PEMBUATAN DAN KARAKTERSISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN
BAKU BENTONIT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RIANTO NADAPDAP
060801012
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERSISASI
KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN
MEMAN- FAATKAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN BAKU BENTONIT
Kategori : SKRIPSI
Nama : RIANTO NADAPDAP
Nomor Induk Mahasiswa : 060801012
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 4 Desember 2010
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Ketua
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Zuriah Sitorus. MSi
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERSISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN
BAKU BENTONIT
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, 4 Desember 2010
PENGHARGAAN
Penulis memanjatkan segala puji dan syukur kepada Allah di dalam nama
Tuhan Yesus Kristus, karena atas berkat dan bimbingan-Nya penulis dapat
menyelesaikan Tugas Ahir ini dalam waktu yang telah direncanakan.
Penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr.
Zuriah Sitorus. MS selaku pembimbing Akademik yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan memberikan dorongan, semangat serta saran-saran untuk
membimbing dan juga kepada Alm. Bachtiar Efendi ST, selaku pembimbing di
Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI), Jacob Sembiring Selaku Humas PT
TPL Porsea pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan arahan
kepada saya dalam menyempurnakan skripsi ini.
Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Ketua Departemen Dr. Marhaposan Situmorang.
2. Sekretaris Departemen Dra. Justinon Msi.
3. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Dosen Pembanding (Prof H.M Syukur MS, Dr Perdinan Sinuhaji. MS, Dra
Justinon Msi yang telah memberikan kritik dan saran demi kesempurnaan
skripsi penulis).
5. Semua Dosen Departemen Fisika FMIPA USU yang pernah menjadi dosen
pengajar selama penulis kuliah di Fisika USU.
6. (Alm. Bapak R Nadapdap) dan Ibu tersayang (Nurhaida Simangunsong) yang
7. Kakak tercinta (Mery Nadapdap & Pinna Nadapdap yang telah membiayai
segala kebutuhan kuliah saya).
8. Adik-adik saya (Maslin Nadapdap, Rini Erna Wati Nadapdap, Desy Natasia
Nadapdap, Rein Apandi Nadapdap & Hezron Androni Nadapdap).
9. Keluarga Penulis,( yang berada di Lumban Binanga, dan di Belawan.
10.Abang saya (Berlin Nadapdap).
11.Rekan – rekan Efata (K’ Henni, Meyenni Siregar, Farto Hutasoit, Frans Lubis,
Kata Ersada Perangin-Angin, Leothamrin Gultom, Oki Hutauruk, Roslina
Sitorus) yang telah banyak memberikan semangat dan dukungan dan selalu
mendoakan saya).
12.Rekan-rekan Fisika 2006 (Rikardo Simanjuntak, Chandra Na70, Hakim
Nasution, Anderson Ginting, Ramadhani, Dody Tampoe, Eko P, Erikson,
Yanti Ambarita, Laosmaria Nababan, Indra, Deri, Elfrida Sianipar, Nain
Sinuhaji, ) dan lain-lain yang tak tersebut namanya.
13.Kepala Laboratorium (Prof Dr Timbangen Sembiring MSc) dan Rekan –
Rekan Asisten Laboratorium Fisika Zat Padat/Solar Energy (B’Rio
Tambunan, B’Elyas Simarmata, B’Winston Simarmata, Derlina Simarmata,
Meyenni Siregar, dan Kristina Panjaitan).
14.Guru Fisika SMU Negeri 1 Silaen (Piner Sihotang) selaku guru Fisika penulis
yang selalu memberikan semangat pada penulis.
15.Abang dan kakak stambuk (2005, 2004, 2003)
16.Adik/Junior stambuk (2007,2008,2009 dan 2010).
PEMBUATAN DAN KARAKTERSISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN
BAKU BENTONIT
ABSTRAK
Pembuatan dan Karakterisasi Keramik konstruksi dengan variasi bahan pengisi limbah padat pulp berupa dreg, grit, biosludge dan penambahan bahan baku Bentonit 50 gram, 60 gram, 70 gram, 80 gram, 90 gram dan 100 gram. Dilakukan pada temperatur sintering pada 900 oC dan sampel keramik dibentuk dengan cara dry pressing pada tekanan 5000 kgf. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan yaitu : 34,448 MPa – 88,269 MPa. Hasil pengujian Kekerasan yaitu : 19,37 – 42,776 MPa. Hasil pengujian porositas yaitu : 32,773 % - 38,573 %. Hasil pengujian densitas diperoleh : 1,520 gram/cm3 -1,687 gram/cm3. Hasil pengujian susut bakar yaitu : 1,081 – 3.073 %. Berdasarkan SNI -3-0691-1996 standar mutu A paving block 40 Mpa keramik konstruksi yang telah dibuat peneliti telah dapat digunakan sebagai keramik konstruksi jenis paving block.
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF CERAMIC CONSTRUCTION WITH ME USING SOLID WASTE PULP WITH RAW
MATERIALS BENTONITE
ABSTRACT
Preparation and Characterization of Ceramic construction with a variety of filler in the form of solid waste pulp dreg, grit, and the addition of raw materials biosludge Bentonite 50 grams, 60 grams, 70 grams, 80 grams, 90 grams and 100 grams. Performed at sintering temperature at 900 o C and ceramic sample is formed by dry pressing at a pressure of 5000 kgf. From the experiments, the results of compressive strength is: 34.448 MPa - 88.269 MPa. Hardness Test results are: 19.37 to 42.776 MPa. The test results of porosity is: 32.773% - 38.573%. Hasil pengujian densitas diperoleh : 1,520 gram/cm 3 -1,687 gram/cm 3 . Firing shrinkage test results are: 1.081 to 3073%. Based on the ISO quality standard -3-0691-1996 A paving block 40 MPa ceramic construction that has made the researcher has to be used as a ceramic type of paving block construction.
DAFTAR ISI
Persetujuan ii
Pernyataaan iii
Penghargaan iv
Abstrak vi
Abstract vii
Daftar Isi viii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar xii
Bab 1 Pendahuluan
1.1Latar Belakang 1
1.2Batasan Masalah 2
1.3Tujuan Penelitian 3
1.4Manfaat Penelitian 3
1.5Tempat Penelitian 3
1.6Sistematika Penelitian 4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Bentonit 5
2.2 Keramik 6
2.2.1 Pembagian Keramik 7
2.2.2 Sifat-sifat Keramik 7
2.2.3 Bahan – Bahan Keramik 8
2.2.4 Keramik Konstruksi 8
2.3. Proses Pembuatan Keramik 11
2.4 Limbah 14
2.4.1. Limbah Padat 15
2.5. Karakterisasi Bahan
2.5.1. Penyusutan 19
2.5.2. Porositas 19
2.5.3. Densitas 20
2.5.4. Kuat Tekan 21
2.5.5. Kekerasan 22
Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1 Alat Dan Bahan
3.1.1 Alat Penelitian 24
3.2.2 Bahan Penelitian 25
3.2 Metode Penelitian
3.2.1 Diagram Alir Pembuatan Sampel 26
3.3.3 Parameter Penelitian 27
3.3 Prosedur Pembuatan Sampel Keramik
3.3.1 Pengeringan 27
3.3.2 Pencampuran Bahan 27
3.3.4 Pencetakan (Pembentukan) 28
3.3.5 Pembakaran 29
3.4 Prosedur Pengujian Sampel
3.4.1 Pengujian Porositas 30
3.4.2 Pengujian Densitas 30
3.4.2 Pengujian Susut Bakar 31
3.4.3 Pengujian Kuat Tekan 31
3.4.4 Pengujian Kekerasan 32
Bab 4 Hasil Dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Pengujian Porositas 33
4.1.2 Pengujian Densitas 36
4.1.4 Pengujian Kuat Tekan 41
4.1.5 Pengujian Kekerasan 44
4.2 Pembahasan 46
Bab 5 Kesimpulan
5.1 Kesimpulan 50
5.2 Saran 51
Daftar Pustaka 52
Lampiran A
Lampiran B
Daftar Tabel
Tabel 2.1. Komposisi Bentonit 5
Tabel 2.2. Komposisi Limbah Padat Pulp Dreg 15
Tabel 2.3. Komposisi Limbah Padat Pulp Grit 16
Tabel 2.4. Komposisi Limbah Padat Pulp Biosludge 17
Tabel 2.5 Titik didih berbagai unsur 18
Tabel 2.7 Standart Pengujian Keramik Konstruksi 23
Tabel 2.8 Standart Pengujian Paving Block Menurut SNI -3-0691-1996 2
Tabel 3.1. Komposisi bahan 28
Tabel 4.1. Data Pengujian Porositas 35
Tabel 4.2. Data Pengukuran Densitas 38
Tabel 4.3. Data Pengujian Susut Bakar 41
Tabel 4.4. Data Pengujian Kuat Tekan 43
Daftar Gambar
Gambar 2.4. Metode Pengujian Kekerasan Vickers 22
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 26
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara , porositas (%) dan Densitas (g/cm^3)
dengan Variasi Campuran 46
Gambar 4.2. Grafik hubungan antara susut bakar (%), kuat tekan (Mpa),
dengan Variasi Campuran 47
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara Kekerasan (MPa)
PEMBUATAN DAN KARAKTERSISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN
BAKU BENTONIT
ABSTRAK
Pembuatan dan Karakterisasi Keramik konstruksi dengan variasi bahan pengisi limbah padat pulp berupa dreg, grit, biosludge dan penambahan bahan baku Bentonit 50 gram, 60 gram, 70 gram, 80 gram, 90 gram dan 100 gram. Dilakukan pada temperatur sintering pada 900 oC dan sampel keramik dibentuk dengan cara dry pressing pada tekanan 5000 kgf. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan yaitu : 34,448 MPa – 88,269 MPa. Hasil pengujian Kekerasan yaitu : 19,37 – 42,776 MPa. Hasil pengujian porositas yaitu : 32,773 % - 38,573 %. Hasil pengujian densitas diperoleh : 1,520 gram/cm3 -1,687 gram/cm3. Hasil pengujian susut bakar yaitu : 1,081 – 3.073 %. Berdasarkan SNI -3-0691-1996 standar mutu A paving block 40 Mpa keramik konstruksi yang telah dibuat peneliti telah dapat digunakan sebagai keramik konstruksi jenis paving block.
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF CERAMIC CONSTRUCTION WITH ME USING SOLID WASTE PULP WITH RAW
MATERIALS BENTONITE
ABSTRACT
Preparation and Characterization of Ceramic construction with a variety of filler in the form of solid waste pulp dreg, grit, and the addition of raw materials biosludge Bentonite 50 grams, 60 grams, 70 grams, 80 grams, 90 grams and 100 grams. Performed at sintering temperature at 900 o C and ceramic sample is formed by dry pressing at a pressure of 5000 kgf. From the experiments, the results of compressive strength is: 34.448 MPa - 88.269 MPa. Hardness Test results are: 19.37 to 42.776 MPa. The test results of porosity is: 32.773% - 38.573%. Hasil pengujian densitas diperoleh : 1,520 gram/cm 3 -1,687 gram/cm 3 . Firing shrinkage test results are: 1.081 to 3073%. Based on the ISO quality standard -3-0691-1996 A paving block 40 MPa ceramic construction that has made the researcher has to be used as a ceramic type of paving block construction.
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Keramik berasal dari bahasa Yunani "keramos", yang artinya adalah sesuatu
yang dibakar. Pada mulanya diproduksi dari mineral lempung yang dikeringkan di
bawah sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran pada temperatur tinggi
(Joelianingsih, (2004).
Keramik adalah suatu bahan organik bukan metal tahan pada suhu tinggi,
karena titik lelehnya (melting point) diatas 2000
1. Grit yakni limbah yang berasal dari proses recoustisizing dan tidak bereaksi
antara green liquoer dan kapur tohor dimana kandungan utamanya adalah pasir
yang mengandung hidroksida.
C (Astuti, 11997). Keramik sangat
berkembang didalam kebutuhan pesat khusunya dibidang industry. Produk-produk
keramik telah banyak digunakan didalam kebutuhan rumah tangga, industry,
elektronika dan sebagainya. Namun banyak tantangan yang harus dihadapi untuk
memenuhi kebutuhan industri keramik tersebut. Ketersediaan bahan baku tersebut
yang menjadi masalah dalam kebutuhan-kebutuhan diatas (Astuti,1997).
Di daerah kecamatan Porsea, pada saat ini ada industri yang mengolah bentonit
menjadi batu bata dengan cara sederhana. Di daerah yang berdekatan ada juga industri
pengolahan bubur kertas oleh PT TPL Porsea. Limbah yang dihasilkan industri, ini
mengakibatkan masalah bagi lingkungan di kawawan industri ini salah satunya,
lingkungan air.
Limbah yang dihasilkan PT TPL Porsea Tbk salah satunya adalah limbah
2. Dreg merupakan limbah endapan dari green liquoer yakni smelt yang
dilarutkan dengan weak wash dari lime mud washer. Kandungan silica dan
karbon residu organic yang tidak sempat terbakar dalam boiler.
3. Biosludge merupakan limbah dari proses pembuatan pulp yang berupa
campuran dari endapan limbah cair. Proses primary dan secondary yang
kandungan utamanya selulosa dan bakteri mati. Selain itu bahan ini juga kaya
akan karbon karena tidak bereaksi.
Limbah padat yang dihasilkan oleh industri PT TPL Porsea ini belum
dimanfaatkan secara maksimal. Berdasarkan kenyataan diatas peneliti ingin
memanfaatkan limbah padat pulp menjadi suatu material yang mempunyai nilai
harga, dan tidak dibuang sia-sia. Penulis ingin membuat keramik konstruksi dari
bahan baku bentonit dengan bahan pengisi limbah padat pulp.
1.1Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
1. Karena banyaknya limbah yang dihasilkan, maka penulis mengambil alternatif
limbah padat pulp ini sebagai bahan pengisi pembuatan keramik konstruksi.
2. Semakin banyaknya kebutuhan keramik konstruksi pada masyarakat,ini
memungkinkan bahan baku keramik akan semakin cepat habis, untuk itu
peneliti mengambil alternatif untuk membuat keramik konstruksi dari limbah
padat pulp.
1.2Batasan Masalah
Ruang lingkup masalah penelitian sebagai berikut:
1. Membuktikan bahwa dapat membuat keramik konstruksi dari limbah padat
pulp dengan perekat bentonit dengan variasi campuran yang berbeda.
2. Limbah padat pulp yang diguanakan adalah dreg, grit, dan biosludge
merupakan sisa olahan industri PT TPL Jalan Sosor Ladang, Kecamatan
3. Bahan baku yang digunakan adalah bentonit dari Desa Sabam
Sirait,Kecamatan Parmaksian Porsea kabupaten Tobasamosir.
4. Karakteristik meliputi:
a) Fisis : porositas, densitas dan susut bakar
b) Mekanik : kuat tekan dan kekerasan
1.3Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi limbah padat pulp (Grit, Dreg dan
Biosludge) terhadap karakterisasi pembuatan keramik konstruksi.
Karakterisasi meliput i :
a) Porositas.
b) Densitas.
c) Susut bakar.
d) Kuat tekan.
e) Kekerasan..
2. Untuk mengetahui pengaruh variasi campuran bentonit pada pembuatan
keramik konstruksi.
3. Untuk mengolah dan memanfaatkan limbah padat pulp menjadi bahan
baku keramik konstruksi.
1.4Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian yang diambil dari penelitianan ini adalah diharapkan:
1) Dapat menambah ilmu pengetahuan tentang keramik.
2) Dapat mengurangi pencemaran air di kawasan Danau Toba dimana selama
ini selalu meresahkan masyarakat yang tinggal dikawasan industri PT TPL
1.5Sistematika Penulisan
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan tentang bentonit, komposisi bentonit,. Jenis-jenis bentonit,
kegunaan/pemanfaatan bentonit. Bab ini juga menerangkan tentang keramik, yaitu
pengertian keramik,sifat-sifat keramik, bahan-bahan pembuatan keramik. Bab ini
menjelaskan limbah padat pulp, bagaimana proses terjadinya pulp olahan PT TPL
Porsea. Bab ini menerangkan karakterisasi bahan, yang meliputi, porositas, densitas,
susut bakar, kuat tekan dan kekerasan.
BAB III : PENGUMPULAN DATA
Bab ini berisi tentang metode penelitian, prosedur pembuatan sampel keramik, dan
menjelaskan pengujian sampel keramik yaitu porositas, densitas, susut bakar, kuat
tekan dan kekerasan.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini menguraikan data penelitian yang diperoleh peneliti, dan menerangkan
pengolahan data yaitu pembahasan hubungan antara porositas, densitas dan susut
bakar, kuat tekan, dan kekerasan terhadap penambahan bahan pengisi dreg. Grit,
biosludge dan bahan baku bentonit.
BAB V : PENUTUP
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bentonit
Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit dalam dunia
perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Bentonit merupakan mineral
alumina silikat hidrat yang termasuk dalam pilosilikat, atau silikat berlapis yang terdiri
dari jaringan tetrahedral (SiO4)2- yang terjalin dalam bidang tak hingga membentuk
jaringan anion (SiO3)2- dengan perbandingan Si/O sebesar 2/5. Rumus kimia umum
bentonit adalah Al2O3.4SiO2.H2
KOMPOSISI
O. 85 % . (Megawati, 2008)
Komposisi Bentonit berdasarkan hasil analisa terhadap sampel bentonit yang
diambil langsung di lapangan, diperoleh komposisi bentonit dapat ditunjukkan tabel
2.1.
Tabel 2.1 Komposisi Bentonit
%
Kalsium Oksida (CaO) 0
Magnesium Oksida (MgO) 1,63
Alumunium Oksida (Al2O3) 4,60
Ferri Oksida (Fe2O3) 1,39
Silika (SiO2) 56,10
2.1.1 Jenis-Jenis Bentonit
Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu
1. Tipe Wyoming (Na-bentonit – Swelling bentonite)
Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila
dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam
keadaan kering berwarna putih atau cream, pada keadaan basah dan terkena sinar
matahari akan berwarna mengkilap. Perbandingan soda dan kapur tinggi, suspensi
koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8, tidak dapat diaktifkan, posisi pertukaran diduduki
oleh ion-ion sodium (Na+).
2. Mg, (Ca-bentonit – non swelling bentonite)
Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, dan
tetap terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai
sifat menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi
koloidal memiliki pH: 4-7.
Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat dari tanah liat/lempung yang
mengalami suatu proses pengerasan dengan pembakaran suhu tinggi. Pengertian
keramik yang lebih luas dan umum adalah “Bahan yang dibakar tinggi” termasuk
didalamnya semen, gips, metal dan lainnya. (tekmira,2010)
2.2 Keramik
2.2.1 Sejarah Keramik
Keramik bersal dari bahasa yunani “keramos”, yang artinya adalah sesuatu yang
dibakar. Pada mulanya diproduksi dan mineral lempung yang dikeringkan di bawah
sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran pada temperatur tinggi.
Penggunaan keramik ini berkembang dari bahan pecah belah (dinnerware), keperluan
rumah rumah tangga, dan untuk industry. Keramik jenis ini dikenal sebagai keramik
tradisional.
Sedangkan keramik modern atau yang disebut keramik teknik (fine ceramics,
penggunaannya misalnya dalam bidang elektronika (elemen pemanas, dielektrik
semikonduktor), tranduser, bidang otomotif, komponen turbin.
(Joelianingsih, 2004)
2.2.2 Pembagian Keramik
Pada prinsipnya keramik dapat dibagi dua bagian yaitu keramik tradisional dan
keramik modern Keramik tradisonal adalah keramik yang terbuat dari bahan alam
seperti kaolin, feldspar, clay dan kwarsa. Yang termasuk keramik ini adalah barang
pecah (dinner ware), keperluan rumah tangga (tile brick) dan untuk industry
(refractory). Keramik modern (fine keramik) adalah keramik yang dibuat dengan
oksida – oksida logam atau logam, seperti oksida. Pengguanannya sebagai elemen
pemanas semikonduktor, komponen turbin. (Joeliningsih, 2004)
2.2.3 Sifat-Sifat Keramik
Sifat –sifat keramik dapat dilihat dibawah ini
a) Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
b) Tahan terhadap korosi.
c) Dapat bersidat magnetic dan non magnetic.
d) Keras, dan kuat.
f) Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor
bahkan superkonduktor.
2.2.4 Bahan-Bahan dasar Keramik
Pada dasarnya bahan baku (dasar ) keramik dapat dikelompokkan menjadi
1. Bahan Plastis
Bahan ini berupa tanah liat dengan kandungan mineral dan tambahan yang
berasal dari endapan kotoran. Mineral ini berupa silikat, magnesium, besi,
bersifat kapur dan alkalis.
2. Bahan pelebur
Bahan ini berupa feldspar dengan kandungan alumina silkat alkali beraneka
ragam yang terdiri dari:
a) Orthose : (SiAl) O8
b) Potassis Albite : (SiAl) O K
8
c) Anorthite : (SiAl) O
Na, sodis
8
3. Bahan penghilang lemak
Ca, Kalsis
Bahan ini berupa bahan-bahan baku yang mudah dihaluskan dan koefisien
penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan ini berfungsi sebagai penutup
kekurangan-kekurangan yang terjadi karena plastisitas dari tanah liat dan
terdiri dari silica dan quartz yang berbeda-beda bentuknya.
4. Bahan tahan panas
Bahan ini terdiri dari bahan yang mengandung magnesium dan silica
aluminium. (Harefa, 2009)
2.2.5 Keramik Konstruksi
Klasifikasi produk keramik tradisional yang digunakan dalam konstruksi,
didasarkan pada lingkup:
• elemen untuk lantai, dinding, atap (bata);
• peralatan sanitasi (kesehatan); • lantai dan dinding (ubin).
2.2.5.1 Bata Konstruksi
Batu bata, bersama dengan batu bangunan, bahan yang umum digunakan. Kuat tekan
adalah antara 20-50 MPa dan dapat mencapai 70 MPa untuk bata padat, dibandingkan
dengan 15 MPa sampai 100 MPa dan tuf batu yang banyak digunakan dalam
konstruksi. Kekuatan tarik jauh lebih rendah, mencapai 5 °% dan, jarang, 10% dari
kuat tekan. Batu bata memiliki keuntungan di atas reruntuhan, untuk dibentuk menjadi
bentuk yang teratur, yang dengan sendirinya menyebabkan meningkatnya kekuatan
seluruh dari batu bata.
Batu bata dalam konstruksi akan menggunakan jenis berikut:
• batu bata atau batu beban-beban dan non- • ubin dan genteng;
• Light blok untuk lantai dan untuk membangun semua bekerja di permukaan horizontal atau sedikit miring;
• dinding bata.
2.2.5.2 Ubin
Ubin keramik (floor title) adalah termasuk jenis badan keramik porcelain
stoneware yang mempunyai performa teknis yang sangat baik ditinjau dari sifat-sifat
ketahanan terhadap aspek mekanis, pemakaian, bahan kimia dan sebagainya.. Pada
umumnya sistem bubuk badan ubin keramik dibuat dari campuran beberapa bahan
baku mineral (mixed powders) dan beberapa bahan tambahan lain. Berdasarkan
perpindahan massa yang terjadi, secara tradisional sintering pada fasa padat akan
permindahan massa. Meskipun demikian, kecepatan terjadinya densfikasi selama
proses sintering dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : komposisi kimia dan
ukuran butiran bubuk, suhu dan waktu sintering. Beberapa permasalahan yang dapat
diidentifikasi dalam proses sintering ubin keramik dapat dirangkum sebagai berikut :
(i) Kualitas bahan baku ubin keramik (terutama feldspar dan clay)
tidak konsisten tergantung pada lokasi asal dimana mereka
diperoleh;
(ii) Sistem bubuk {powder system) untuk badan ubin keramik biasanya
tersusun dari partikel-partikel yang mempunyai ukuran bervariasi
{multisized particles) dengan distribusi ukuran yang tertentu
dengan komposisi kimia yang berbeda;
(iii) Bentuk butiran adalah campuran dari bentuk partike! bulat
{spherical particles) dan partikel-partikel tidak bulat {non spherical
particles);
(iv) Distribusi ukuran partikel bubuk badan ubin keramik mempunyai
pengaruh terhadap struktur mikro dan perpindahan massa
disamping temperatur dan waktu sintering.
(Nur Hasan, 2006)
Bata klinker
Disebut juga pelapisa jalan (paving block) adalah jenis bata keramik bakaran keras dimana bata ini dibakar pada suhu hampir mencapai titik lelehnya.
Bahan bakunya adalah tanah liat api dicampur dengan atau tanpa serpih yang
bermutu baik
Pembuatan dibentuk proses lempung dengan pres tekanan tinggi sehingga kepadatan optimal
Suhu pembakarannya 1200
Bata klinker dipakai untuk permukaaan jalan raya
oC
1. tahan air, tahan cuaca tahan gesekan kuat tekan tinggi
2. kepadatan 2,3
3. kuat tekan rata-rata 280 kg/cm2. Biasanya bisa mencapai 500 kg/cm
Sumber :
2
2.2.6. Proses Pembentukan Keramik
2.2.6.1. Preparasi serbuk
Untuk membuat bentonit dan limbah padat pulp menjadi serbuk atau dengan kata lain
memisahkan butiran kasar menjadi butiran halus dalam ukuran mesh, diperlukan alat
penggiling dan juga alat ayakan. pemisahan buitran yang dilakukan terlebih dahulu
butiran dikeringkan. Butiran yang kering kemudian digiling dan diayak dan diperoleh
butiran halus, kemudian dicampurkan dengan air sehingga dapat dibuat menjadi bahan
keramik.
2.2.6.2 Pembentukan Keramik
Pembentukan keramik dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain :
a) Die Prsseing
Pada proses ini bahan keramik dihaluskan hingga membentuk bubuk, lalu dicampur
dengan pengikat (binder) organic kemudian dimasukkan ke dalam cetakan dan ditekan
hingga mencapai bentuk padat yang cukup kuat. Metode inilah yang digunakan
peneliti untuk membuat keramik dari bahan baku bentonit. Metode ini umumnya
digunakan dalam pembuatan ubin, keramik elektronik atau produk dengan cukup
sederhana karena metode ini cukup murah.
b) Ruber Mold Pressing
Metode ini dilakukan untuk menghasilkan bubuk padat yang tidak seragam dan
yang terbuat dari karet. Bubuk dimasukkan ke dalam sarung karet kemudian dibentuk
dalam cetakan hidrostatis.
c) Extrusion Molding
Pembentukan keramik pada metode ini melalui lobang cetakan. Metode ini biasa
digunakan untuk membuat pipa saluran, pipa reactor atau material lain yang memiliki
suhu normal untuk penampang lintang tetap.
d) Slip Casting
Metode ini dilakukakn untuk memperkeras suspensi dengan air dan cairan lainnya,
dituang ke dalam plestere berpori, air akan diserap dari daerak kontak kedalam
cetakan dan lapisan lempung yang kuat terbentuk.
e) Injection Molding
Bahan yang bersifat plastis diinjeksikan dan dicampur dengan bubuk pada cetakan.
Metode ini banyak digunakan untuk memproduksi benda – benda yang mempunyai
bentuk yang kompleks. (Debora. 2008)
2.2.6.3 Pengeringan
Sampel keramik yang telah dibentuk dari butiran, akan dikeringkan pada ruang
dengan suhu ruangan. Pengeringan akan mempengaruhi produk akhir dari keramik.
Pengeringan bahan harus dikrontol dengan baik. Pengeringan sample keramik berguna
untuk mengurangi resiko keretakan. Akan tetapi proses keretakan yang terjadi pada
saat pengeringan dapat disebabkan butiran yang dicampur tidak homogen, dan
menyebabkan pengeringannya tidak merata disetiap bagian-bagian ataupun
permukaan sample keramik. Kelebihan air pada saat pembentukan keramik seringkali
2.2.6.4 Pembakaran/sintering
Sintering adalah proses perlakuan termal untuk menghasilkan ikatan antar partikel
sehingga koheren dimana struktur padat yang terbentuk didominasi oleh mekanisme
perpindahan massa yang terjadi pada skala atomic. Transport massa berupa gerakan
atomic yang menghasilkan energi permukaan serbuk. Energi permukaan serbuk
berbanding lurus dengan luas permukaannya. Karenanya partikel halus, dengan luas
spesifik yang tinggi, memiliki energi permukaan yang lebih tinggi karena memiliki
tingkat energi yang tinggi.
Sintering Fasa Padat (Solid State Sintering)
Proses sintering fasa padat memiliki beberapa kandidat mekansime transport yang
dapat dibagi menjadi dua kelas, yaitu transport permukaan dan transport ruah.
Transport permukaan tidak menyebabkan densifikasi, sedangkan transport ruah
menyebabkan densifikasi. Beberapa mekanisme transport uap dari permukaan padat,
difusi batas butir, aliran viskos, dan aliran plastis. Tiga mekanisme pertama termasuk
dalam kelas transport permukaan.
1. Difusi permukaan
2. Difusi volume
Ada tiga jalur yang diambil oleh kekosongan pada difusi volume, yaitu:
a. Adhesi volum : kekosongan bergerak dari permukaan neck area melalui
interior partikel menuju permukaan partikel. Hasilnya dalah deposisi massa
pada permukaan neck area. Pada adhesi volume tidak terjadi densifikasi
atau penyusutan.
b. Densifikasi difusi volume : aliran kekosongan dari permukan neck area
menuju batas butir antara partikel. Jalur ini menyebabkan densifikasi dan
c. Penghilangan kekosongan melalui proses dislocation climb
3. Transport uap dari permukaan padat
4. Difusi batas butir
5. Aliran viskos
(Galih ,2008)
2.2.6.5 Penyusutan
Penyusutan dapat terjadi pada saat pengeringan dan pembakaran sample. Besar
penyusutan pada saat pembakaran dapat dipengaruhi oleh temperatur/suhu
pembakaran dan waktu lamanya pembakaran. Penyusutan sangat berhubungan dengan
keadaan awal porositas sampel.
2.3 Limbah
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik
industri maupun dosmetik (tumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan
tempat tertentu tidak di kehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis.
Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi empat
bagian:
1. Limbah cair
2. Limbah padat
3. Limbah gas dan partikel
4. Limbah B3
2.3.1 Limbah padat
Limbah padat didefinisikan sebagai segala sesuatu yang tidak terpakai dan
berbentuk padatan atau semi padatan. Limbah padat merupakan campuran dari
berbagai bahan baik yang tidak berbahaya seperti sisa makanan maupun yang
berbahaya seperti limbah Bahan Berbahaya Beracun (B3) yang berasal dari industri.
(Ricki, 2005)
2.3.1. Limbah Padat Pulp
Pulp adalah kumpulan serat-serat yang diambil dari bagian tumbuhan yang
mengandung serat antara lain dari bagian batang, kulit akar, daun dan buah. Kayu
sebagai bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara
lain
1. Selulosa, tersusun atas molekul rantai lurus dan panjang yang merupakan
komponen yang paling disukai dalam pembuatan kertas karena panjang, kuat
2. Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang.
Hemiselulosa lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam
proses pulping.
3. Lignin adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi
merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping kimia dan proses
pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat slulosa secara
signifikan.
4. Ekstraktif, meliputi hormone tumbuhan tumbuhan, resin, asam lemak dan
unsur lain.. (Rini,. 2002)
Limbah padat pulp adalah limbah yang diperoleh dari sisa-sisa pengolahan industry
1. Dreg
Dreg adalah material padat yang berwarna abu-abu kecoklatan yang
merupakan bahan endapan dari green liquor yaitu smelt yang dilarutkan dengan weak
wash dari lime mud washer. Bentuk serbuk limbah dreg ditunjukkan pada Gambar
lampiran II. Kandungan silica dan karbon residu organic yang tidak sempat terbakar
dalam boiler. Komposisinya ditunjukkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.2 Komposisi Limbah Padat Pulp Dreg
Parameter Komposisi (%)
Al2O3 12.02
SiO2 41.61
MgO 6.98
CaO 15.94
Fe2O3 1.47
(Sumber : Sitorus, 2010 )
2. Grit
Grit berasal dari proses recoustisizing yang tidak bereaksi antara green liquor dan
kapur tohor, berwarna abu-abu kekuningan, kandungan utamanya hidroksida. Bentuk
serbuk limbah grit ditunjukkan pada Gambar lampiran II. Komposisinya ditunjukkan
pada Tabel 2.4 dibawah ini:
Tabel 2.4 Komposisi Limbah Padat Pulp Grit
Parameter Komposisi (%)
SiO2 1.78
MgO 5.83
CaO 53.11
Fe2O3 0
Sumber : Sitorus, 2010
3. Biosludge
Biosludge merupakan limbah dari proses pembuatan pulp dan industri kertas yang
bagus yang berupa campuran dari endapan limbah cair, berwarna coklat kehitaman,
kandungan utamanya adalah selulosa dan bakteri yang mati. (Arnol, 2009. Bentuk
serbuk limbah padat pulp biosludge ditunjukkan pada Gambar lampiran II. Komposisi
kimia dari biosludge ditunjukkan pada Tabel 2.5.
Tabel. 2.5. Komposisi Limbah Padat Pulp Biosludge
Parameter Komposisi (%)
Al2O3 0
SiO2 2.68
MgO 1.07
CaO 12.38
Fe2O3 0.29
(Sumber : Sitorus,2010)
Dari ketiga jenis limbah padat pulp diatas, yakni dreg, grit dan biosludge.
Ketiga limbah ini yang digunakan peneliti sebagai bahan pengisi dalam pembuatan
sampel keramik konstruksi. Adapun alasan peneliti menggunakan limbah ini adalah
mengandung 41,61 %, grit mengandung 1,78% dan biosludge mengandung 2,68 %
silika. Dimana silika inilah yang akan membuat sampel keramik memiliki kuat tekan
yang kuat. Disamping itu dreg mengandung senyawa alumina sebesar 12,01 % .
Dengan adanya silika, membuat sampel keramik dapat menjadi kuat, keras, dengan
bersamaan silika. Karena itulah sifat kedua bahan ini yakni mengikat dan mengisi.
Namun disamping mengandung alumina dan silika, ketiga bahan limbah ini
mengandung senyawa yang dianggap beracun dan berbahaya, dapat diketahui dari
kandungan masing-masing limbah. Contohnya adalah senyawa CaO, Fe2O3
Unsur
.
Senyawa ini dapat berbahaya jika masuk kedalam tubuh dengan kadar yang
tidak esensial bagi tubuh. Dengan memperhatikan senyawa diatas, penulis juga
memperhatikan akan bahayanya senyawa diatas jika digunakan dalam pembuatan
sampel keramik.
Dengan memperhatikan kandungan senyawa limbah drge, grit dan biosludge
yaitu Al, Fe, Mg, Ca yang dianggap berbahaya, dengan titik didih masing-masing
senyawa, ditunjukkan pada tabel 2.6.
Tabel 2.6 Titik didih berbagai unsur
Simbol Titik Cair (0C)
Alumunium Al 660,4
Besi Fe 1538
Calsium Ca 839
Magnesium Mg 649
Oksigen O -218,4
Silikon S 1414
(Van Vlack, 2004)
Dengan pembakaran yang digunakan peneliti adalah 900 oC, jadi senyawa
yang dianggap berbahaya akan habis terbakar, dan tidak akan berbahaya dalam
2.4 Karakteristik Bahan
2.4.1 Sifat Fisis
2.4.1.1 Penyusutan
Penyusutan terjadi akibat menurunnya porositas dimana keporian terisi oleh
bahan-bahan yang mudah melebur. Penyusutan suatu produk sangat erat kaitannya
dengan proses pembuatan bahan tersebut.
Temperatur pembakaran sangat berpengaruh terhadap penyusutan. Semakin
tingi temperatur pemabakaran yang diberikan terhadap bahan maka keporian akan
semakin tertutupi oleh bahan yang mudah melebur sehingga terjadi penyusutan yang
semakin besar. Besar Penyusutan keramik normal adalah 30 %. (Kenneth, 1996).
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi penyusutan antara lain adalah:
a) Pembentukan
b) Lama pembakaran
c) Ukuran butiran
d) Komoisisi
e) Dll
Penyusutan bakar adalah persentase penyusutan diameter sebelum dan sesudah
dibakar, dan secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
% 100
% x
do di do
susutbakar = − (2.1)
d0 = diameter sebelum dibakar
2.4.1.2 Porositas
Porositas dalam suatu keramik dinyatakan dalam % rongga atau fraksi volume
dari suatu rongga yang ada dalam bahan tersebut. Porositas sangat dipengaruhi oleh
bentuk dan distribusinya. Porositas dintakan dalam % yang menghubungkan antar
volume pori terbuka terhadap volume benda keseluruhan, secara persamaan dapat
dilihat :
% 100 1
(%) x x
V m m Porositas
air t
k k
ρ −
= (2.2)
Dimana :
mk = massa kering sampel setelah dibakar (gram)
mb = massa basah sampel setelah direndam selama 1 x 24 jam (gram)
Vt
air
ρ
= volume sampel setelah dibakar
= massa jenis air (gram/cm3)
2.4.1.3 Densitas
Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin
tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap
volumnya. Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumnya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volume
yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih
rendah. Densitas keramik konvensional adalah sebesar 3.980 kg/m3. (Menurut
Kenneth, 1960)
Secara matematis densitas dirumuskan sebagai berkut:
Dimana
= densitas (gram/cm3); m= massa (gram);
v = volume (cm3
A P fc =
)
2.4.2 Sifat Mekanik
Berbagai jenis keramik termasuk semen, bata untuk bangunan, bata tahan api
dan gelas dipergunakan sejak lama sebagai bahan konstruksi bangunan. Bidang
penggunaan baru bagi keramik sebagai bahan konstruksi telah dikembangkan,
sebagaimana telah terlihat dalam studi yang luas mengenai karbida silicon dan nitride
silicon sebagai bahan untuk turbin adan motor yang sangat efisien. Pada umumnya
keramik memiliki sifat-sifat yang baik yaitu : keras, kuat dan stabil pada temperatur
tinggi, tetapi keramik bersifat getas dan mudah padah seperti halnya porselen, keramik
cina ataupun gelas. Dalam bab ini dikemukakan penejelasan dasar yang diperlukan
agar sifat-sifat mekanik dari keramik diketahui lebih baik. (Surdia,2005). Adapun sifat
mekanik bahan keramik dapat ditinjau dari kuat tekan dan kekerasan dapat dijelaskan
sebagai berikut :
2.4.2.1 Kuat Tekan
Besarnya kekuatan tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya
beban maksimum yang dapat ditahan bahan dengan luas penampang bahan yang dapat
mengalami gaya tersebut. Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan dapat
dirumuskan sebagai berikut :
(2.4)
Dengan
fc
A = Luas Permukaan (m = tekanan (Pascal)
P = Beban Maksimum (N)
2
2.4.2.2 Kekerasan
Kekerasan adalah salah satu ciri khas bahan keramik dengan kekerasannya
yang sangat tinggi. (Surdia,2005). Besarnya kekerasan keramik normal/konvensional
adalah sebesar 2600 MPa. (Kenneth, 1996).
Kekerasan dapat juga didefinisikan sebagai ketahanan bahan terhadap
penetrasi pada permukaan, namun pada umumnya terhadap deformasi platis karena
pada bahan yang ulet kekerasan memiliki hubungan yang sejajar dengan kekuatan.
Cara pengukuran kekerasan dapat ditentukan dengan deformasi yang berbeda, yaitu
dengan kekerasan Brinnel, Rocwkwell, Vickers. Pengujian kekerasan yang dilakukan
peneliti adalah pengujian Hardness Vickers. Alat uji kekerasan menggunakan indektor
yang bentuknya berupa bola kecil, piramida, atau titik indentor berfungsi sebagai
pembuat jejak pada logam (sample) dengan pembebanan tertentu, nilai kekerasan
diperoleh setelah diameter jejak diukur. Bentuk Gambar pengujian kekerasan metode
vickers ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Kekerasan suatu bahan dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
(2.5)
Dengan:
Hv = kekerasan Vickers (kgf/mm2
No
)
P = beban yang diberikan (kgf)
D = panjang rata-rata garis diagonal bekas penekanan (mm)
Tabel 2.7 Standart Pengujian Keramik Konstruksi
Pengujian Nilai
1 Densitas 2,71 g/cm3
2 Porositas 47,22 %
3 Kuat tekan 62,9 MPa
4 Susut bakar 1,919 %
Sumber : Dr. Zuriah Sitorus, 2010
Tabel 2.8 Standart Pengujian Paving Block Menurut SNI -3-0691-1996
No Jenis Kuat Tekan (MPa)
1 Mutu A 35-40
2 Mutu B 17-20
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Neraca Digital berfungsi untuk mengukur massa bahan dan massa sampel
keramik.
2) Mesin pembakar (Tungku) berfungsi untuk membakar/sintering sampel
keramik.
3) Ayakan 100 mesh berfungsi mengayak butiran/memisahkan butiran kasar dan
butiran halus bahan yaitu, Bentonit, Dreg, Grit dan Biosludge.
4) Mesin uji kuat tekan (Universal Tensile Machine) befungsi untuk mencetak
sampel keramik dan digunakan untuk pengujian kuat tekan sampel keramik.
5) Mesin uji kekerasan (Hardness Tester Vickers) berfungsi untuk pengujian
kekerasan.
6) Cetakan berbentuk silinder dengan ukurann diameter luar 50,09 mm, diameter
dalam 30,24 mm dan tinggi/tebalnya 59 cm.
7) Jangka sorong Vernier Caliver berfungsi untuk mengukur diameter dan tebal
sampel.
3.2 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan peneliti dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Dreg, Grit, Dan Bio sludge diperoleh dari PT. Toba Pulp Lestari (TPL) Desa
Sosor Ladang, Kecamatan Parmaksian Kabupaten Tobasamosir.
Dreg, Grit dan Biosludge, digunakan sebagai bahan pengisi dalam pembuatan
Keramik konstruksi, dimana yang dibutuhkan dari ketiga bahan pengisi ini
adalah Senyawa silika (SiO2).
2) Bentonit diperoleh dari Desa Sabam Sirait, Kecamatan Parmaksian,
Kabupaten Tobasamosir. Digunakan sebagai bahan baku pengganti Keramik
konstruksi.
3) Air dari PDAM Tirtanadi Medan
Digunakan untuk menjadi air plastisan, atau dengan tujuan menghomogenkan
(mendekati homogen) dalam pencampuran bahan dan mempermudah
pencetakan sampel keramik konstruksi.
3.3 Lokasi Penelitian
Literatur dilakukan : Perpustakaan Universitas, USU Medan
Penelitian dilakukan di : Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Jl Medan
3.4 Metode Penelitian Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Dikeringkan
Digiling
Diayak lolos 100 mesh
Ditimbang
Dicampur + Air
Diaduk
Dicetak dan ditekan
Sampel keramik
Dikeringkan 2 hari
Disintering
Didinginkan 24 jam
Pengujian sampel
Analisa data dan Kesimpulan
Pengujian fisis 1. Porositas 2. Densitas 3. Penyusutan
Pengujian mekanik 1. Kuat tekan 2. Kekerasan Disintering dengan temperatur 900 derajat celsius, dengan waktu penahanan 30 menit Sampel dicetak kedalam bentuk cetakan silinder, dan ditekan dengan beban 5000 kgf
3.5. Parameter Penelitian
Parameter adalah ukuran data yang akan diperoleh dari hasil penelitian yang
menjadi parameter dalam penelitian ini adalah:
1) Porositas
2) densitas
3) Susut bakar
4) Kuat tekan
5) Kuat Impak
3.6. Prosedur Pembuatan Sampel Keramik 1) Pengeringan
Limbah Padat Pulp yang terdiri dari padatan (Dreg dan Grit) dikeringkan
sedangkan Biosludge dibakar sampai 300 o
2) Penggilingan
C dengan menggunakan Furnace dan
bahan baku bentonit dikeringkan sehingga diperoleh seperti ditunjukkan pada Gambar
pada lampiran II.
Bentonit dan Limbah Padat Pulp yang sudah dikeringkan digiling
dengan menggunakan alat penggiling.
3) Pengayakan
Bentonit dan Limbah Padat Pulp yang sudah dihaluskan diayak. Hasil
pengayakan berupa serbuk halus 100 mesh.
a) Setelah bahan – bahan dipersiapkan, kemudian ditimbang sesuai dengan
komposisi yang telah ditentukan. ( pada Tabel 3.2)
b) Setaip bahan diaduk dan kemudian ditambahkan air secukupnya hingga merata
(Homogen) seluruhnya.
Tabel 3.1 Komposisi campuran Bentonit dan limbah padat pulp Kode
sampel
uji
Komposisi Campuran Sampel Uji
Bentonit (gram) Dreg (gram) Grit
(gram)
Biosludge
(gram)
1 50 22,5 22,5 5
2 60 17,5 17,5 5
3 70 12,5 12,5 5
4 80 7,5 7,5 5
5 90 2,5 2,5 5
6 100 0 0 0
5) Pembentukan sampel
Pencetakan sampel uji dilakukan dengan alat tekan atau menggunakan dengan
metode dry pressing. Serbuk yang telah dicampur merata ditambah dengan air
dituang ke dalam cetakan berbentuk silinder dengan ukuran diameter luar 50,09 mm,
diameter dalam 30,24 mm dan tinngi 59 cm. kemudian ditekan dengan beban sebesar
5 ton selama 120 detik hingga padat. Bentuk Cetakan sampel dapat dilihat dalam
Setelah sampel selesai dibentuk, sampel diikeringkan selama 1x24 jam, .
pengeringan dilakukan untuk mencegah keretakan pada saat pembakaran. Pengeringan
dilakukan dengan suhu ruangan tanpa ada sinar matahari secara langsung.
6) Pembakaran sampel
Proses pembakaran merupakan tahapan yang paling penting dalam untuk
menghasilkan produk keramik yang baik harus lah diperhatikan pembakaran keramik.
Beberapa faktor yang diperhatikan dalam proses dan mekanisme pembakaran keramik
adalah : jenis bahan, komposisi bahan, ukuran partikel, suhu dan lamanya
pembakaran.
Sebelum melakukan pembakaran, sebelumnya dilakukan pengukuran diameter,
tebal sampel dengan menggunakan jangka sorong dan menimbang massa sampel
keramik dengan menggunakan neraca digital, yang akan digunakan untuk data pada
pengujian susut bakar ddan porositas. Kemudian dimasukkan ke tungku pembakaran
dengan suhu pembakan 900 oC dan waktu penahanan 30 menit.
Setelah pembakaran, sampel keramik didinginkan. Pendinginan dilakukan
secara perlahan-lahan, dengan membiarkan sampel di dalam tungku pembakaran,
yang dalam keadaan off, kemudian dikeluarkan untuk dilakukan
pengukuran-pengukuran.
3.8. Alat Pengumpul Data Penelitian
Jangka sorong Vernier Caliver untuk mengukur diameter sampel keramik dan
tebal sampel keramik. Neraca Analitis untuk mengukur massa bahan dan massa
sampel keramik. Universal Tokyo Testing Machine untuk mengukur kekuatan sampel
3.9. Pengujian sampel keramik 1. Pengukuran porositas
Porositas dalam suatu material keramik dinyatakan dalam % atau fraksi
volume dari suatu rongga yang ada dalam bahan tersebut. Porositas dinyatakan dalam
% yang menghubungkan antar volume pori terbuka terhadap volume benda
keseluruhan yang memenuhi persamaan :
% 100 1
% x x
Vt m m
porositas
air k
b
ρ
−=
(3.1)
Dimana
mb = massa basah (gram) sample uji, setelah direndam air selama 1x24 jam
mk = massa kering sample (gram)
Vt = volume total (cm3)
ρair = massa jenis air (1 gram/cm3
2. Pengukuran densitas )
Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin
tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap
volumnya. Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumnya.Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volume
yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih
rendah.
Secara matematis densitas dirumuskan sebagai berkut:
Dimana:
= densitas (gram/cm3); m= massa (gram);
v = volume (cm3
3. Pengukuran susut bakar ).
Susut bakar adalah perubahan dimensi atau volume bahan yang telah dibakar.
Salah satu parameter yang menunjukkan terjadinya proses sintering adalah akibat
adanya perbuahan mikrostruktur (butir atau batas butir). Sebelum dan sesudah dibakar
diameter sampel diukur dengan jangka sorong. Persamaan yang digunakan dalam
menentukan besarnya susut bakar adalah :
% 100
% x
do di do
susutbakar = − (3.3)
d0 = diameter sebelum dibakar
di
A P fc =
= diameter sesudah dibakar
4. Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan alat UTM (Universal
Testing Machine), memposisikan jarum skala gaya (merah dan hitam) pada skala 0.
Sampel keramik diletakkan pada dasar penekanan alat UTM. Dihidupkan ON UTM,
dan dinyalakan tombol penekan UTM. Ketika sampel sudah menunjukkan keadaan
retak, tombol penekan UTM dapat dimatikan, dan nilai kuat tekan dapat dilihat yang
ditunjukkan jarum skala hitam.
Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan dapat dirumuskan sebagai
berikut :
Dengan
fc = tekanan (Pascal)
P = Beban Maksimum (N)
A = Luas Permukaan (m2
1. Pilih potongan kecil sampel keramik yang permukaannya rata. )
5. Pengujian Kekerasan
Kekerasan (Hardness) dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan keramik
terhadap penetrasi pada permukaan. Pengujian kekerasan dilakukan dengan
menggunakan Hardness Tester Vickers. Prosedur pengujian kekerasan dengan
menggunakan Hardness Tester Vickers Sebagai berikut:
2. Permukaan sampel dihaluskan dengan menggunakan amplas.
3. Permukaan dipoles rata dan mengkilap.
4. Sampel siap diuji kekerasannya. Sampel diletakkan di tempat sampel,
kemudian dilakukan penekanan hingga intan piramida tepat mengenai
permukaan sampel tersebut.
5. Jejak yang terbentuk setelah proses penekanan, diukur diagonalnya dan dapat
dilihat nilai kekerasannya.
Nila kekerasan Vickers ditentukan oleh persamaan berikut:
(3.5)
Dengan:
Hv = kekerasan Vickers (kgf/mm2)
P = beban yang diberikan (kgf)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 4.1.1 Pengujian Porositas
Hasil pengujian porositas terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan
(3.1):
% 100 1
% x x
Vt m m porositas
air k
b
ρ
− =
Dimana
mb = massa basah (gram) sampel uji, setelah direndam air selama 1x24 jam
mk = massa kering sampel (gram)
Vt = volume total (cm3)
ρair = massa jenis air (1 gram/cm3)
Perhitungan Pengujian porositas
Pada Bentonit 100 % (variasi campuran 1)
sampel 1
mb=15,509 gram
mk
t = 1,120 cm =12,899 gram
3
Perhitungan Pengujian Porositas rata-rata
3
% %
%
%
Data penelitian pada pengujian porositas dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1 Data Pengujian Porositas
4.1.3. Pengujian Densitas
Hasil pengujian densitas terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan
(3.2)
Perhitungan Pengujian Densitas
Pada Bentonit 100 % (variasi campuran 1)
3
Densitas Rata-rata
Data Penelitian pada pengujian densitas dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini.
Tabel 4.2 Data Pengujian Densitas.
No Variasi Campuran Massa
4.1.4. Pengujian Susut Bakar
Pengujian susut bakar dilakukan dengan mengukur diameter sampel sebelum dibakar
dan sesudah dibakar. Pengujian susut bakar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan 3.3 :
Dimana : do = diameter sampel sebelum dibakar
di = diameter sampel setelah dibakar
Perhitungan Pengujian Susut Bakar
Susut bakar pada Bentonit 100 % (variasi campuran 1)
Sampel 1
Diketahui
Diameter awal =30,30 mm
Diameter akhir =29,42
Maka, susut bakar dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.3)
%
Diameter awal =30,20 mm
Maka, susut bakar dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.3)
Diameter awal =30,20 mm
Diameter akhir =29,22
Maka, susut bakar dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.3)
%
Pengukuran Pengujian susut bakar rata-rata
Data penelitian pada pengujian susut bakar dapat dilihat pada Tabel 4.3 dibawah ini.
Tabel 4.3 Pengujian Susut Bakar No Variasi Campuran Diamter
Susut Bakar Rata-rata
4.1.5. Pengujian Kuat Tekan
Hasil pengujian kuat tekan terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan
persamaan (3.4):
Dengan
fc = tekanan (Pascal)
P = Beban Maksimum (N)
A = Luas Permukaan (m2)
Perhitungan Pengujian Kuat Tekan Variasi Campuran 1
Perhitungan Kuat tekan rata-rata
Data penelitian pada pengujian kuat tekan dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut ini.
Tabel 4.4 Pengujian Kuat Tekan
No Variasi Campuran Beban
tekan P
7 Keramik Konstruksi Jenis Paving Block Mutu A
4.1.7. Pengujian Kekerasan
Hasil pengujian kekeraasan terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan
persamaan (3.5):
Dengan:
Hv = kekerasan Vickers (kgf/mm2
MPa
d = panjang rata-rata garis diagonal bekas penekanan (mm)
Perhitungan pengujian kekerasan Pada bentonit 100 % (variasi campuran 1)
d=0,237 mm
Kekerasan Rata-rata
MPa
Data penelitian untuk pengujian kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini.
Tabel. 4.5. Pengujian Kekerasan
Grafik Hubungan Antara Porositas (% ) dengan Densitas (gram/cm^3) Berdasarkan Komposisi Bahan Bentonit (% )
28
Komposisi Bahan (% )
P
4.2. Pembahasan
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara porositas (%) Densitas (g/cm^3) dengan
Variasi Campuran
Dari grafik kuat tekan dan porositas yang ditunjukkan bahwa terdapat
hubungan yang terbalik antara densitas dan porositas. Besar densitas berbanding lurus
dengan pertambahan bentonit, artinya semakin besar persentase bentonit semakin
besar pula densitas. Sebaliknya terdapat hubungan terbalik antar porositas dengan
pertambahan bentonit, yaitu semakin besar pertambahan bentonit maka semakin kecil
pula porositasnya.
Namun dilihat secara keseluruhan,pada komposisi 90 % bentonit dan 10
limbah pdat pulp baik besar porositas, densitas, susut bakar, kuat tekan dan
kekerasan, kelihatannya agak sedikit menyimpang dari yang diharapkan peneliti. Dan
ini tidak sesuai dengan teori. Namun ini tidak lepas dari proses pembuatan sampel
keramik konstruksi. Pada saat pembentukan sampel, ada suatu teknik yang peneliti
gunakan, yaitu memperbanyak air plastisan (lebih banyak dari pada campuran lain),
guna mengantisipasi kerusakan pada saat pencetakan. Karena secara fisis, baik kurang
Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan (MPa) dengan Susut Bakar (% ) Berdasarkan Komposisi Bahan (% )
0
Variasi Campuran (% )
K
memungkinkan hasil yang diperoleh peneliti pada komposisi 90% bentonit dan 10%
limbah.
Berdasarkan standar yang digunakan peneliti, keramik yang diperoleh peneliti
bila ditinjau dari densitas yang penulis peroleh belum dapat disebut sebagai keramik
konstruksi, namun dalam kondisi ini dapat disebut sebagai keramik konstruksi
kategori bata konstruksi. Namun bila dilihat dari susut bakarnya sampel keramik yang
dibuat peneliti sudah dapat digunakan peneliti.
Dilihat dari porositasnya, sampel keramik konstruksi yang dibuat peneliti tidak
dapat digunakan sebagai keramik konstruksi, ini berdasarkan standar yang digunakan
peneliti pada bab II, dimana porositas paling besar yang diperoleh peneliti adalah :
38,573 %. Kemungkinan ini disebabkan pori-pori yang besar yang terdapat pada
sample keramik.
Gambar 4.2. Grafik hubungan antara Kuat tekan (Mpa) susut bakar (%),
Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan (MPa) dengan Kekerasan (MPa) Berdasarkan Komposisi Bahan (% )
0
Komposisi Bahan (% )
K
Dari grafik, ditunjukkan bahwa susut bakar dan kuat tekan menaik tidak secara linear,
ada fluktuasi pada penambahan 90% bentonit. Penyebabnya, sama yang sudah
dibahas pada keterangan pembahasan densitas dan porositas diatas. Penyebab dari
adanya penyusutan massa, atau dapat dikatakan volum kemungkinan disebabkan telah
terjadi perubahan susunan atom pada sampel setelah terjadi proses pembakaran.
Berdasarkan standar yang digunakan peneliti, dilihat dari kuat tekannya, yaitu
yang terbaik (88,269Mpa) sudah dapat digunakan sebagai keramik konstruksi sebagai
paving block mutu A (jenis bata keramik bakaran keras) dimana besar kuat tekan
paving block mutu A ( 40MPa).
Berdasarkan grafik, kuat tekan dan susut bakar menunjukkan bahwa terdapat
korelasi yang jelas antara besarnya densitas, dan susut bakar dengan penambahan
bentonit, artinya semakin besar persentase Bentonit semakin besar pula kuat tekan
sampel dan demikian juga susut bakar semakin besar juga.
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara kuat tekan (Mpa), Kekerasan (MPa) dengan
Dari grafik yang ditunjukkan didapatkan hubungan yang berbanding lurus antara kuat
tekan dan kekerasan dengan penambahan bentonit. Dimana semakin besar persentase
bentonit, semakin besar pula kuat tekan dan kekerasan.
Berdasarkan standar yang digunakan peneliti, nilai kekerasan dari sampel
keramik yang diperoleh belum dapat dikatakan sebagai keramik konstruksi, nilai
kekerasan sebesar 42,776 Mpa yang didapat peneliti, adalah termasuk kekerasan dari
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pembahasan pada bab IV diatas, maka penulis menarik
kesimpulan sebagai berikut :
1. Pembuatan keramik konstruksi yang dibuat peneliti, dilihat dari
karakterisasinya yaitu dari sifat fisis (porositas, densitas) belum dapat
digunakan sebagai keramik konstruksi, namun sudah dapat dikategorikan
keramik konstruksi paving block (jenis bata keramik bakaran keras). Syarat
dari keramik konstruksi normal adalah porositas nya (25 %), densitas (2,71
gram/cm^3), susut bakar (2,56 %) kuat tekan 96,28 Mpa, kekerasan 98,80
Mpa. Nilai porositas yang diperoleh peneliti adalah : (38,573; 37,08; 35,603;
32,773; 34,866)%. Densitas yang diperoleh peneliti adalah : (1,520 ; 1,547;
1,564 ; 1,592 ; 1,687 ; 1,687) gram/cm^3. Susut bakar berkisar antara 1,081% -
3,073%, kuat tekan berkisar antara 38,448 MPa - 88,269 Mpa, dan kekerasan
berkisar antara : 19,337 Mpa - 42, 776 Mpa. Berdasarkan SNI -3-0691-1996
standar mutu A paving block 40 Mpa keramik konstruksi yang telah dibuat
peneliti telah dapat digunakan sebagai keramik konstruksi jenis paving block
2. Pembuatan keramik konstruksi dapat dilakukan dari persiapan serbuk bahan,
pencampuran, pembentukan, pengeringan, pembakaran, pendinginan dan
pengujian keramik konstruksi.
3. Variasi campuran sangat berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanik bahan.
Persentase/komposisi bentonit. Persentase bentonit berbanding lurus dengan
kuat tekan, densitas, susut bakar dan kekerasan, sedangkan peratambahan
5.2 SARAN
1. Sebaiknya dilakukan penelitan selanjutnya pada variasi tekanan pada saat
pembentukan dan memperhatikan hasil akhirnya.
2. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan variasi suhu yang berbeda, serta
memperhatikan lamanya pembakaran.
DAFTAR PUSTAKA
Ajie, Nugroho, Galih. 2008.”Sintesis & Karakterisasi Keramik Struktural
Alumina Pada Sintering Temperatur Rendah Untuk Aplikasi Armorf Facing”,Tugas Akhir Sarjana,ITB : Bandung
Arnol,Hotman.2009.”Pemanfaatan Limbah Padat Pulp Dregs Sebagai Pengisi
Batako Dengan Perekat Tepung Tapioka”,Tesis,Universitas Sumatera Utara : Medan
Astuti, Ambar. 1997. “Pengetahuan Keramik.” Cetakan Pertama, Universitas Gajah
Mada : Bogor
Aviantari,Megawati.2008.”Pembuatan & Pemisahan Membran Bentonit –Zeolit
Untuk pemisahan Ion Cu2+
Humbarsono, Y,A. .”Lempung Serap Tanjung Harjo sebagai Pencampur LG
Paregodean Untuk Bahan Keramik Melalui Kajian Mineralogi Di Pundong Bantul Yogyakarta”, e-jurnal, UPN : Yogyakarta
Dalam Larutan”. Skripsi,ITB : Bandung
Barsoun,W,Michael,1997.”Fundamentals Of Ceramics”,Drexel University : New
York.
Budinski, Kenneth.1996.”Engineering Materials Properties and Selection”. Fifth
Edition. Upper Saddle River : New Jersey USA
Debora,Rospita, S. 2008.”Pembuatan Dan Karakterisasi Bahan Keramik Berpori
Dengan Aditif Sekam Padi yang digunakan Sebagai Filter Gas Buang”. Tesis,USU : Medan
Hartomo, J, Anton.1992.” Mengenal Keramik Canggih, Cerdas &
Biokeramik”,Edisi Pertama, Cetakan Pertama, Andi Offset : Yoyakarta
Harefa,Fani.2009.”Pemanfaatan Limbah Padat Pulp Grits Dan Dregs Dengan
Joeliangsih.2004.”Peningkatan Kualitas Keramik Dengan Penambahan Sekap
Padi Dan bambu”,Makalah. IPB : Bogor
Marty, Etty, Wigayati.-, “ Pembuatan Keramik Berpori Dari Sistem Oksida
Kompleks La1-xSrxMnO3
Dan Karakteristiknya”. LIPI : Jakarta
Mulia, M, Ricki.2005.”Kesehatan Lingkungan”.Edisi Pertama, Graha Ilmu :
Yogyakarta
Palar, Haryando.2008.”Pencemaran Dan Toksikologi Logam Berat”, Cetakan
Keempat, Rineka Cipta : Jakarta
Perdana, Dian, 2006. “ Pembuatan Keramik Alumina Berpori Dengan Proses Slip
Casting Memanfaatkan Tepung Jagung Dan Tepung Tapioka”. Universitas Kristen Petra : Surabaya
Sebayang, P.2006.”Efek Komposisi SiO2 dan Suhu Sintering Pada Pembuatan
Keramik Alumina”. LIPI : Bandung, .ISBN 976 3688599
Sitorus, Zuriah, 2010. ”Pemanfaatan Limbah Padat Pulp Di TPL Porsea Sebagai
Bahan Baku Pada Pembuatan Keramik Konstruksi” ,Disertasi, USU : Medan
Surdia, Tata.2005.”Pengetahuan Bahan Teknik”,Cetakan Keenam, Pradnya
Paramita : Jakarta
Tambunan, Tiar, 2008, “Pembuatan Keramik Berpori Sebagai Filter Gas Buang
Dengan Aditif Karbon Aktif”, USU. Medan
Vlack,Van Lawrence, 2004.“Elemen – Elemen Ilmu Dan Rekayasa Material”,Edisi
Keenam, University Og Michigan: Ann Arbor og Michigan, dterjemahkan
Djaparie Sriati, Universitas Indonesia,Erlangga : Jakarta
(Rini D.S. 2002), “Minimasi Limbah Dalam Industri Pulp and Paper”,
Kamusilmiah,2010,TeknologiPembuatanKeramik
Scribd,2010,PemakaianBe
LAMPIRAN I
ALAT – ALAT PERCOBAAN 1. UTM (Universal Testing Machine)
2. Jangka Sorong
4. Tungku Pembakaran
5. Ayakan 100 Mesh
7. Cetakan Sampel Keramik
LAMPIRAN II
GAMBAR BAHAN-BAHAN PERCOBAAN 1. Bentonit
3. Dreg
LAMPIRAN III SAMPEL Sebelum dibakar
