2.2.4 Bahan Tambahan .1 Umum
2.2.4.4 Jenis Admixture .1 Mineral Admixture
a. Kerak Tanur Tinggi (Slag)
Slag merupakan hasil residu pembakaran tanur tinggi, yang dihasilkan oleh industri peleburan baja yang secara fisik menyerupai agregat kasar. Slag adalah kerak, bahan sisa dari pengecoran besi (pig iron), dimana prosesnya memakai dapur (furnace) yang bahan bakarnya dari udara yang ditiupkan (blast). Material penyusun slag adalah kapur, silika dan alumina yang bereaksi pada temperatur 1600°C dan berbentuk cairan. Bila cairan ini didinginkan secara lambat maka akan terjadi kristal yang tak berguna sebagai campuran semen dan dapat dipakai sebagai pengganti agregat. Namun membentuk granulated glass yang sangat reaktif, yang cocok untuk pembuatan semen slag. Slag tersebut kemudian digiling hingga halus, dapat dipakai sebagai bahan pengganti semen pada pembuatan beton. Seiring dengan semangat pelestarian lingkungan, maka perusahaan penghasil limbah slag mencari solusi pemanfaatan limbah slag tersebut. Berdasarkan penelitian sebelumnya limbah slag dapat dimanfaatkan sebagai agregat kasar dan agregat halus dalam bahan konstruksi dan campuran perkerasan aspal. Karakteristik dari limbah padat (slag) yaitu :
1. Karakteristik Fisik
Slag mempunyai butiran partikel berpori pada permukaannya. Slag merupakan material dengan gradasi yang baik, dengan variasi ukuran partikel
yang berbeda-beda. Ukuran gradasi slag lebih mendekati ukuran agregat kasar 2/3.
2. Karakteristik Kimia
Komposisi kimia slag dari hasil analisis dan pengujian Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (F-MIPA) Universitas Sumatera Utara, dapat dilihat pada tabel 2.5. dibawah ini.
Tabel 2.5 Komposisi kimia dari slag dari Laboratorium F-MIPA USU
No. Parameter/ Senyawa Metode Analisa Kadar (%)
1 CaO Spektrofotometri 0.076
2 SiO2 Gravimetri 1.550
3 MgO Titrimetri 0.0020
4 Fe2O3 Titrimetri 0.00018
Keterangan :
Spektofotometri : Metode yang digunakan untuk mengukur berapa jauh energi radiasi diserap oleh suatu sistem sebagai fungsi panjang gelombang tertentu
Gravimetri : Metode kuantitatif untuk menentukan massa suatu zat dengan cara penimbangan (pengendapan yang dihasilkan) Titrimetri : Metode penentuan konsentrasi suatu zat dengan cara titrasi Destruksi : Penghancuran material hingga menjadi butiran halus.
Tujuan dari penelitian beton mutu tinggi slag sebagai agregat halus dan kasar adalah :
a. Untuk mengetahui karakteristik mekanis beton mutu tinggi, dengan pemakaian slag sebagai agregat halus dan agregat kasar, pada pengujian kuat tekan, tarik, kuat rekah dan modulus elastisitas.
b. Untuk Mengetahui korelasi presentase substansi agregat slag mutu beton yang optimum.
Slag Menurut Paul. N, Antoni (2007) Slag merupakan bahan sisa dari pengecoran besi (piq iron), dimana prosesnya memakai dapur (furnance) yang bahan bakarnya dari udara yang ditiupkan (blast). Pada peleburan baja, biji besi atau besi bekas dicairkan dengan kombinasi batu gamping, delomite atau kapur, pembuatan baja dimulai dari dengan menghilangkan ion-ion pengotor baja, diantaranya alumonium, silicon dan phosphor. Untuk menghilangkan ion-ion pengotor tersebut, diperlukan kalsium yang terdapat pada batu kapur. Campuran kalsium, alumonium, silicon dan phosphor membentuk slag yang bereaksi pada temperature 1600º C dan membentuk cairan, bila cairan ini didinginkan maka akan terjadi kristal, dapat digunakan sebagai campuran semen dan dapat juga sebagai pengganti agregat.
ASTM (1995,494) slag adalah produk non-metal yang merupakan matrial berbentuk halus sampai balok-balok besar, dari hasil pembakaran yang didinginkan.
Keuntungan penggunaan slag dalam campuran beton dari hasil pengujian laboratorium adalah sebagai berikut :
Mempertinggi kekuatan tekan beton karena kecenderungan melambatnya kenaikan kekuatan tekan
Mempertinggi kuat rekah dan elastisitas beton
Menaikkan ratio antara kelenturan dan kuat tekan beton
Mempertinggi ketahanan terhadap sulfat dalam air laut
Mengurangi serangan alkali-silika
Mengurangi panas hidrasi dan menurunkan suhu
Menggunakan bahan limbah, berarti secara nyata telah menerapkan teknologi
material berkelanjulan (sustainable material technology)
Menurut Cain (1994:505) Faktor-faktor untuk menentukan sifat penyemenan (cementious) dalam slag adalah komposisi kimia, konsentrasi alkali dan reaksi terhadap sistem, kandungan kaca dalam slag, kehalusan dan temperatur yang ditimbulkan selama proses hidrasi berlangsung.
Menurut Lea (1998) kuat tekan merupakan salah satu tolok ukur untuk melihat kemampuan mortar atau beton yang terbuat dari semen yang diuji terhadap beban yang diterimanya. Kuat tekan semen dipengaruhi oleh proses hidrasi semen.
Semen terdiri dari beberapa senyawa yaitu C3S (3CaO.SiO2), C2S (2CaO.SiO2), C3A (3CaO.Al2O3), dan C4AF (4CaO.Al2O3. Fe2O3). Apabila semen dicampur dengan air maka akan terjadi proses hidrasi. Secara fisika proses tersebut akan tampak ditandai dengan adanya pasta semen yang plastis dan dapat dibentuk, dan beberapa waktu kemudian pada pasta tersebut mulai terjadi pengerasan dan tidak dapat dibentuk lagi, sehingga pasta yang telah mengeras tersebut mulai memiliki kekuatan tekan. Dengan demikian maka proses hidrasi semen terdiri dari beberapa reaksi kimia yang berjalan secara bersama-sama yaitu :
2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.SiO2.3 H2O + 3Ca(OH) 2 ... (1) 2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 ... (2) 3CaO.Al2O3 + 6H2O 3CaO.Al2O3.6H2O + Panas ... (3)
Proses hidrasi semen dipengaruhi oleh komposisinya. Salah satunya yaitu silika (SiO2) yang ada di dalam semen. SiO2 akan mengeliminir Ca(OH)2 dan bereaksi membentuk CSH pada proses hidrasi semen, sehingga pada akhirnya akan meningkatkan kuat tekan semen. Hal ini disebabkan Ca(OH)2 di dalam mortar / beton akan bersifat merugikan dan menurunkan kuat tekan semen. Reaksinya yaitu:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.SiO2.3 H2O + 3Ca(OH) 2 ... (1) 2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 ... (2) 3Ca(OH) 2 + SiO2 + H2O 3CaO.SiO2.6H2O ... (3)
Didalam proses hidrasi semen selain menghasilkan senyawa CSH (Calsium Silikat Hidrat), CAH (Calsium Alumina Hidrat) dan CAF ( Calsium Aluminoferit) yang bersifat sebagai bahan perekat juga menghasilkan kapur yang bersifat basa. Dengan adanya FeO dan SiO2 yang cukup tinggi pada slag maka kapur yang timbul akan bereaksi membentuk CSH, CAH dan CFH yang mempunyai sifat sebagai bahan perekat, semakin banyak jumlah perekat maka semakin tinggi kuat tekan beton.
Pemanfaatan slag sangat perlu dilakukan dan dikembangkan. Hal ini dikarenakan perkembangan sektor industri dan sektor konstruki setiap harinya terus meningkat.
Pemanfaatan slag selain memberikan keuntungan dari aspek lingkungan karena dapat mengurangi limbah, pemanfaatan slag juga memberikan keuntungan dari aspek ekonomis karena nilai limbah yang kecil jika diolah dapat menghasilkan keuntungan yang lebih besar. Banyaknya pabrik pengolahan besi dan baja di Indonesia sangat memungkinkan untuk dilakukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut untuk pemanfaatan limbah padat (slag) ini. Limbah slag dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku/bahan substitusi untuk:
1. Bahan baku industri semen
2. Bahan baku industri pengecoran beton
3. Bahan baku industri beton cetak dan ornamen siap pakai (Glassfiber Reinforced Cement- GRC )
4. Bahan baku pembuatan produk keramik 5. Bahan baku perkerasan jalan beton semen
6. Bahan baku pekerasan jalan sebagai pengganti agregat aspal beton 7. Bahan baku pembuatan paving block
8. Stabilisasi tanah dasar, lapisan fondasi bawah, dan konstruksi penetrasi macadam pada road base / perkerasan lahan
9. Proses sand blasting bagi industri galangan kapal
10. Limbah slag juga dapat digunakan sebagai penyaring atau penjernih air.
Dari hasil percobaan laboratorium penggunaan slag sebagai bahan substitusi agregat halus dapat meningkatkan nilai kuat tekan beton, kuat rekah, elastisitas dan kuat lentur beton. Karena slag memiliki berat jenis yang lebih berat dari pasir maka slag ini belum bisa dimanfaatkan sebagai bahan konstruksi bangunan karena dapat meningkatkan berat dari bangunan itu sendiri tapi dalam hal ini masih perlu ddilakukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut. Namun slag ini sangat baik jika digunakan pada konstruksi jalan raya. Slag dapat digunakan sebagai bahan baku perkerasan jalan baik aspal maupun beton karena memiliki daya tahan yang baik dan memiliki kekuatan yang sangat baik.