BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.4. Metal Matrix Composites (MMC)
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace.
Adapun kelebihan metal matrix composite (mmc) adalah : 1) Transfer tegangan dan regangan yang baik.
2) Ketahanan terhadap temperature tinggi 3) Tidak menyerap kelembapan.
4) Tidak mudah terbakar.
5) Kekuatan tekan dan geser yang baik.
6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik
Kekurangan MMC : 1) Biayanya mahal
2) Standarisasi material dan proses yang sedikit Matrik pada MMC :
1) Mempunyai keuletan yang tinggi 2) Mempunyai titik lebur yang rendah 3) Mempunyai densitas yang rendah
Adapun beberapa Proses pembuatan MMC adalah : 1) Powder metallurgy
2) Casting/liquid ilfiltration 3) Compocasting
4) Squeeze casting
Aplikasi MMC pada kehidupan sehari-hari dan dalam dunia keteknikan, yaitu sebagai berikut :
1) Komponen automotive (blok-silinder-mesin,pully,poros gardan,dll) 2) Peralatan militer (sudu turbin,cakram kompresor,dll)
3) Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang) 4) Peralatan Elektronik
2.2. Fly Ash
Fly ash atau abu terbang merupakan salah satu produk sisa dari proses pembakaran diruang bakar suatu pembangkit, fly ash ini biasanya berbentuk partikel-partikel halus yang keberadaannya dapat membahayakan kesehatan manusia jika tidak ditangani dengan benar. Seiring dengan kemajuan teknologi maka saat ini keberadaan fly ash tidak hanya sebagai limbah tidak bermanfaat tetapi telah dipergunakan untuk campuran beragam jenis produk seperti semen, bata tahan api dan metal matrix komposit.
2.2.1. Fly Ash Batubara
Fly ash disebut juga Abu terbang ialah limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozolanik (SNI 03-6414-2002). Abu terbang adalah bagian dari abu bakar yang berupa bubuk halus dan ringan yang diambil dari campuran gas tungku pembakaran yang menggunakan bahan batubara. Abu terbang diambil secara mekanik dengan sistem pengendapan electrostatik. (Hidayat,1986) Abu terbang termasuk bahan pozolan buatan (lea. FM 1971 (dalam Hidayat, 1986)).Karena sifatnya yang pozolanic, sehingga abu terbang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti sebagian pemakaian semen, baik untuk adukan maupun untuk campuran beton. Keuntungan lain dari abu terbang yang mutunya baik ialah dapat meningkatkan ketahanan / keawetan beton terhadap ion sulfat dan juga dapat menurunkan panas hidrasi semen.
Abu terbang batubara umumnya dibuang di ash lagoon atau ditumpuk begitu saja di dalam area industri. Penumpukan abu terbang batubara ini menimbulkan masalah bagi lingkungan. Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang batubara sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak buruknya terhadap lingkungan. Saat ini abu terbang batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton. Selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam:
1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan 2. Penimbun lahan bekas pertambangan 3. Recovery magnetic, cenosphere, dan karbon
4. Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori 5. Bahan penggosok (polisher)
6. Filler aspal, plastik, dan kertas 7. Pengganti dan bahan baku semen
8. Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization) 9. Konversi menjadi zeolit dan adsorben
2.2.1.1. Sifat Kimia dan Sifat Fisika Fly Ash Batubara
Komponen utama dari abu terbang batubara yang berasal dari pembangkit listrik adalah silika ( SiO2 ), alumina, ( Al2O3 ), besi oksida ( Fe2O3 ), kalsium ( CaO ) dan sisanya adalah magnesium, potasium, sodium, titanium dan belerang dalam jumlah yang sedikit. Rumus empiris abu terbang batubara ialah:
Si1.0Al0.45Ca0.51Na0.047Fe0.039Mg0.020K0.013Ti0.011
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Salah Satu Jenis Abu TerbangBatubara
Komponen Sub Bituminous( % )
SiO2 40-60 Al2O3 20-30 Fe2O3 04-Okt CaO Mei-30 MgO 01-Jun SO3 01-Jun Na2O 0-2 K2O 0-4 LOI 0-3 http://thebloghub.com/pages/ABU-BATUBARA
Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran batubara lignit dan sub- bituminous menghasilkan abu terbang dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak dari pada jenis bituminous. Namun, memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit dari pada bituminous.
2.2.2. Palm Oil Fly Ash (POFA)
Dari hasil proses pembuatan Crude Palm Oil (CPO) maka akan dihasilkan limbah padat diantaranya serabut buah dan cangkang kelapa sawit itu sendiri, namun ini tidak menjadi masalah bagi Pabrik Kelapa sawit (PKS) karena limbah ini akan menjadi bahan bakar daripada boiler. Limbah padat berupa cangkang dan serat digunakan sebagai bahan bakar ketel (boiler) untuk
menghasilkan energi mekanik dan panas. Uap dari boiler dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dan untuk merebus TBS sebelum diolah di dalam pabrik.
Cangkang dan serat buah sawit yang sudah terbakar, akan menghasilkan sisa- sisa pembakaran yang nantinya akan menjadi limbah daripada boiler atau furnance (tungku pembakaran) berupa:
1. Abu Terbang (Fly ash) , yakni abu yang berada dibawah tungku tepatnya ditempat pengumpulan abu.
Gambar 2.4 Abu Terbang (Palm Oil Fly Ash)
2. Kerak boiler kelapa sawit (Bottom Ash) , yakni kerak yang melekat pada dinding boiler.
Gambar 2.5 (a) Bottom ash sesudah di grinding, (b) Bottom ash sebelum digrinding
Masalah yang kemudian timbul adalah sisa dari pembakaran pada boiler yang berupa abu dengan jumlah yang terus meningkat sepanjang tahun
yang sampai sekarang masih belum termanfaatkan. Ternyata limbah abu sawit banyak mengandung unsur silika ( SiO2 ) yang merupakan bahan pozzolanic. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Graille dkk ( 1985 ) ternyata limbah abu sawit banyak mengandung unsur silika ( SiO2 ) yang merupakan bahan pozzolanic.
Hayward ( 1995 ) dalam Utama dan Saputra ( 2005 ) menyatakan dalam bahan pozzolan ada dua senyawa utama yang mempunyai peranan penting dalam pembentukan semen yaitu senyawa SiO2 dan Al2O3 yang dimana abu Sawit merupakan bahan pozzolanic, yaitu material yang tidak mengikat seperti semen, namun mengandung senyawa silika oksida ( SiO2 ) aktif yang apabila bereaksi dengan kapur bebas atau Kalsium Hidroksida (Ca(OH2)) dan air akan membentuk material seperti semen yaitu Kalsium Silikat Hidrat. Unsur penyusun fly ash sangatlah beragam tergantung dari sumber bahan bakarnya, tetapi pada umumnya fly ash mengandung SiO2, CaO, seperti diperlihatkan pada tabel berikut :
Tabel. 2.2 Chemical composition of OPC and Palm Oil Fuel Ash (Abdullah,K dan Hussin,M,2010)
Chemical Consituents OPC (%) POFA (%)
Silicon Dioxide (SiO2) 20.1 55.20
Aluminium Oxide (Al2O3) 4.9 4.48
Ferric Oxide (Fe2O3) 2.5 5.44
Calsium Oxide (CaO) 65 4.12
Magnesium Oxide (MgO) 3.1 2.25
Sodium Oxide (Na2O) 0.2 0.1
Potasium Oxide (K2O) 0.4 2.28
Sulphur Oxide (SO2) 2.3 2.25
Loss On Ignition (LOI) 2.4 13.86
Dari tabel komposisi POFA (Palm Oil Fly Ash) diatas memperlihatkan bahwa hasil pembakaran diruang bakar pabrik kelapa sawit menghasilkan fly ash yang mengandung partikel-partikel keramik seperti SiO2,Al2O3, CaO,dengan partikel utama silicon dioksida. Partikel-partikel keramik diatas dapat
dimanfaatkan untuk pembuatan bahan komposit yang proses pembuatanya dapat dilakukan menggunakan metode stir casting.
2.3. Pengecoran