Pembuatan Dan Karakterisasi Keramik Konstruksi Dengan Memanfaatkan Limbah Padat Pulp Dengan Bahan Baku Kaolin Surabaya

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN BAKU

KAOLIN SURABAYA

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

RIKARDO SIMANJUNTAK 060801007

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN

MEMANFAATKAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN BAKU KAOLIN SURABAYA

Kategori : SKRIPSI

Nama : RIKARDO SIMANJUNTAK

Nomor Induk Mahasiswa : 060801007

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, 11 Januari 2011

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Pembimbing

PERNYATAAN

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN BAKU

KAOLIN SURABAYA

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 11 Januari 2011

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Yesus kristus anak ALLAH yang Tunggal Tuhan kita, yang telah memberikan Rahmat, Karunia dan Bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan yang berjudul PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK KONSTRUKSI DENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH PADAT PULP DENGAN BAHAN BAKU KAOLIN SURABAYA yang dilaksanakan di Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan, Laboratorium Material Test.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Zuriah sitorus selaku Dosen Pembimbing penulis, Alm. Pak Bachtiar Effendi,ST selaku pembimbing di lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Drs. Kurnia Brahmana,M.S selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan,

kepada Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Fisika DR. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon. MSi, Dekan FMIPA USU DR. Sutarman, MSc serta semua Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada teman-teman saya Rianto, Handri, Chandra, Ani, dan semua mahasiswa Fisika khususnya stambuk ‘06. Kemudian tak lupa pula saya ucapkan terima kasih kepada adik-adik stambuk yang telah banyak memberi semangat dan dukungan kepada penulis.

Akhirnya tidak terlupakan ucapan terima kasih kepada Orang tua saya. Orang yang paling istimewa dalam hidup penulis, yang paling saya cintai dan saya sayangi yaitu, Bapak (Parulian Simanjuntak) dan Ibunda (Dorna Pandiangan) yang telah memberikan dukungan baik materil maupun moril selama mengikuti perkuliahan, kepada adik-adik saya Berlian Simanjuntak, Bensius Simanjuntak, dan adik saya tersayang yang paling kecil Mei Arlita Simanjuntak dan seluruh keluarga yang tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis ucapkan terima kasih.

Penulis

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian dengan tujuan pemanfaatan limbah padat pulp berupa grit, dreg, dan biosludge dalam pembuatan keramik konstruksi dengan variasi penambahan kaolin 50 gram, 60 gram, 70 gram, 80 gram, 90 gram, dan 100 gram (berat) terhadap limbah padat pulp. Temperatur sintering pada 900 0C dan ฀aker฀ keramik dibentuk dengan cara die pressing pada tekanan 5000 kgf. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan yaitu : 38,96 Mpa – 140,87 Mpa. Hasil pengujian kekerasan yaitu : 15,48 Mpa – 30,20 Mpa. Hasil pengujian porositas yaitu 19,96 % - 35,19 %. Hasil pengujian densitas yaitu 1,50 gram/cm3 – 1,75 gram/cm3. Hasil pengujian susut ฀aker yaitu 2,74 % - 6,43 %.

ABSTRACT

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Batasan Masalah 3

1.3 Tujuan Penelitian 4

1.4 Manfaat Penelitian 4

1.5 Tempat Penelitian 4

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Tanah Liat 6

2.1.1 Jenis-jenis tanah liat 7

2.1.2 Keramik berbahan dasar lempung 8

2.2 Bahan galian industri keramik 9

2.2.1 Kaolin 9

2.2.3 Pasir kuarsa 11

2.2.4 Clay 12

2.3 Limbah padat pulp 12

2.4 Keramik 18

2.4.1 Pengertian keramik 18

2.4.2 Keramik konstruksi 18

2.4.3 Produk keramik terstruktur 21

2.4.4 Bahan baku keramik 23

2.4.5 Sifat-sifat keramik 24

2.4.6 Klasifikasi keramik 25

2.5 Proses pembuatan keramik 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 30

3.1 Alat dan Bahan 30

3.1.1 Peralatan 30

3.1.2 Bahan-bahan 30

3.2 Diagram Alir Penelitian 31

3.3 Prosedur pembuatan sampel keramik 32

3.3.1 Persiapan bahan 32

3.3.2 Pencampuran 32

3.3.3 Pembentukan sampel 33

3.3.4 Pengeringan 33

3.3.5 Pembakaran sampel 34

3.4 Prosedur Pengujian Sampel Keramik 35

3.4.1 Pengujian Porositas 35

3.4.2 Pengujian Densitas 35

3.4.3 Pengujian Susut Bakar 36

3.4.4 Pengujian Kuat Tekan 36

3.4.5 Pengujian Kekerasan 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 38

4.1 Hasil Penelitian 38

4.1.1 Pengujian Porositas 38

4.1.2 Pengujian Densitas 40

4.1.3 Pengujian Susut Bakar 42

4.1.4 Pengujian Kuat Tekan 44

4.1.5 Pengujian Kekerasan 46

4.2 Pembahasan 49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 53

5.1 Kesimpulan 53

5.2 Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi kimia Tanah Liat 6

Tabel 2.2 Komposisi kimia Basa Kaolin Surabaya 10 Tabel 2.3 Sifat Fisis Bahan Baku Pembuatan Keramik 12

Tabel 2.4 Komposisi Kimia Limbah Padat Pulp 16

Tabel 2.5 Titik Cair Berbagai Unsur 17

Tabel 2.6 Sifat Fisis dan mekanik keramik konvensional 19 Tabel 2.7 Sifat-sifat fisis keramik standar ISO 20 Tabel 2.8 Standar pengujian keramik konstruksi 21 Tabel 2.9 Standar mutu bata beton SNI 03-0691-1996 22 Tabel 3.1 Komposisi campuran kaolin Surabaya dan limbah padat pulp 33

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Porositas 39

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Densitas 41

Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Susut Bakar 43

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan 45

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grit 15

Gambar 2.2 Dreg 15

Gambar 2.3 Biosludge 16

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara porositas (%), densitas ( gr/cm3 ) 49 dengan variasi campuran (%)

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kuat tekan (Mpa), porositas ( %) 50 dengan variasi campuran (%)

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara susut bakar (%), densitas ( gr/cm3 ) 51 dengan variasi campuran (%)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian dengan tujuan pemanfaatan limbah padat pulp berupa grit, dreg, dan biosludge dalam pembuatan keramik konstruksi dengan variasi penambahan kaolin 50 gram, 60 gram, 70 gram, 80 gram, 90 gram, dan 100 gram (berat) terhadap limbah padat pulp. Temperatur sintering pada 900 0C dan ฀aker฀ keramik dibentuk dengan cara die pressing pada tekanan 5000 kgf. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan yaitu : 38,96 Mpa – 140,87 Mpa. Hasil pengujian kekerasan yaitu : 15,48 Mpa – 30,20 Mpa. Hasil pengujian porositas yaitu 19,96 % - 35,19 %. Hasil pengujian densitas yaitu 1,50 gram/cm3 – 1,75 gram/cm3. Hasil pengujian susut ฀aker yaitu 2,74 % - 6,43 %.

ABSTRACT

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Kemajuan Teknologi seperti dalam Pembangunan gedung bertingkat tinggi saat ini dapat dilakukan dengan cepat. Oleh karena itu, perlu diimbangi oleh suatu bahan konstruksi bangunan yang siap pakai, dalam arti selain berkualitas juga bermanfaat bagi lingkungan. Keramik banyak konstribusinya dalam pembangunan gedung seperti untuk dinding maupun lantai bangunan. Keramik adalah merupakan bahan anorganik dan metalik yang merupakan campuran antara metal dan nonmetal yang terikat secara ionik dan kovalen yang susunannya sangat bervariasi, mulai dari senyawa yang sangat sederhana sampai beberapa fasa kompleks. Umumnya bahan pembuatan keramik banyak tersedia pada kerak bumi, misalnya SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Na2

Indonesia yang memiliki sumber kekayaan alam yang melimpah hampir diseluruh daerahnya memiliki berbagai macam potensi bahan galian industri. Dari seluruh potensi tersebut, hampir diseluruh wilayah indonesia khususnya Surabaya terdapat bahan galian, yaitu kaolin. Kaolin adalah massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah dan pada umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Industri keramik merupakan hasil kerja keras yang intensif dan memerlukan bahan baku dalam jumlah banyak. Oleh karena itu sangat cocok untuk dikembangkan di Indonesia karena bahan baku yang tersedia cukup banyak, tenaga kerja banyak dan relatif murah, juga jumlah penduduk yang besar akan

merupakan pasar yang baik. Sehingga sangat dibutuhkan berbagai inovasi untuk mengolah bahan baku ini menjadi bernilai ekonomis tinggi oleh masyarakat sekitar demi peningkatan kesejahteraan hidup.

Berkembangnya industri-industri di tanah air dalam masa pembangunan ini telah disinyalir mengakibatkan berkurangnya kualitas lingkungan. Hal ini diakibatkan oleh limbah-limbah industri sehingga dapat memberikan efek yang buruk bagi kehidupan manusia. Limbah industri adalah semua bahan sisa atau bahan buangan yang berasal dari suatu proses industri. Limbah dapat di kelompokkan berdasarkan pada jenis, sifat dan sumbernya. Berdasarkan pada jenis, limbah di kelompokkan atas dua jenis, yaitu limbah padat dan limbah cair. Limbah padat dari suatu industri adalah semua bahan sisa atau buangan yang tak berguna dan berbentuk padat. Sedangkan limbah cair adalah semua jenis bahan sisa yang dibuang dalam bentuk larutan atau berupa zat cair. Berdasarkan pada sifat yang dibawanya, limbah dikelompokkan atas limbah organik dan an-organik. Sedangkan bila berdasarkan pada sumbernya, limbah dikelompokkan atas limbah rumah tangga atau limbah domestik dan limbah industri. PT. Toba Pulp Lestari (TPL) yang memproduksi bubur kertas di sosorladang porsea kab.Tobasa mempunyai nilai strategis dan merupakan tulang punggung pembangunan perekonomian masyarakat tobasa, pada khususnya dan indonesia pada umumnya. Sehingga perlu dikelola secara baik dan efisien agar diperoleh manfaat semaksimal mungkin. Namun demikian disamping manfaat positif tersebut, ada juga dampak negatifnya. Limbah padat pulp adalah limbah yang diperoleh dari sisa-sisa pengolahan industri PT. Toba Pulp Lestari (TPL) yang pada dasarnya menumpuk dan kalau tidak diolah secara baik dapat mengganggu lingkungan dan kesehatan. Sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah tersebut. Menurut data di lapangan jumlah limbah padat pulp di PT. Toba Pulp Lestari Porsea cukup besar yaitu mencapai hampir 7 ton perharinya, berupa grit, dreg, dan biosludge.

bagaimana caranya mengolah limbah agar tidak terus menumpuk, untuk dijadikan material baru yang berguna dan bernilai positif untuk meningkatkan ekonomi masyarakat.

Perlunya pengolahan limbah PT. Toba Pulp Lestari (TPL) secara baik yang dapat mengatasi pencemaran tersebut sangatlah diperlukan. Limbah yang dihasilkan oleh PT. TPL kebanyakan adalah limbah padat, sehingga dapat dimanfaatkan untuk pembuatan keramik konstruksi. Untuk menghasilkan kekuatan yang sangat tinggi maka perlu diperhatikan campuran yang tepat sehingga dapat mengurangi sifat-sifat buruk keramik. Dengan pemanfaatan limbah PT. TPL (grit, sludge, dan dreg) dan kaolin surabaya diharapkan mampu menghasilkan keramik konstruksi dengan kekuatan yang baik dan dapat dilihat penggunaannya pada bangunan yang tepat yang sesuai dengan jenis keramik konstruksi tersebut.

Berdasarkan penjelasan diatas, penulis melakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah padat pulp berupa grit, dreg, dan biosludge dengan menambahkan bahan kaolin dari surabaya sebagai pengikat butirannya untuk dijadikan bahan baku dalam pembuatan keramik konstruksi.

1.2 BATASAN MASALAH

1. Limbah padat pulp yang digunakan adalah Grit, Dreg, dan Biosludge yang merupakan sisa olahan industri PT. TOBA PULP LESTARI (TPL) Porsea. 2. Bahan pengikat yang digunakan adalah kaolin Surabaya (50 gram, 60 gram, 70

gram, 80 gram, 90 gram, 100 gram).

3. Pembakaran dilakukan pada suhu sintering 900 0

4. Karakterisasi keramik diperoleh dari hasil :

C dengan waktu penahanan selama ± 30 menit.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

1. Mengolah dan memanfaatkan limbah padat dari PT. Toba pulp lestari (Grit, Dreg, dan biosludge) dengan campuran kaolin surabaya yang dijadikan sebagai bahan baku alternatif pembuatan keramik konstruksi.

2. Mengetahui sifat fisik dan mekanik dari keramik konstruksi yang telah dibuat.

3. Mengetahui pengaruh variasi limbah padat pulp(Grit, Dreg, Biosludge) terhadap karakterisasi pembuatan keramik konstruksi.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah literatur tentang keramik konstruksi yang aplikasinya sesuai dengan kebutuhan dan dapat mengurangi dampak-dampak pencemaran lingkungan akibat limbah industri.

1.5 TEMPAT PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Material Test Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

Bab I merupakan pendahuluan, yang menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, lokasi penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab III berisi tentang metodologi penelitian yang merupakan penjelasan. tentang prosedur penelitian yaitu peralatan, bahan, dan cara kerja.

Bab IV merupakan hasil analisis dan pembahasan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1 Tanah Liat

Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan keramik, dimana kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang mudah didapat dan pemakaiannya yang sangat luas. Kira-kira 70 % atau 80 % dari kulit bumi terdiri dari batuan yang merupakan sumber tanah liat. Tanah liat banyak ditemukan di areal pertanian terutama persawahan. Dilihat dari sudut ilmu kimia, tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan dalam keadaan murni mempunyai rumus : Al2O3 2SiO2 2H2

NO

O Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan basah akan mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras, sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya, masyarakat memanfaatkan tanah liat atau lempung ini sebagai bahan baku pembuatan keramik, bata dan gerabah. Tanah liat memiliki komposisi kimia sebagai berikut:

Tabel 2.1 Komposisi kimia tanah liat Unsur Kimia Jumlah (%)

1 SiO2 59.14

2 Al2O3 15.34

3 Fe2O3 + FeO 6,88

4 CaO 5,08

5 Na2O 3.84

6 MgO 3,49

7 K2O 1.13

8 H2O 1,15

9 TiO2 1,05

10 Lain – lain 2,9

Sumber

2.1.1 Jenis – Jenis Tanah Liat

Berdasarkan atas tempat pengendapan dan asalnya, tanah liat (lempung) dapat dibagi dalam beberapa jenis, sebagai berikut :

1. Lempung Residual, Lempung residual adalah lempung yang terdapat pada tempat di mana lempung tersebut terjadi, atau dengan kata lain lempung tersebut belum berpindah tempat sejak terbentuknya.

2. Lempung Illuvial, Lempung illuvial adalah lempung yang telah terangkut dan mengendap pada suatu tempat tidak jauh dari tempat asalnya, misalnya di kaki bukit. Lempung illuvial sifatnya mirip lempung residual, hanya saja pada lempung illuvial bagian dasarnya tidak diketemukan batuan asalnya.

3. Lempung Alluvial, Lempung alluvial adalah lempung yang diendapkan oleh air sungai di sekitar atau sepanjang sungai. Pada waktu banjir sungai akan meluap, sehingga lempung dan pasir yang dibawanya akan mengendap di sekitar atau sepanjang sungai. Pasir akan mengendap di tempat dekat sungai, sedangkan lempung akan mengendap jauh dari tempat asalnya. Letak sungai dapat berubah-ubah sehinggan hasil endapan lempung atau pasir juga akan berubah-ubah. Oleh karena itu endapan lempung alluvial dicirikan dengan selang-seling antara pasir dan lempung, baik vertikal maupun horizontal. Bentuk endapan alluvial umumnya menyerupai lensa. Pada endapan alluvial muda, lapisan pasirnya terlihat masih segar, sedangkan pada endapan alluvial tua, lapisan pasirnya telah melapuk sebagian atau seluruhnya telah menjadi lempung.

4. Lempung Marin, Lempung marin adalah lempung yang endapannya berada di laut. Lempung yang dibawa oleh sungai sebagian besar diendapkan di laut. Hanya sebagian kecil saja yang diendapkan sebagai lempung alluvial. Lempung marin sangat halus dan biasanya tercampur dengan cangkang - cangkang foraminefera (kapur). Lempung marin dapat menjadi padat karena pengaruh beban di atasnya, oleh gaya geologi.

6. Lempung Danau, Lempung danau adalah lempung yang diendapkan di danau. Sifat lempung ini tidak tebal seperti lempung marin dan mempunyai sifat seperti lempung rawa air tawar.

Di Indonesia dalam pembuatan bata merah dan genteng pada umumnya mempergunakan lempung alluvial. Jarang sekali menggunakan lempung marin. Karena sawah-sawahnya sebagian besar mengandung endapan alluvial, terutama di Pulau Jawa.

2.1.2 Keramik berbahan dasar Lempung 1. Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan dibakar pada suhu maksimum 1000 °C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya.Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.

2. Keramik Batu (Stoneware)

Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°C -1300°C). Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik jenis ini termasuk kualitas golongan menengah.

rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.

4. Keramik Baru (New Ceramic)

Adalah keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.

2.2 Bahan Galian Industri Keramik

2.2.1 Kaolin

Kaolin berasal dari bahasa cina yaitu Kaoling dan disebut juga China Clay. Kaolin merupakan massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Kaolin merupakan jenis tanah liat primer yang digunakan sebagai bahan utama dalam pembuatan keramik putih, dan menggandung mineral kaolinit Al2Si2O5(OH)4

Dilihat dari sifat dan keadaan bahan, kaolin berwarna putih karena kandungan besinya yang sangat rendah, tidak plastis, berbutir kasar, berat jenis 2,60-2,63 g/cm

sebagai bagian yang terbesar. Proses pembentukan (kaolinisasi) dapat terjadi melalui proses pelapukan dan proses hidrotermal alterasi pada batuan beku felsfatik.

pun lebih rendah dan sangat tahan api. Oleh karena itu kaolin tidak dapat dipakai begitu saja untuk membuat barang-barang keramik, melainkan harus dicampur dahulu dengan bahan lain.

Cadangan kaolin di Indonesia diperkirakan sebesar 57.510.000 ton. Cadangan tersebut mempunyai mutu yang cukup baik sebagai bahan keramik dan untuk pengisi (misalnya untuk industri kertas), sedang untuk keperluan industri yang lain perlu adanya penelitian lebih lanjut.

Hasil Analisa Komposisi Kimia Basa Kaolin Surabaya dengan menggunakan AAS(Atomic Absorption Spectrometer) dapat dilihat pada tabel 2.2 dibawah ini :

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Basa Kaolin Surabaya No Komposisi (%) % Berat

1 SiO2 64,30

2 Al2O3 11,59

3 CaO 8,05

4 MgO 0

5 Fe2O3 0,14

6 LOI 15,92 Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

Kaolin banyak dipakai dalam berbagai industri, baik sebagai bahan baku utama maupun sebagai bahan pembantu. Hal ini karena adanya sifat-sifat kaolin seperti kehalusan, kekuatan, warna, daya hantar listrik dan panas yang rendah, dan lain-lain. Dalam industri, kaolin dapat berfungsi sebagai pelapis (coater), pengisi (filter), barang-barang tahan api dan isolator. Penggunaan kaolin yang utama adalah dalam industri-industri kertas, keramik, cat, karet/ban, plastik, semen, pestisida, pupuk, absorbent, kosmetik, pasta gigi, detergent, tekstil, dan lain-lain.

Kaolin ini juga dapat dipakai sebagai bahan konstruksi, seperti :

 Keramik halus (gerabah putih atau white-earthenware) dan porselen, baik sebagai salah satu komponen dalam badan maupun glasir

 Barang-barang tahan api dalam bata-bata kaolin

2.2.2 Felspar

Keberadaan feldspar dalam kerak bumi cukup melimpah. Walaupun demikian untuk keperluan komersial dibutuhkan feldspar yang memiliki kandungan (K2O + Na2O) > 10%. Selain itu material penggotor oksida besi, kuarsa, oksida titanium dan penggotor lain yang berasosiasi dengan feldspar diusahakan sesedikit mungkin. Felspar dari alam setelah diolah dapat dimanfaatkan untuk batu gurinda dan feldspar olahan untuk keperluan industri tertentu. Mineral ikutannya dapat dimanfaatkan untuk keperluan industri lain sesuai spesifikasi yang ditentukan. Industri keramik halus dan kaca/gelas merupakan dua industri yang paling banyak mengkomsumsi feldspar olahan, terutama yang memiliki kandungan K2O tinggi dan CaO rendah. Sebagai mineral silikat pembentuk batuan, feldspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat yang menunjukkan 4 (empat) atom oksigen dalam struktur tetrahedral SiO2 yang dipakai juga oleh struktur tetrahedral lainnya. Kondisi ini menghasilkan kisi-kisi kristal seimbang terutama bila ada kation lain yang masuk kedalam struktur tersebut seperti pengganti silicon oleh aluminium. Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah triklin atau monoklin. Feldspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral yaitu kalium feldspar (KAlSi3O8), natrium feldspar (NaAlSi3O8), kalium feldspar (CaAl2Si2O8) dan barium feldspar (Ba Al2Si2O8) sedangkan secara mineralogi feldspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-felspar.

2.2.3 Pasir kuarsa

Tabel 2.3. Sifat fisis bahan baku pembuatan keramik Perekat mudah lebur

Sumber : Joelianingsih, 2004

2.2.4 Clay

Pada umumnya ada dua jenis clay yaitu: ball clay dan fire clay. Ball clay digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas tinggi dan tegangan patah tinggi dan tidak pernah digunakan tersendiri. Fire clay terdiri dari tiga kelas yaitu :

1. flin fire clay yang memiliki struktur kuat

2. plastic fire clay yang memiliki workabilitas yang baik

3. High alumina clay dipergunakan untuk refraktori dan bahan tahan api

2.3 Limbah Padat Pulp

Limbah padat adalah hasil buangan industri berupa padatan, Lumpur, atau bubur yang berasal dari suatu proses pengolahan. Sumber limbah padat contohnya adalah pabrik gula, pulp, kertas, rayon, dan lain sebagainya.

Pulp adalah hasil pemisahan kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Kayu sebagai bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara lain :

- Selulosa, tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang merupakan komponen yang paling disukai dalam pembuatan kertas karena panjang dan kuat.

- Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang. Hemiselulosa

lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pluping.

- 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 selulosa secara signifikan.

- Ekstraktif, meliputi hormone tumbuhan, resin, asam lemak dan unsure lain. Komponen ini sangat beracun bagi kehidupan perairan dan mencapai jumlah toksik akut dalam efluen industri kertas.

( Rini D.S 2002) Proses pembuatan pulp diantaranya dilakukan dengan proses dan semikimia. Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan pengikisan dengan menggunakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasa dikenal diantaranya PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood). Proses semi kimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu untuk mendegradasi lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.

Proses pembuatan pulp dengan proses kimia dikenal dengan sebutan proses

dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang te banyak (lignin, dan derajat putih kertas lebih diutamakan, cocok untuk kertas tulis (HVS).

Zat pencemar dari proses pembuatan pulp yang berpotensi mencemari lingkungan dibagi menjadi 4 kelompok yaitu :

1. Efluen limbah cair, misalnya padatan tersuspensi, senyawa organic koloid terlarut serat hemisellulosa, bahan organic terlarut NaOH dan lain-lain.

2. Partikulat, misalnya abu dari pembakaran kayu atau sumber energi lain. 3. Gas, misalnya gas sulfur yang berbau tidak sedap seperti H2

4. Solid Wastes, misalnya sludges dari penggolahan limbah primer dan sekunder serta limbah padat seperti potongan kayu.

S yang dilepaskan dari berbagai tahap dalam proses kraft pulping, oksida sulfur dari pembakaran bahan baker fosil.

1. Grit : Berasal dari proses recousstisizing, berupa bahan yang tidak bereaksi antara green liquoer dan kapur tohor, kandungan utamanya adalah pasir yang mengandung hidroksida. Grit mempunyai berat jenis 1,88 gram/cm3.

Gambar 2.1 Grit

2. Dreg : Merupakan bahan endapan dari green liquoer yaitu smelt yang dilarutkan dengan weak wash dari lime mud washer. Kandungan silica dan karbon residu organic yang tidak sempat terbakar dalam boiler. Bahan ini kaya akan karbon karena tidak bereaksi.

3. Biosludge : Merupakan campuran dari endapan limbah cair. kandungan utamanya adalah selulosa dan bakteri yang mati.

Gambar 2.3 Biosludge

Tabel 2.4 Komposisi Kimia Limbah Padat Pulp

No Parameter Komposisi (%)

Grit Dreg Biosludge

1 Al2O3 0 12.02 0

2 SiO2 1.78 41.61 2.68

3 MgO 5.83 6.98 1.07

4 CaO 53.11 15.94 12.38

5 Fe2O3 0 1.47 0.29

6 LOI 39,28 21,98 83.58

Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

Namun disamping mengandung alumina dan silika, ketiga bahan limbah ini mengandung senyawa yang dianggap beracun dan berbahaya, ini dapat diketahui dari kandungan masing-masing limbah. Contohnya adalah senyawa CaO, Fe₂O₃.

Senyawa ini dapat berbahaya jika masuk kedalam tubuh dengan kadar yang tidak esensial bagi tubuh. Dengan memperhatikan senyawa diatas, penulis juga menyadari akan bahayanya senyawa diatas jika digunakan dalam pembuatan sampel keramik.

Dengan memperhatikan kandungan senyawa limbah dreg, grit, dan biosludge yaitu Al, Fe, Mg, dan Ca yang dianggap berbahaya, maka peneliti berusaha menghilangkan senyawa yang dianggap berbahaya ini dengan cara dibakar.

Tabel 2.5 Titik Cair Berbagai Unsur Unsur Simbol _{Titik Cair (} 0

C)

Aluminium Al 660,4

Besi Fe 1538

Calsium Ca 839

Magnesium Mg 649

Oksigen O 218,4

Silikon S 1414

Sumber : Van Vlack, 2004

2.4 Keramik

2.4.1 Pengertian Keramik

Keramik berasal dari bahasa yunani ”keramos”, yang artinya adalah sesuatu yang dibakar. Pada mulanya diproduksi dari mineral lempung yang dikeringkan dibawah sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran pada temperatur tinggi. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari lempung. Defenisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat, yang terikat secara ionik dan kovalen.

2.4.2 Keramik Konstruksi

Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan properti elektrik dan magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikonduktor, konduktor dan magnet. Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace, biomedis, konstruksi bangunan, dan industri nuklir.

Disebut keramik konstruksi karena jenis keramik ini ikut serta berperan di dalam konstruksi suatu bangunan.

Klasifikasi keramik tradisional yang digunakan dalam konstruksi, di dasarkan pada lingkup :

1. Keramik untuk lantai, dinding, maupun atap(bata) 2. peralatan sanitasi (kesehatan)

3. Alat angkut cairan dan pembuangan (pipa periuk) 4. Lantai dan dinding (ubin)

Secara rinci sifat mekanik dan sifat fisis keramik konvensional ditunjukkan pada tabel 2.6

Tabel 2.6 Sifat fisis dan mekanik keramik konvensional Sifat Keramik Besar Parameter SIFAT MEKANIK

• Kekerasan

• Kuat tarik

SIFAT FISIS

• Densitas

• Penyusutan

• Titik leleh

2600 Mpa 0,6 Gpa

3,980 g/cm3 30 % 5000 oC

Sifat-sifat Fisik keramik standar ISO

Tabel 2.7 Sifat-sifat fisis keramik standar ISO

Variabel Keramik Alumina Tinggi Standar ISO 6474 alumina Kandungan (%

berat)

Al₂O₃ > 99,8 Al₂O₃ > 99,5

Rapatan (gram/cm3

> 3,98 )

> 3,90

Ukuran butiran (micron)

3 - 6 < 7

kekasaran 0,02 -

Kekerasan (vickers)

2300 > 2000

Kuat tekan (Mpa) 4500 -

Kuat tekuk (Mpa) 550 400

Modulus Young (Gpa)

380 -

Tabel 2.8 Standart Pengujian keramik konstruksi

No Pengujian Nilai

1 Densitas _{2,71 g/cm}3

2 Porositas 47,22 %

3 Kuat tekan 62,9 Mpa

4 Susut bakar 1,919 %

Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

2.4.3 Produk keramik terstruktur

Yang termaksud kedalam jenis ini adalah Termasuk dalam kelompok batu bata, terakota, fayans dan gerabah.

Produk keramik ini berisi sejumlah bahan bangunan seperti batu bata dan batu bata berongga, ubin, keramik dll. Produk-produk ini umumnya tidak tercakup. 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 untuk dibentuk menjadi bentuk yang teratur, yang dengan sendirinya menyebabkan meningkatnya kekuatan seluruh dari batu bata. Dalam pembuatan batu bata tanah liat dapat digunakan tidak sangat murni, titik lebur rendah.

Bata beton mutu A : digunakan untuk jalan

Bata beton mutu B : digunakan untuk pelataran parkir Bata beton mutu C : digunakan untuk pejalan kaki

Bata beton mutu D : digunakan untuk taman dan pengguna lain

Tabel 2.9 Persyaratan Mutu Setiap Jenis Bata Beton Menurut SNI 03-0691-1996

Jenis

Kuat Tekan (mPa*) Ketahanan Aus Penyerapan air Rata-rata Minimum Rata-rata Minimum (Rata2 max)

A 40 35 0,090 0,103 3

B 20 17 0,130 0,149 6

C 15 12,5 0,160 0,184 8

D 10 8,5 0,219 0,251 10

Ketahanan terhadap natrium sulfat tidak boleh cacat dan kehilangan berat yang diperkenankan maksimum 1,1.

Keterangan : * mPa = mega pascal, 1 mPa = 10 kg/cm2

Sumber : SNI 03-0691-1996

Paving blok yang diproduksi secara manual biasanya termasuk dalam mutu beton kelas D atau C yaitu untuk tujuan pemakaian non struktural, seperti untuk taman dan penggunaan lain yang tidak diperlukan untuk menahan beban berat di atasnya. Mutu paving blok yang pengerjaannya dengan menggunakan mesin pres dapat dikategorikan ke dalam mutu beton kelas C sampai A dengan kuat tekan diatas 125 kg/cm2 bergantung pada perbandingan campuran bahan yang digunakan. Ada keharusan melakukan pemeriksaan kekuatan paving secara kontinue/berkala untuk paving yang diproduksi dengan spesifikasi khusus.

paving yang diproduksi dengan mesin pres terlihat lebih rapat dibanding yang dibuat secara manual.

Bata kliner

• Disebut juga pelapis jalan (paving block) adalah jenis bata keramik bakaran keras dimana bata ini dibakar pada suhu hampir mencapai titik lelehnya. Bahan bakunya adalah tanah liat dicampur dengan atau tanpa serpih yang bermutu baik.

• Pembuatan dibentuk proses lempung dengan press tekanan tinggi sehingga kepadatan optimal.

• Suhu pembakaran dapat mencapai 1200 0C

• Bata kliner dipakai untuk permukaan jalan raya

• Syarat mutu :

1. tahan terhadap air, tahan terhadap perubahan cuaca, tahan gesekan, kuat tekan tinggi.

2. kepadatan 2,3 gram/cm3

3. kuat tekan rata-rata 280 kg/cm2 dan bias mencapai 50 kg/cm2

2.4.4 Bahan Baku keramik

Pada dasarnya bahan baku pembentuk keramik dapat dibagi atas : 1. Bahan plastis

Bahan baku ini berupa tanah liat(lempung) dengan kandungan mineral yang bersifat liat Mineral ini berupa silikat, Mg, Fe, mineral yang bersifat kapur dan alkalis.

2. Bahan pelebur (Fondant)

Bahan ini berupa feldspar dengan kandungan alumina silikat alkali beraneka ragam, yang terdiri dari :

1. Orthose : (SiAl) O8 2. Albite : (SiAl) O

3. Anorthite : (SiAl) O8

3. Bahan Penghilang Lemak

Bahan ini berupa bahan baku yang mudah dihaluskan dan koefisien penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan baku ini berguna untuk menutupi kekurangan-kekurangan yang terjadi karena plastisitas yang eksresif dari tanah liat dan terdiri dari silika (SiO

Ca, Kalsis

2

2.4.5 Sifat-sifat Keramik

) atau kwarsa yang berbeda-beda bentuknya. 4. Bahan Tahan Panas

Bahan ini terdiri dari bahan baku yang menggandung Mg dan Silika Aluminium

Keramik memiliki sifat-sifat yang membuat keramik dapat digunakan dalam berbagai aplikasi (sesuai kebutuhan), diantaranya :

a. Tahan terhadap korosi b. Keras dan kuat

c. Bersifat isolator, semikonduktor, konduktor bahkan dapat bersifat superkonduktor

d. Bersifat magnetik dan non magnetik e. Konduktivitas panas yang rendah f. Getas atau rapuh

2.4.6 Klasifikasi Keramik

Pada prinsipnya, keramik dapat dikelompokkan atas :

a. Traditional ceramics (Keramik tradisional), yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan baku dari alam. Contoh bahan bakunya adalah kuarsa, kaolin, dan sebagainya. Yang termaksud kedalam jenis ini adalah bahan pecah belah, dan keperluan rumah tangga.

b. Fine ceramic (keramik halus), yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam. Contoh : oksida logam (Al2O3, ZrO2, ThO2, BeO, MgO, dan MgAl2O4 ), nitrida dan barida (Si3N4, SiC, B4C, dan TiB). Penggunaannya misalnya dalam bidang elektronika (elemen panas, dielektrik semikonduktor), bidang medis, bidang otomotif dan lain sebagainya.

2.5 Proses Pembuatan Keramik

Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik, yaitu:

1. Pemilihan bahan baku

Tujuan pemilihan bahan baku ini adalah untuk memilih bahan baku yang dianggap baik dan cocok digunakan untuk pembuatan keramik yang diinginkan.

2. Pembutiran

3. Pencampuran bahan

Pencampuran bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pencampuran dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer.

• Die pressing 4. Pembentukan (Pencetakan)

Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada beberapa keteknikan utama dalam membentuk benda keramik: die pressing, rubber mold pressing, extursion molding, slip casting, injection molding.

bahan baku keramik dibuat menjadi bubuk, kemudian dicampur dengan suatu bahan organik yang berfungsi sebagai pengikat (binder), lalu dimasukkan kedalam cetakan (die) dan ditekan (press) untuk mendapatkan bentuk padat yang kuat.

• Rubber mold pressing

Bubuk (powder) dimasukkan kedalam karet kemudian dibentuk dalam ruang pencetakan hidrostatik. Bubuk ditekan/press serba sama sehingga dihasilkan produk.

• Extursion molding

Bubuk/powder di ekstrusi dengan campuran plastik yang kaku dan kemudian dimasukkan ke dalam cetakan. Setelah itu dipotong-potong menjadi batangan-batangan.

• Slip casting

Suspensi diperkeras dengan pelumas (cubrican) kemudian dimasukkan kedalam cetakan cribs yang berpori. Air akan terserap cetakan dan segera terbentuk lapisan lempeng yang kuat.

• Injection molding

1. Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti

5. Pengeringan

Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi tiga (3) proses penting:

2. Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut

3. Air yang terserap pada permukaan partikel hilang.

Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking terlebih pada tahap 1 (Norton, 1975/1976). Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar.

6. Penimbangan (massa kering)

Setelah keramik dikeringkan secara lambat dengan cara diangin-anginkan pada suhu kamar, langkah selanjutnya adalah ditimbang. Kegunaan dari proses penimbangan ini adalah untuk mengetahui besar nya massa kering sampel keramik yang selanjutnya nanti akan di bandingkan dengan besarnya massa keramik setelah dibakar.

mengalami beberapa reaksi-reaksi penting, hilang/muncul fase-fase mineral, dan hilang berat (weight loss).

Umumnya padatan keramik sebelum dibakar terdiri dari grain-grain yang dipisahkan oleh porositas (25%-60%), tergantung dari bahan-bahan dan metode pembentukkannya untuk memaksimalkan sifat-sifat seperti: kekerasan, konduktivitas thermal, dll. Proses pembakaran keramik 700 0C – 1800 0C, tujuannya untuk mengumpulkan partikel-partikel menjadi massa yang koheren, menghilangkan porositas.

Proses sintering mengakibatkan :

1. perubahan ukuran dan bentuk grain 2. perubahan pori

3. perubahan ukuran pori

Hal ini akan mengakibatkan berkurangnya luas permukaan total, berkurangnya volume total dan mengakibatkan kekuatan. Selama proses sintering ini partikel-partikel keramik akan saling berdekatan dan bentuk pori menjadi lebih steris dan ukurannya kecil.

Penyusutan Akibat Pembakaran

Proses densifikasi pada sintering telah menyebabkan terjadinya penyusutan, besar penyusutan ini bergantung pada besarnya temperatur dan lamanya waktu pembakaran, juga erat hubungannya dengan keadaan awal porositas.

Tidak semua proses penyusutan berlangsung merata. Penyusutan yang tidak merata dapat terjadi karena :

1. Perbedaan ukuran butir

2. Distribusi temperatur tidak merata

5. Komposisi dari campuran

6. Pada proses pencetakan/pembentukan sampel dengan cara dry pressing kurang teliti

8. Pendinginan/penahanan

Setelah benda keramik selesai dibakar, maka tahap selanjutnya adalah pendinginan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghindari terjadinya degradasi partikel-partikel dari luar yang akan mengganggu keramik yang telah dibuat. Pendinginan dilakukan secara lambat, hal ini perlu dilakukan karena pendinginan yang terlalu cepat dapat mengakibatkan keramik menjadi tidak bagus. 9. Penimbangan massa setelah dibakar

Setelah keramik didinginkan secara lambat. Langkah selanjutnya adalah ditimbang. Kegunaan dari proses penimbangan ini adalah untuk mengetahui besar nya massa keramik setelah dibakar yang selanjutnya nanti akan di bandingkan dengan besarnya massa keramik sebelum dibakar.

10. Pengujian

Setelah semua langkah-langkah dalam pembuatan keramik telah selesai dilakukan. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap keramik yang telah dibuat. Kegunaan dari pengujian ini adalah agar kita dapat melihat sifat fisis dan mekanik dari keramik yang telah dibuat.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini, adalah :

1. Ayakan 100 mesh berfungsi untuk mengayak/menyaring butiran bahan agar ukuran butir dan partikel sama (homogen).

2. Neraca analitik berfungsi untuk mengukur berat bahan dan sample.

3. Cetakan berbentuk silinder dengan ukuran diameter luar 50,09 mm, diameter ukuran dalam 30,24 mm dan tinggi 59 cm

4. Jangka sorong berfungsi untuk mengukur diameter dan tinggi sample 5. Alat penekan cetakan (press hydrolic) berfungsi untuk mencetak sample 6. Tungku berfungsi untuk membakar sample

7. Hardness Tester Vickers berfungsi untuk pengujian kekerasan sample 8. UTM (Universal Tensile Machine) berfungsi untuk pengujian kuat tekan

sample :

Merek : MAEKAWA TESTING MACHINE MFG.CO Type MR-20-CT

9. AAS (Atomic Absorption Spectrometer) berfungsi untuk menganalisa komposisi kimia bahan.

10.Specimen dryer berfungsi untuk mengeringkan cetakan

3.1.2 Bahan-bahan

1. Grit, Dreg, dan Biosludge yaitu limbah padat PT. Toba Pulp Lestari Porsea 2. Kaolin Surabaya

3.2 Diagram Alir Penelitian

Dreg

Diayak 100 mesh

Kaolin Surabaya Biosludge

Grit

Ditimbang

Pencampuran + air

Pencetakan dengan tekanan 5000 kgf

Penimbangan (masa kering) Pengeringan

Kaolin (gram) Dreg (gram) Grit (gram) Biosludge (gram) 100 0 0 0

90 2,5 2,5 5 80 7,5 7,5 5 70 12,5 12,5 5 60 17,5 17,5 5 50 22,5 22,5 5

Pembakaran dengan Suhu 900 oC

Pendinginan

Penimbangan massa setelah dibakar

Pengujian

Pengujian Fisis - porositas - densitas - susut bakar

Pengujian mekanis - kuat tekan - kekerasan

Hasil dan Pembahasan

3.3 Prosedur Pembuatan Sampel keramik

3.3.1 Persiapan Bahan

Bahan-bahan atau sampel yang telah di kalsinasi terlebih dahulu disiapkan untuk selanjutnya diolah.

- Limbah padat pulp yang berupa grit, dreg, dan biosludge kemudian dihaluskan dengan cara digiling terlebih dahulu. Setelah digiling kemudian di saring atau diayak dengan ayakan100 mesh. Tujuannya agar diperoleh butiran yang berbentuk serbuk dan memiliki kehalusan serta bentuk partikel yang sama.

- Kaolin (tanah liat) kemudian diayak dengan ayakan 100 mesh. Tujuannya agar diperoleh butiran yang berbentuk serbuk dan memiliki kehalusan serta bentuk partikel yang sama.

3.3.2 Pencampuran

a) Setelah bahan – bahan dipersiapkan, kemudian ditimbang sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan. ( Seperti terlihat pada tabel 3.1 ) b) Kemudian, setiap bahan diaduk dan ditambahkan air secukupnya hingga

Diameter = 30,24 mm

Tinggi = 59 mm

Tabel 3.1 Komposisi Campuran kaolin Surabaya Dan limbah padat pulp Kode

sampel uji

Komposisi Campuran Sampel Uji Kaolin (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

3.3.3 Pembentukan sampel

Pembentukan sample keramik dilakukan dengan teknik cetakan/ alat tekan atau dengan metode die pressing. Serbuk yang telah dicampur merata 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 5000 kgf selama 120 detik (dua menit) hingga padat.

3.3.4 Pengeringan

pada proses pengeringan dapat disebabkan butiran yang dicampur tidak homogen, dan menyebabkan penggeringannya tidak merata disetiap bagian-bagian ataupun permukaan sampel keramik. Kelebihan air pada saat pembentukan sampel keramik seringkali juga menjadi masalah pada proses pengeringan sampel keramik.

3.3.5 Pembakaran sampel

Proses pembakaran merupakan proses yang sangat penting dalam pembuatan keramik. Karena proses ini sangat menentukan kualitas dari pada keramik itu sendiri. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam proses dan pembakaran keramik adalah jenis bahan, komposisi bahan, ukuran partikel, suhu dan lamanya pembakaran.

Sebelum pembakaran sampel keramik dilakukan, terlebih dahulu diukur diameter sampel dengan jangka sorong dan massa sampel ditimbang dengan menggunakan neraca analitik. Hasil dari pengukuran dan penimbangan sampel akan digunakan untuk uji susut bakar dan porositas. Setelah itu sampel dimasukkan kedalam tungku pembakaran dengan suhu sintering 900 0

3.3.6 Pendinginan

C dan waktu penahanan selama 30 menit.

Sintering adalah proses perlakuan termal untuk menghasilkan ikatan antar partikel sehingga koheran 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.

3.4 Prosedur Pengujian Sampel Keramik

3.4.1 Pengujian porositas

Porositas dalam suatu material keramik dinyatakan dalam % (persent) 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 :

%

ρair = massa jenis air (1 gram/cm3

v m

= ρ

)

3.4.2 Pengujian Densitas

Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin tinggi desitas (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 memiliku volume yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih rendah. Secara matematis densitas dirumuskan sebagai berkut:

Dimana:

3.4.3 Pengujian 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 :

(3.3)

= diameter sampel uji sesudah dibakar (mm)

3.4.4 Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekkan 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 :

Dimana :

fc = Tekanan (Pa)

P = beban maksimum (kgf) A = luas penampang (cm2

1. Pilih potongan kecil sampel keramik yang permukaannya rata )

3.4.5 Pengujian Kekerasan

Kekerasan (Hardness) dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan keramik terhadap penetrasi pada permukaan. Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan Microhardnes Tester Vickers. Prosedur pengujian kekerasan dengan menggunakan Microhardness Tester Vickers Sebagai berikut:

2. Permukaan sampel dihaluskan dengan menggunakan amplas 3. Permukaan dipoles rata dan mengkilap

4. Sampel siap diuji kekerasasnnya. 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:

2 854 , 1

d xP

HV = (3.5)

Dengan:

HV = kekerasan Vickers (kgf/mm2) P = beban yang diberikan (kgf)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASN

4.1. Hasil Penelitian

4.1.1. Pengujian Porositas

Hasil pengujian porositas terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.1) :

% 100 1 )

(00 x x

V Mk Mb porositas

air

t

ρ

− =

Dimana :

Mb = massa basah sample uji, setelah direndam air selama 1x24 jam (gram) Mk = massa kering sample uji (gram)

Vt = volume total (cm3)

Tabel. 4.1. Data Hasil Pengujian Porositas

Porositas (%) Rata-rata (%)

Contoh Perhitungan Pengujian Porositas adalah :

Porositas pada persentase Kaolin Surabaya 100 % adalah :

Sampel 4

Diketahui :

Massa kering (Mk) = 13,185 gram

(3,14)(2,676)2(1,300) = 7,307 cm

Maka, porositas dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.1):

= 100% Porositas Rata-rata (%) =

3

4.1.2. Pengujian Densitas

Tabel. 4.2 Data Hasil Pengujian Densitas

Contoh Perhitungan Pengujian Densitas adalah : Densitas pada Kaolin 100 %

= (3,14)(2,840) (1,138)

Maka, densitas dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.2) :

3

Pengujian Susut Bakar

Hasil pengujian susut bakar terhadap sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.3) :

Tabel 4.3 Pengujian Susut Bakar

Contoh Perhitungan Pengujian Susut Bakar :

Susut bakar pada persentase Kaolin Surabaya 100 % adalah :

Sampel 1

Diketahui :

Diameter akhir (d1

Maka, susut bakar dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.3):

%

Pengukuran Pengujian susut bakar rata-rata

%

Pengujian Kuat Tekan

Tabel. 4.4 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan

Contoh Perhitungan Pengujian Kuat tekan adalah :

Kuat tekan pada persentase Kaolin Surabaya 100 % adalah

Sampel 5

Beban P = 7.580 kgf

Kuat Tekan Rata-rata

MPa

Tabel. 4.5 Pengujian Kekerasan

Contoh Perhitungan Pengujian Kekerasan adalah :

Kekerasan sample pada persentase Kaolin Surabaya 100 % adalah

Diketahui :

Beban P = 1 kgf,

panjang diagonal d = 0,251 mm

Maka besar kekerasan dapat dihitung berdasarkan persamaan (3.5)

2

Perhitungan pengujian kekerasaan rata-rata

4.2. Pembahasan

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara porositas (%), densitas (gr/cm^3) dengan Variasi campuran (%)

Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara kuat tekan(Mpa), porositas(%) dengan Variasi campuran (%)

Dari grafik kuat tekan dan porositas yang ditunjukkan didapat suatu hubungan yang terbalik antara kuat tekan dan porositas. Besar kuat tekan berbanding lurus dengan pertambahan kaolin. Artinya semakin besar persentase kaolin yang ditambahkan semakin besar pula kuat tekannya. Sebaliknya terdapat hubungan terbalik antara porositas dengan pertambahan kaolin, yaitu semakin besar pertambahan kaolin maka semakin kecil pula porositasnya.

Namun dilihat secara keseluruhan, pada komposisi 100 gram kaolin 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 satu teknik yang peneliti gunakan. Yaitu menambahkan air plastisan guna mengantisipasi kerusakan pada saat pencetakan. Karena kaolin ini sendiri bersifat liat, sehingga baik kurang air maupun kelebihan air mengakibatkan suatu pengaruh pada sampel keramik yang dibuat.

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 : 35,19%. Kemungkinan ini disebabkan pori-pori yang besar yang terdapat pada sampel keramik.

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara susut bakar(%), densitas(gram/cm^3)

dengan variasi campuran (%)

Dari grafik ditunjukkan bahwa susut bakar dan densitas relatif naik walaupun tidak secara linear, karena adanya beberapa fluktuasi pada penambahan campuran. Penyebabnya sama yang sudah dibahas pada keterangan pembahasan kuat tekan dan porositas diatas. Penyebab dari adanya penyusutan massa, atau dapat dikatakan volume kemungkinan disebabkan telah terjadi perubahan susunan atom pada sampel setelah terjadi proses pembakaran.

Berdasarkan grafik, densitas dan susut bakar menunjukkan bahwa terdapat korelasi yang jelas antara besarnya densitas, dan susut bakar dengan penambahan kaolin. Artinya, semakin besar persentase kaolin semakin besar pula densitas sampel dan demikian juga susut bakar semakin besar pula.

Namun bila ditinjau dari susut bakarnya sampel keramik yang dibuat peneliti sudah dapat digunakan peneliti.

Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara kuat tekan (MPa), kekerasan (MPa), dengan variasi campuran (%).

Dari grafik yang ditunjukkan didapatkan hubungan yang berbanding lurus antara kuat tekan dan kekerasan dengan penambahan kaolin. Dimana semakin besar persentase kaolin, semakin besar pula kuat tekan dan kekerasannya.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan Hasil Pengujian dan Pembahasan diatas, maka penulis menarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Bahwa limbah padat pulp grit, dreg, dan biosludge dengan penambahan kaolin Surabaya dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan keramik. Dari hasil pengujian didapat pencampuran limbah padat pulp dengan kaolin Surabaya yang ideal adalah pada variasi komposisi 90 gram kaolin Surabaya dengan 10 gram limbah padat pulp.

2. Diperoleh data karakteristik Sifat fisik dan mekanik dari keramik konstruksi yang telah dibuat berdasarkan hasil pengujian, yaitu porositas berkisar antara 19,96% - 35,19%, densitas 1,50 gram/cm3 – 1,75 gram/cm3, Susut bakar 2,74% - 6,60%, kekuatan tekan berkisar antara 38,96 MPa – 140,87 MPa, dan kekerasan 15,48 MPa – 30,20 MPa. Pembuatan keramik konstruksi yang dibuat peneliti dilihat dari karakteristiknya 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) kategori A, dimana kuat tekannya 40 MPa. Hal ini berdasarkan SNI 03-0691-1996. Syarat dari keramik konstruksi normal adalah porositasnya 25 %, densitas 2,71 gram/cm3, susut bakar 30 %, kuat tekan 4500 Mpa, kekerasan 2600 Mpa.

5.2. SARAN

1. Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan dengan variasi suhu yang berbeda, serta memperhatikan lamanya waktu penahanan, karena dapat mempenggaruhi sifat keramik tersebut.

2. Diharapkan pada penelitian lanjutan dilakukan penggujian lainnya seperti SEM (Scanning Electron Microscope)

DAFTAR PUSTAKA

Anton J, Hartono, 1992, Mengenal Keramik canggih Cerdas dan biokeramik, Andi Offset, Yogyakarta.

Astuti, Ambar, 1997, Pengetahuan Keramik, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Budinski, Kenneth, 1996, Engineering Materials Properties and Selection, Fifth Edition, Upper Saddle River , New Jersey , USA.

Daryanto,1994, Pengetahuan Teknik Bangunan, Rineka Cipta, Jakarta.

Hartomo, J.Anton, 1992, Mengenal Keramik Canggih Cerdas dan Biokeramik, Cetakan Pertama, Andi Offset, Yogyakarta.

Joeliangsih, 2004, Peningkatan Kualitas Keramik Dengan Penambahan Sekam Padi

Dan bambu, Makalah, IPB, Bogor.

Mulia, M. Ricki, 2005, Kesehatan Lingkungan, Cetakan Pertama, Graha Ilmu,Yogyakarta.

Palar, Heryando, 2008, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, Cetakan Keempat, Rineka Cipta, Jakarta.

Sebayang, P, 2006, Efek Komposisi SiO2 dan Suhu Sintering Pada Pembuatan

Keramik Alumina, LIPI , Bandung.

Silaen, Victor, 2006, Gerakan Sosial Baru, Cetakan Pertama, IRE Press, Yogyakarta.

Sitorus, Zuriah, 2010, Pemanfaatan Limbah Padat Pulp di P.T TPL Porsea Sebagai

Bahan Baku Pada Pembuatan Keramik Konstruksi, Disertasi, USU, Medan.

Surdia, Tata dan Shinroku saito, 2005, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Keenam, Pradnya Paramita, Jakarta.

Vlack, Lawrence H. Van, 2004, Elemen-Elemen Ilmu dan Rekayasa Material, Edisi Keenam, Erlangga, Jakarta.

Wardhana, Wisnu Arya, 2001, Dampak Pencemaran Lingkungan, Edisi Keempat, Cetakan Ketiga, Andi, Yogyakarta.

Warganita, Arijanto Salmoen, 2002, Pengetahuan Bahan, Universitas Trisakti Press, Jakarta.

Raiyani, 2008, Danau Kaolin Indah Meresahkan,

(Rini D.S. 2002) Minimasi Limbah Dalam Industri Pulp and Paper

LAMPIRAN I

GAMBAR ALAT – ALAT PERCOBAAN

1. UTM (Universal Testing Machine)

3. Neraca Digital

5. Ayakan 100 Mesh

6. Hardness Vickers Tester

LAMPIRAN II

GAMBAR BAHAN-BAHAN PERCOBAAN 1. Kaolin Surabaya

3. Dreg

LAMPIRAN III

Sampel sebelum di bakar