolanik dari RHA karena luas permukaan yang tinggi dan struktur selular, permeabilitas beton dapat dikurangi secara signifikan (Chao Lung Hwang dan Satish Chandra, 1997).
Penambahan pozzolan dapat meningkatkan sifat-sifat dari beton dengan memodifikasi mikro dan makro-struktur pasta semen. Efek menguntungkan langsung dari partikel RHA halus dan seluler pada cacat karakteristik dan pemisahan campuran beton adalah karena kemampuan adsorpsi air besar, luas permukaan internal yang tinggi, serta partikel mikroporous dan amorf. Sifat abu sekam padi dapat dilihat pada Gambar 2.11 (Hwang, C. L., and Wu, D. S., 1989). Penurunan kerusakan dalam zona transisi kuat antara materi padat dan pasta semen. Hal ini akan menyebabkan beton kedap air yang lebih dan tahan lama.
Gambar 2.11 Mikrograf SEM RHA dibakar pada temperatur yang berbeda, Hwang dan Wu (Hwang, C. L., and Wu, D. S., 1989).
Penambahan sejumlah abu sekam padi mikroporous mengadsorpsi sebagian besar air yang mengelilingi zat padat, menghasilkan air yang berkurang untuk rasio pengikat dan menyempurnakan struktur pori. Ini akibatnya mengurangi permeabilitas beton untuk penetrasi klorida seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.6 (Mehta, P. K.,1992). Telah ditemukan bahwa permeabilitas berkurang secara signifikan setelah 28 hari untuk pencampuran pasta semen dengan abu sekam padi 10, 20 atau 30 persen (Mehta, P. K.,1992). Permeabilitas dari pasta semen dengan abu sekam padi diyakini berada di kisaran 1x10-11 cm / detik.
Tabel 2.6. Proporsi campuran dan Properties dari RHA pada Beton. Diadaptasi dari Mehta (Mehta, P. K.,1992).
Mix No
RHA (%)
Mix Proportion, kg/m3 Fresh Proporties Compressive strength, MPa Permeability Coulumbs
C RHA C.A F.A W W/B W/C Air % Slump mm 3-d 7-d 28 -d 1 -yr 28-d 1-yr 1 a 0 392 - 1062 786 128 0.33 0.33 1 200 45 56 65 80 3500 2200 b 9 356 36 1062 786 128 0.36 0.36 1.5 225 42 56 77 86 1260 420 2 a 0 410 - 1044 786 128 0.31 0.31 1 240 47 60 66 80 3260 2200 b 13 356 54 1044 786 128 0.36 0.36 1.5 175 45 60 80 92 870 250 3 a 0 428 - 1026 786 128 0.3 0.3 1.5 225 47 62 70 81 3000 1800 b 17 356 72 1026 786 128 0.3 0.36 1.5 200 46 65 80 92 390 190 All mixtures contained a constant amount of a superplasticizer in order to obtain high consistency.
Coulumbs passed in a 6 hours standard test (AASHTO T-277), based on FHWA Report No. RD-81/119, Aug. 1981.
Penambahan bahan pozzolanik dapat mempengaruhi baik kekuatan dan permeabilitas dengan memperkuat antar muka (interface) agregat - pasta semen dan dengan memblokir pori besar di pasta semen terhidrasi melalui reaksi pozzolanik. Fenomena ini ditunjukkan pada Gambar 2.12. Hal ini diketahui bahwa reaksi pozzolanik memodifikasi pori-struktur. Hasilnya terbentuk karena reaksi pozzolanik menempati ruang kosong dalam struktur pori, yang dengan demikian menjadi padat. Porositas pasta semen berkurang, dan kemudian, pori-pori yang mengecil. Mehta (Mehta, P. K.,1992) telah menunjukkan penurunan yang signifikan dalam porositas pasta semen dengan penambahan RHA dan perbaikan dalam struktur pori.
Gambar 2.12 Mekanisme mengisi kekosongan dan efek transisi zona Penguatan RHA (Mehta, P. K.,1992)
Hasil penelitian yang dilaporkan oleh Rosario Madrid, dkk (2012) ditampilkan pada Gambar 2.13 yang memperlihatkan mikrograf SEM dari sampel abu sekam padi yang diperoleh, menunjukkan morfologi permukaan sangat berpori, dengan luas permukaan yang tinggi . Hal ini tampaknya cukup untuk aplikasi tertentu seperti bahan keramik khusus, dukungan katalis atau bahan bangunan (Rosario Madrid, dkk, 2012).
Identifikasi fasa dalam RHA diperoleh dengan XRD (Gambar 2.14). Polanya berupa baris yang sangat luas dan tidak ada puncak, didefinisikan karena kristalinitas yang ditemui. Juga mewakili posisi teoritis dari reflexions utama dari fasa kristobalit (SiO2) dan grafit (C) dan tidak ada puncak ditemukan di posisi ini . Hasil yang diperoleh disimpulkan bahwa abu yang dihasilkan memiliki struktur amorph.
Gambar 2.13 Fotomikro SEM dari sampel RHA (Rosario Madrid, dkk, 2012)
Gambar 2.14 Pola XRD dari sampel RHA (radiasi Cu - Kα) (Rosario Madrid, dkk, 2012)
Silikon karbida (SiC), juga dikenal sebagai carborundum , adalah senyawa silikon dan karbon dengan rumus kimia SiC. Hal ini terjadi di alam sebagai Moissanite mineral sangat langka. Butir-butir SiC dapat terikat bersama oleh sintering untuk membentuk keramik sangat keras yang banyak digunakan dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan tinggi, seperti rem mobil, kopling mobil dan piring keramik di rompi anti peluru . SiC dengan luas permukaan yang tinggi dapat dihasilkan dari SiO2 yang terkandung di bahan sekam padi (X. Zhang, H. Wang, M. Kassem, J. Narayan, C.C. Koch, J. Mater, 2001). SiC berguna untuk struktur material pada suhu tinggi, karena kekerasan yang tinggi, ketahanan oksidasi yang tinggi, juga baik terhadap resistensi thermal kejut. Produksi keramik kepadatan tinggi oleh sintering solid state sulit karena sifat kovalen yang kuat dari Si - C obligasi. Sintering solid state SiC dapat dilakukan pada suhu tinggi hingga 2200 0C.
Karena kelangkaan Moissanite alami, SiC biasanya buatan manusia yang paling sering digunakan sebagai abrasif, dan baru-baru ini sebagai semikonduktor dan berlian tiruan kualitas permata. Proses manufaktur yang paling sederhana adalah untuk menggabungkan pasir silika dan karbon di Acheson grafit tungku listrik pada suhu tinggi, antara 1600 dan 2500 0C (T.D. Shen, C.C. Koch, Acta Mater, 1996). Partikel SiO2 baik dalam bahan tanaman (misalnya sekam padi) dapat dikonversi ke SiC dengan pemanasan dalam kelebihan karbon dari bahan organik. Bahan sekelas ini yang sangat dianjurkan dalam aplikasi yang melibatkan lingkungan yang sangat agresif memerlukan ketahanan terhadap korosi dan suhu yang tinggi (yaitu lebih dari 900 °C). Selain karena kekerasan tinggi dan modulus elastisitas yang relatif tinggi. SiC terdepan di antara berbagai keramik non-oksida untuk Aplikasi komersial, SiC umumnya diproduksi dalam skala besar baik untuk digunakan sebagai abrasif atau sebagai keramik kinerja tinggi untuk aplikasi semikonduktor. Serbuk SiC dapat diproduksi dalam tiga cara utama yaitu pirolisis senyawa silan, karbonisasi langsung logam Si, dan pengurangan carbothermal SiO2.
Metode pertama , yang disebut Deposisi uap kimia dari silan, mahal dan berbahaya bagi sifat prekursor digunakan, sementara karbonisasi yang menggunakan logam Si sangat tinggi biaya sumber silikon. Kedua metode
menghasilkan kemurnian tinggi SiC bubuk untuk aplikasi teknis tertentu dan digunakan untuk bahan komposit ( yaitu Carbon Serat ) infiltrasi. Metode ketiga adalah yang termurah, mulai dari yang murah silikon dioksida dan karbon (atau sumber karbon ) yang biasanya bereaksi pada suhu berkisar antara 1400-2100 0C untuk memberikan SiC.
Hadirnya oksigen dalam inti elemen bertanggung jawab untuk puncak intens SiC selama pembentukan. Sekali lagi ukuran kristal meningkat dengan peningkatan Suhu terutama karena aglomerasi. Analisis fasa SiC telah dihasilkan dari sekam padi. Angka-angka di bawah ini merupakan hasil uji SiC dengan XRD sebagaimana ditampilkan pada Gambar 2.15. Dalam pola SiC semua puncaknya tajam, yakni mewakili SiC dalam bentuk kristal dan ukuran kristal telah dihitung dengan bantuan modifikasi Rumus Scherrer dan ukuran kristal ditemukan pada kisaran 118 nm – 50 nm. Selama tahap analisis, ditemukan bahwa semua puncak tajam adalah SiC (Rosario Madrid, C. A. Nogueira and F. Margarido, 2012)
Gambar 2.15 Pola XRD SiC dari Sekam Padi (Rosario Madrid, C. A. Nogueira and F. Margarido, 2012)