II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Karet
Tanaman karet (Hevea brasiliensis) termasuk dalam divisi Spermatophyta, subdivisi Angiospermae, kelas Dycotyledonae, ordo Euphorbiales, famili Euphorbiaceae, genus Hevea dan spesies Hevea brasiliensis. Tanaman tersebut tumbuh baik di daerah yang berada pada iklim tropis dengan rentang astronomis 15oLU – 10oLS, suhu harian 25 – 30oC, ketinggian 1 – 600 m dpl, curah hujan 2.000 – 2.500 mm/tahun, intensitas matahari 5 – 7 jam/hari, dan pH tanah 5 – 6 (Nazaruddin dan Paimin, 1998). Tanaman karet dapat ditanam pada tanah yang kurang subur untuk menanam tanaman perkebunan yang lain. Pada tanah yang subur, karet dapat mulai disadap setelah umur 4 – 5 tahun, sedangkan pada tanah yang kurang subur, tanaman karet baru bisa disadap pada umur 7 tahun (Goutara et al., 1985).
Pada saat ini, karet alam yang dikenal dalam perdagangan berasal dari pohon karet Hevea brasiliensis. Menurut Goutara et al. (1985), sumber penghasil lateks juga dapat dihasilkan oleh tanaman lain yaitu Castilloa elastica, Ficus elastica, Funtumia elastica, Landolphia, getah perca, Manihot glaziovii, Achras Zapota. Penggunaan lateks dari tanaman tersebut kurang berkembang dan tidak menguntungkan, disamping sifatnya yang kurang baik dibandingkan dengan lateks dari tanaman Hevea brasiliensis. 2.2 Lateks
Hevea brasiliensis menghasilkan karet alam dalam bentuk lateks, yaitu partikel karet yang terdispersi dalam cairan. Lateks berada dalam pembuluh lateks dengan tekanan turgor 10 – 14 atm. Lateks diperoleh melalui penyadapan, yaitu membuat sayatan miring dari kiri atas ke kanan bawah dengan sudut 30o pada kulit pohon. Sayatan tidak boleh mencapai kambium yang apabila terpotong, maka jaringan baru tidak dapat terbentuk kembali (Suparto, 2002).
Lateks dari pohon Hevea brasiliensis mengandung 25 – 40 % hidrokarbon karet serta distabilkan oleh sejumlah kecil protein dan asam lemak. Diameter partikel karet antara 0,1 – 3,0 mikron dan berat molekul antara 103 – 106. Ukuran partikel lateks karet alam adalah antara 190 – 234 nm. Lateks karet alam (Hevea brasiliensis) adalah dispersi butir-butir yang didalamnya terkandung beberapa macam senyawa kimia, yaitu protein, fosfolipid, loko-trienol, sterol dan esternya, karotenoid, plastokromanol, lipid, karbohidrat, glutation, asam amino bebas, asam askorbat, basa nitrogen, asam nukleotida, plastokuinon trigonelein dan argotichin. Bahan-bahan tersebut berkadar antara 0,02 dan 1,5 berat lateks (Utama, 2007).
Berat jenis lateks 0,945 (pada 70oF), serum 1,02 dan karet 0,91 g/cm3. Dengan adanya perbedaan berat jenis tersebut, maka menyebabkan timbulnya cream pada permukaan lateks. Komposisi kimia lateks Hevea brasiliensis menurut Goutara et al. (1985) dapat dilihat pada Tabel 4, sedangkan komposisi menurut Suparto (2002) dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 4. Komposisi kimia lateks Hevea brasiliensis
Jenis Komponen Komposisi (%) 1. Bahan karet mentah (crude rubber)
a. Karet murni b. Protein c. Asam lemak d. Gula
e. Garam dari Na, K, Mg, P, Ca, Cu, Mn, dan Fe 2. Serum (air dan zat yang larut)
25 – 40 90 – 95 2 – 3 1 – 2 0,2 0,5 60 – 75 Sumber: Goutara et al. (1985)
Tabel 5. Komposisi kimia lateks Hevea brasiliensis Jenis Komponen Komposisi (%) Karet Resin Protein Abu Gula Air 30-35 0,5-1,5 1,5-2,0 0,3-0,7 0,3-0,5 55-60 Sumber: Suparto (2002)
Utama (2007) menyatakan bahwa kemantapan lateks disebabkan partikel karet dikelilingi oleh lapisan pelindung yang terdiri dari protein dan fosfolipid. Kedua lapisan ini bersifat hidrofilik, karena mempunyai selubung air. Dengan adanya selubung air tersebut, maka partikel-partikel karet tersebut di dalam lateks menjadi stabil. Partikel karet tersebut ditunjukkan pada Gambar 1 dan 2.
1 = Partikel Karet; 2 = Lapisan protein dan fosfolipid (bermuatan positif); 3 = Lapisan air (bermuatan positif)
Gambar 1. Partikel karet alam yang dilapisi protein dan lemak (Utama, 2007)
Partikel karet yang dilapisi lapisan protein dan lipida ini merupakan koloid hidrofilik yang artinya dilindungi (diselaputi) oleh muatan listrik (Gambar 3). Larutan koloid akan stabil bila terdapat bahan yang dapat mempertahankan muatan listrik partikel yaitu dengan adanya protein.
Gambar 3. Koloid hidrofilik bermuatan negatif (Goutara et al., 1985)
Kestabilan lateks disebabkan adanya gaya tolak-menolak antara partikel karet yang bermuatan listrik sejenis (listrik negatif), berasal dari selubung protein. Protein terdiri dari rangkaian asam amino tergantung dari pH lingkungannya. Di atas pH isoelektrik, asam amino bermuatan negatif. Sebaliknya bila pH lingkungannya di bawah pH isoelektrik, maka asam amino bermuatan listrik positif. Pada pH isoelektrik muatan listrik neto asam amino menjadi nol. Protein pembentuk selubung partikel karet mempunyai pH isoelektrik pada pH 4,5 – 4,7. Lateks kebun segar mempunyai pH 6,5 – 6,9, sehingga partikel karet lateks kebun segar dilapisi selubung protein yang bermuatan listrik negatif (Suparto, 2002). Syarat kestabilan lateks dipengaruhi muatan listrik dari lateks. Pengaruh pH terhadap elektrokinetis potensial pada lateks ditunjukkan pada Gambar 4 (Goutara et al., 1985).
Elektrokinetis Potensial Daerah tidak stabil Daerah Daerah stabil (+) stabil (-)
(cair II) (cair I)
Titik Isoelektrik (0) 0 1 2 3 4 5 6 7 8
pH Lateks
Gambar 4. Pengaruh pH terhadap elektrokinetis potensial pada lateks (Goutara et al., 1985)
Lateks dapat dipertahankan kestabilannya dengan menambahkan bahan pengawet. Bahan pengawet yang umum digunakan adalah amonia yang berfungsi sebagai bakterisida, peningkat pH dan pengikat logam. Bakterisida berfungsi menurunkan total mikroorganisme, sehingga penurunan pH akibat jumlah asam organik yang meningkat dapat ditekan (Suparto, 2002).
Dengan menambahkan bahan pengawet primer yaitu amonia, maka fosfolipid akan terhidrasi menghasilkan asam lemak dan bereaksi dengan amonia membentuk sabun amonia. Sabun tersebut diserap oleh partikel karet, sehingga lateks bertambah mantap selama penyimpanan. Di samping itu, protein juga terhidrolisasis membentuk polipeptida dan asam amino yang larut dalam air. Akan tetapi, jalannya reaksi jauh lebih lambat bila dibandingkan dengan reaksi pertama (Utama, 2007).
Menurut Goutara et al. (1985), bahan pengawet yang sering digunakan pada lateks kebun adalah amonia. Amonia berfungsi sebagai bakterisida dan menaikkan pH lateks, sehingga mempertinggi kemantapan lateks. Amonia dalam lateks akan menaikkan muatan negatif pada setiap
permukaan karet di dalam lateks, menimbulkan gaya tolak-menolak antara partikel dengan demikian sistem koloid akan menjadi mantap.
2.3 Karet Alam
Karet alam adalah hidrokarbon yang merupakan makromolekul poliisoprena (C5H8)n yang bergabung secara ikatan kepala ke ekor. Rantai
poliisoprena tersebut membentuk konfigurasi cis dengan susunan ruang yang teratur, sehingga rumus kimianya adalah 1,4-cis-poliisoprena dengan monomer isoprena dalam bentuk 2-metil-1,3-butadiena. Struktur monomer lateks dapat dilihat pada Gambar 5 dan struktur molekulnya dapat dilihat pada Gambar 6. Karet yang mempunyai susunan ruang tersebut akan mempunyai sifat kenyal (elastis). Sifat kenyal tersebut berhubungan dengan viskositas atau plastisitas karet. Partikel karet tersuspensi (tersebar secara merata) dalam serum lateks dengan ukuran 0,04 – 3 mikron atau 0,2 milyar partikel karet per mililiter lateks. Bentuk partikel ini lonjong sampai bulat (Goutara et al., 1985).
CH3
CH2 = C CH = CH2
Gambar 5. Monomer isoprena (Cowd, 1991) CH3 H CH3 H
C = C C = C
CH2 CH2 CH2 CH2
Gambar 6. Struktur molekul 1,4-cis-poliisoprena (Cowd, 1991)
Karet alam merupakan partikel yang berukuran pada kisaran antara 0,005μm sampai 3μm serta dilapisi oleh dua buah lapisan yang terdiri dari protein dan fosfolipid. Lapisan protein dan fosfolipid membentuk sistem kestabilan pada karet. Lapisan dalam merupakan lapisan hidrofobik,
sedangkan lapisan luar merupakan lapisan hidrofilik. Lapisan hidrofilik terdiri atas protein dan sabun. Rantai polipeptida protein memiliki konfigurasi memanjang dengan sisi non polar yang menghadap ke partikel karet dan sisi polarnya menghadap ke fase cair (Tangpakdee, 1998).
Menurut Goutara et al. (1985), berat molekul karet alam berkisar antara 250.000 sampai 300.000. Partikel karet tersebut ditutupi oleh selaput tipis bahan yang terdiri dari protein dan fosfolipida. Jumlah protein berkisar 0,2 persen dan dengan adanya protein karet akan terdispersi. Partikel karet tersebut memperlihatkan gerakan brown dan akan terhenti bila diberi larutan CaCl2. Di samping bahan-bahan tersebut, terdapat pula bahan yang disebut
fraksi kuning (yellow fraction). Komposisi partikel karet alam dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Komposisi partikel karet alam
Jenis Komponen Komposisi (%) Hidrokarbon karet Lemak Glikolipida, fosfolipida Protein Karbohidrat Bahan Anorganik Lain-lain 93,7 2,4 1,0 2,2 0,4 0,2 0,1 Sumber: Tanaka (1998)
Karet alam digolongkan ke dalam elastomer untuk penggunaan umum karena dapat digunakan sebagai bahan baku berbagai jenis dan tipe barang jadi karet. Penggunaannya sebagai bahan baku barang jadi karet sangat disukai, karena keunggulan sifat-sifatnya, seperti daya pantul, elastisitas, daya lengket dan daya cengkeram yang baik serta mudah untuk digiling. Selain itu, karet alam juga mempunyai beberapa sifat mekanik yang baik, antara lain memiliki tegangan putus, ketahanan sobek, dan kikis yang baik, sehingga karet alam merupakan elastomer pilihan.
2.4 Lateks Pekat (LP)
Lateks pekat diperoleh dengan memekatkan lateks kebun. Pembuatan lateks pekat bertujuan untuk meningkatkan kadar karet kering (KKK). Lateks kebun pekat dengan KKK 60% akan lebih seragam mutunya dan lebih sesuai untuk pengolahan barang jadi karet. Pembuatan lateks pekat dapat dilakukan dengan empat metode, yaitu sentrifuse (pemusingan), pendadihan, penguapan, dan elektrodekantasi. Metode yang paling sering digunakan adalah metode sentrifuse (pemusingan), karena menghasilkan kapasitas produksi yang besar, viskositas lateks lebih rendah (tidak kental) dan hasil lateks lebih murni (tidak tercampur endapan dan kotoran) (Solichin, 1991).
Untuk mendapatkan lateks pekat, di samping cara pemusingan, masih ada cara lain yang sering digunakan yaitu cara pendadihan. Dengan menggunakan cara ini dapat diperoleh lateks dadih dengan kadar padatan sekitar 68%. Secara umum pendadihan lebih mudah daripada cara pemusingan, tetapi lateks pekat yang dihasilkan masih banyak mengandung bahan-bahan bukan karet, misalnya protein dan lemak yang dapat mengganggu proses berikutnya (Utama, 2007).
Bila lateks disentrifugasi dengan alat “ultra sentrifuge” (dengan jumlah putaran atau rpm yang sangat tinggi), maka akan terpisah menjadi tiga bagian (Goutara et al., 1985), yaitu:
1. Fraksi putih (White fraction)
Jumlah fraksi putih adalah 70 – 80% dari isi lateks. Fraksi ini sangat stabil dan tidak akan menggumpal dalam beberapa hari. Pada fraksi ini terdapat juga fotofenol, asterol, asam lemak, fesiolipida, dan resin (damar).
2. Serum C (ambiant cerum)
Serum C mengandung zat yang terlarut seperti asam amino, karbohidrat, inositol, dan asam organik seperti asam nukleat, pirofosfat dan askorbat. Karbohidrat terdiri dari glukosa, galaktosa dan fruktosa. Asam amino bebas terdiri dari alanin, virosin, glutamat,
glisin, isoleusin, cistin, fenilalanin, valin dan sistein. Alfa globulin memegang peranan penting dalam stabilisasi butir karet.
3. Fraksi kuning (Yellow fraction)
Fraksi kuning terdapat pada bagian terbawah dari hasil sentrifugasi yang terdiri dari lutoid dan serum B (bottom fraction cerum). Jumlah fraksi tersebut adalah 20% dari seluruh lateks. Fraksi kuning tersebut tidak stabil dan dalam waktu singkat (1 – 2 jam) dapat menggumpal. Ketidakstabilan tersebut disebabkan adanya partikel lutoida, ion Cu++, Mg++, Na+, dan K+ yang akan menurunkan elektrokinetis potensial lateks.
Pada umumnya, pengolahan lateks pekat di Indonesia menggunakan cara pemusingan (centrifuse), karena kapasitasnya tinggi dan pemeliharannya lebih mudah. Lateks kebun dengan KKK 28 – 35% dipusingkan pada kecepatan 5000 – 7000 rpm, sehingga pada bagian atas alat akan diperoleh lateks pekat dengan KKK 60% dan berat jenis 0,94, sedangkan di bagian bawah akan dihasilkan skim yang masih mengandung 4 – 8% karet dengan berat jenis 1,02 (Goutara et al., 1985).
Centrifuged latex tersebut dibuat dengan cara memasukkan lateks ke dalam alat pemusing atau centrifugal machine setelah dibiarkan selama 24 jam. Mesin pemusing harus dijalankan dengan kecepatan yang sesuai dan suara mesin harus halus. Kadar karet kering yang diinginkan untuk hasil lateks pusingan adalah 60%, tetapi kadarnya bisa turun 1 – 2% pada proses produksi. Penambahan amonia dan penyimpanan sering juga mengakibatkan terjadinya penurunan kadar karet kering (Nazaruddin dan Paimin, 1998).
Prinsip pembuatan lateks pekat dengan sentrifugasi adalah berdasarkan perbedaan berat jenis antara partikel karet dan serum. Serum mempunyai berat jenis lebih besar daripada partikel karet, sehingga partikel karet cenderung naik ke permukaan, sedangkan serum di bawahnya. Partikel karet dalam lateks mengalami gerak brown, karena terjadi tolak menolak antar partikel karet yang bermuatan. Lateks yang dimasukkan ke dalam alat sentrifugasi akan mengalami gaya sentripetal dan sentrifugal yang mengarah
ke luar. Gaya sentrifugal tersebut jauh lebih besar daripada percepatan gaya berat dan gerak brown, sehingga akan terjadi pemisahan partikel karet dengan serum. Bagian serum yang mempunyai berat jenis lebih besar akan terlempar ke bagian luar dan partikel karet akan terkumpul pada bagian pusat dari poros alat sentrifugasi dan selanjutnya lateks pekat (cream) akan keluar dari bagian atas dan lateks skim keluar dari bagian bawah (Goutara et al., 1985).
Selain partikel karet, didalam lateks terdapat bahan-bahan bukan karet yang berperan penting mengendalikan sifat lateks dan karetnya meskipun dalam jumlah yang relatif kecil. Lateks segar yang disentrifuse dengan alat pemusing ultra dengan kecepatan 18000 rpm akan menyebabkan lateks terpisah menjadi empat fraksi dengan urutan dari atas ke bawah dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Fraksi penyusun lateks segar
Lateks Kebun Segar Fraksi Karet (35%) Karet Protein Lipid IonLogam Fraksi Frey Wyssling (5%) Karotenoida
Lipid
Serum (50%)
Air
Karbohidrat dan inositol Protein dan turunannya Asam nukleat dan nukleosida Ion anorganik
Ion logam
Fraksi Dasar (10%) Lutoid (vakuolisosom) Sumber: Suparto (2002)
Pemekatan lateks menyebabkan sebagian bahan bukan karet terlarut bersama serum, sehingga lateks pekat bersifat lebih stabil dan memiliki komposisi yang lebih baik daripada komposisi lateks kebun. Menurut SNI 06-3139-1992, syarat mutu lateks pekat dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Syarat mutu lateks pekat No Jenis Uji Sentrifugasi Metode
Amonia Tinggi
Metode Sentrifugasi Amonia Rendah 1. Kadar jumlah padatan min, % 61,5 61,5 2. Kadar karet kering min, % 60,0 60,0 3.
Selisih kadar jumlah padatan dengan kadar karet kering
maks, % 2,0 2,0
4. Total alkalinitas dihitung sebagai amonia (NH3)
sebagai % lateks
Min 0,60 Max 0,29
5. Bilangan KOH, maks 0,80 0,80
6. Waktu Kematapan Mekanik min, detik 650 650 7. Bilangan asam lemak, maks 0,2 g KOH/100 g TS 0,2 g KOH/100 g TS
8. Warna secara inspeksi visual Tidak berwarna biru atau abu-abu 9. Warna setelah dinetralisasi dengan asam borat Tidak berbau busuk
Sumber: SNI 06-3139-1992
Faktor-faktor yang mempengaruhi mutu lateks pusingan adalah pengawetan lateks kebun, KKK lateks kebun, pengendapan lateks kebun, penambahan sabun ammonium laurat sebelum ataupun sesudah pemusingan, alat dan cara pemusingan, penyimpanan, pengangkutan, dan cara pengambilan sampel lateks pekat. Lateks pekat bermutu tinggi diperoleh dengan melakukan pengontrolan dan perlakuan yang baik sejak dari lateks kebun sampai pada pengambilan sampel lateks pekat (Solichin, 1991).
Menurut Goutara et al. (1985), penentuan mutu lateks pekat dibagi dalam dua golongan, yaitu sifat yang tidak berubah selama penyimpanan dan sifat yang dipengaruhi cara penyimpanan serta ion dalam lateks. Sifat lateks pekat yang tidak dipengaruhi selama penyimpanan adalah kadar karet kering, alkalinitas, dan kadar jumlah padatan (KJP), sedangkan sifat lateks yang dipengaruhi oleh cara penyimpanan dan ion dalam lateks adalah asam lemak menguap (VFA), bilangan KOH, dan waktu kemantapan mekanik
(WKM). Kandungan protein total lateks pekat lebih rendah dibandingkan lateks kebun dan serum skim. Hal ini dikarenakan dalam proses pemekatan dari lateks kebun menjadi lateks pekat, fraksi-fraksi non karet terpisahkan dan terbuang sebagai limbah berupa serum dan skim.
2.5 Lateks Double Centrifuge (LP-DS atau LP-KR)
Berkurangnya sifat ketika semen portland digunakan dalam campuran dengan lateks karet alam dikarenakan oleh bahan non karet dan khususnya gula yang berada di dalam serum lateks. Bahan non karet tersebut dapat dikurangi dengan cara sentrifugasi dan lebih lanjut dengan pengenceran menggunakan air dan sentrifugasi ulang (Nadarajah dan Fernando, 1978).
Cara pembuatan lateks Double Centrifuge sama seperti lateks pekat tetapi dengan ganda sentrifugasi. Sentrifugasi berulang juga mampu mengurangi protein yang terdapat dalam lateks sampai 30% (Subramaniam, 1992). Menurut Alfa (2008), lateks pekat yang disentrifugasi berulang akan menurunkan kandungan karbohidratnya. Lateks tersebut biasanya disebut lateks DS atau lateks KR. Kadar glukosa atau karbohidrat yang cukup tinggi dalam lateks akan berpengaruh pada setting semen.
Lateks kebun segar mengandung sekitar 0,4% senyawa golongan karbohidrat dan penurunan kadarnya dapat dilakukan dengan cara pemusingan lateks dengan alat sentrifugasi lateks. Selama pemusingan dengan kecepatan tinggi sekitar 5000 – 7000 rpm, lateks memisah menjadi bagian serum dan bagian partikel karet yang disebut lateks pekat (Alfa, 2008).
Sebagian besar bahan-bahan non karet ikut terpisah bersama bagian serum, sehingga jumlahnya dalam lateks pekat menurun. Pemekatan lateks dengan cara pemusingan menggunakan alat sentrifugasi lateks mampu menurunkan kadar bahan-bahan non karet menjadi kurang dari setengah jumlah semula. Penurunan lebih lanjut bahan-bahan non karet dalam lateks termasuk karbohidrat dapat dilakukan dengan cara sentrifugasi ulang lateks pekat yang telah diencerkan kembali hingga KKK lateks menjadi 30%. Pada Tabel 9 terlihat hasil pengukuran kadar karbohidrat dalam lateks kebun,
lateks pekat dan lateks pekat sentrifugasi berulang. Dengan kadar karbohidrat yang rendah, sebesar 0,07%, lateks LP-KR hasil sentrifugasi ganda relatif tidak menghambat setting semen, sehingga teknologi pemekatan berulang (double centrifuge) ditetapkan sebagai proses produksi untuk memperoleh lateks berkarbohidrat rendah (lateks LP-KR) yang akan diaplikasikan sebagai aditif semen atau beton (Alfa, 2008).
Tabel 9. Kadar senyawa golongan karbohidrat dalam lateks Jenis Lateks Kadar Karbohidrat Dalam
Lateks (%) Lateks kebun
Lateks pekat
Lateks pekat sentrifugasi ganda
0,36 0,16 0,07 Sumber: Alfa (2008)
2.6 Lateks DPNR (Deproteinized Natural Rubber)
Lateks alam berprotein rendah adalah lateks alam yang kadar nitrogennya telah diturunkan semaksimal mungkin melalui proses deproteinasi. Lateks alam dengan kadar nitrogen rendah ini dikenal dengan nama lateks DPNR (Deproteinized Natural Rubber). Kadar protein dihitung sebagai kadar nitrogen yang diperoleh dengan menggunakan metode Kjeldhal. Untuk menghitung kadar protein, kandungan nitrogen dikalikan dengan faktor 6,25.
Pada penelitian Alfa (2003), pembuatan lateks DPNR menggunakan enzim papain. Papain ini berfungsi sebagai enzim proteolitik untuk menghidrolisis protein lateks. Dalam pembuatan lateks tersebut tidak menggunakan amonia, karena aktivitas proteolitik papain berlangsung pada pH netral. Lateks berpengawet amonia mempunyai pH lebih dari 10, sehingga aktivitas proteolitik papain tidak sempurna.
Hingga saat ini, belum ada kesamaan persepsi mengenai batasan kadar nitrogen yang dapat menggolongkan karet sebagai karet DPNR. Batasan kadar nitrogen lateks DPNR yang digunakan oleh para peneliti bervariasi.
Mengacu pada hasil penelitian Alfa (2003) yang dapat dilihat pada Tabel 10, yaitu lateks DPNR diklasifikasikan sebagai jenis lateks dengan kandungan nitrogen maksimal 0,08%.
Tabel 10. Karakteristik lateks alam berprotein rendah
Parameter Lateks DPNR
Kadar Nitrogen (%) Viskositas Mooney, unit KKK (%) KJP (%) Warna 0,08 47,0 59,5 60,5 Putih susu Sumber: Alfa (2003)
Bersama-sama dengan fosfolipida, protein merupakan pelindung dari partikel karet, yang menentukan kestabilan dari larutan koloidal lateks tersebut. Protein bersama dengan lipida akan menyelubungi partikel karet, sehingga terbentuk lapisan bermuatan negatif, yang kemudian berikatan dengan air, membentuk lapisan molekul air sebagai lapisan sekunder (Barney, 1973). Pada proses sentrifugasi, senyawa nitrogen hasil hidrolisis protein yang larut dalam air akan terbuang bersama serum dan berkurangnya senyawa nitrogen tersebut semakin besar jika dilakukan sentrifugasi berulang.
2.7 Protein dalam Lateks
Protein merupakan polimer alami yang tersusun dari asam-asam amino. Sebuah asam amino terdiri dari sebuah gugusan amino, sebuah gugusan karboksil, sebuah atom gugus atom H dan gugusan R yang terikat pada sebuah atom C yang dikenal sebagai α karbon (Gambar 7). Gugus R merupakan rantai cabang (Winarno, 1980).
R
H2N CH COOH
Gambar 7. Struktur asam α amino (Cowd, 1991)
Menurut Winarno (1980), gugus amino –NH2 bersifat basa, sedangkan
gugus karboksil –COOH bersifat asam. Kondisi tersebut memungkinkan asam amino dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa serta pereaksi-pereaksi lainnya. Asam amino dalam larutan pH netral dalam bentuk ion dipolar atau ion zwitter. Pada asam amino yang dipolar, gugusan amino mendapat tambahan sebuah proton dengan gugusan karboksilnya terdisosiasi. Dua molekul asam amino bergabung membentuk dipeptida, tiga asam amino membentuk tripeptida dan seterusnya sampai menghasilkan polipeptida berpolimer (Gambar 8).
H O H O H R N C H R N C
C C C C
C H R N C H R N
O H O H
Gambar 8. Rantai polipeptida atau protein (Cowd, 1991)
Lipid dan protein dalam lateks berfungsi sebagai jembatan penghubung antara rantai-rantai polimer. Lipid dari suatu rantai molekul karet akan saling berikatan dengan protein maupun lipid dari rantai karet lainnya, sehingga terbentuk jalinan molekul karet yang mempunyai berat molekul tinggi. Protein dalam karet sangat berpengaruh terhadap sifat fisik terutama penggumpalan lateks. Sistem emulsi pada lateks bermuatan negatif yang distabilkan oleh protein dan sabun alami yang terkonsentrasi pada lapisan antarmuka antara partikel karet dengan air (Cook, 1992), sehingga kestabilan emulsi lateks dapat dipertahankan.
2.8 Karbohidrat dalam Lateks
Lateks karet alam mengandung protein, asam amino dan karbohidrat terutama polyhydric alcohols, quebrachitol, myo-inositol dan sukrosa. Jumlah karbohidratnya adalah 1% quebrachitol, 0,5% 1-inositol, dan 0,4% sukrosa yang terdapat dalam lateks kebun. Meskipun jumlah secara aktual sekarang ini mungkin bervariasi, total kandungan karbohidrat minimum 0,5% yang diharapkan dalam lateks kebun (Nadarajah dan Fernando, 1978).
Gugus HO – C – H pada karbohidrat akan menghambat proses setting semen, yaitu perubahan dari bentuk pasta menjadi material rigid/kaku. Quebrachitol, 1-inositol, dan sukrosa mengandung paling sedikit lima gugus per molekul. Larutan gula dan karbohidrat turunannya sebesar 1% hampir semuanya menghalangi secara nyata setting dan hardening atau dapat dikatakan terhambat secara sempurna (Nadarajah dan Fernando, 1978). Penambahan 0,05% gula memberikan akibat yang kecil terhadap laju hidrasi, tetapi apabila jumlahnya ditingkatkan menjadi 0,2%, maka hidrasi dapat menjadi terlambat, seperti final setting tidak mungkin selesai dalam waktu 72 jam atau lebih.
Penambahan quebrachitol tidak mempengaruhi setting semen tetapi kekuatan semen mortar menjadi rendah dan dapat diremukkan ketika ditekan dengan tangan. Hasilnya mengindikasikan bahwa setting dari semen dipengaruhi kurang baik oleh sukrosa yang terdapat dalam lateks karet alam dan kekuatannya oleh quebrachitol yang terdapat di dalamnya (Nadarajah dan Fernando, 1978).
2.9 Semen
Menurut Hidayat (2009), semen merupakan material perekat untuk kerikil (agregrat kasar), pasir, batubara, dan material sejenis lainnya. Bahan baku utama untuk memproduksi semen adalah bahan-bahan yang mengandung mineral kapur (CaO), silika (SiO2), alumina (Al2O3), dan besi
oksida (Fe2O3). Standar Nasional Indonesia (SNI) berlaku untuk semen
yang dipasarkan di seluruh wilayah Indonesia. Beberapa jenis semen yang banyak beredar di pasaran adalah:
1. Semen Portland Putih (SNI 15-0129-2004) 2. Semen Portland (SNI 15-2049-2004)
3. Semen Portland Komposit (SNI 15-7064-2004) 4. Semen Portland Pozolan (SNI 15-0302-2004)
Semen merk Holcim termasuk ke dalam semen portland komposit. Semen tersebut dapat digunakan untuk konstruksi umum, seperti pekerjaan beton, pasangan bata, selokan, jalan, pagar dinding, dan pembuatan elemen bangunan khusus (seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton, dan bata beton/paving block). Untuk memenuhi standar SNI 15-7064-2004, ke dalam semen portland komposit telah ditambahkan bahan anorganik material tertentu atau kombinasinya guna mendapatkan karakteristik semen seperti yang diinginkan. Berikut pengaruh yang diberikan mineral aditif terhadap karakteristik semen (Hidayat, 2009):
• Kalsium karbonat, memberikan dampak pada penurunan bleeding pada sifat campuran segar dan meningkatkan workability, sehingga mudah dikerjakan, mengurangi kebutuhan air dan pengaruh pada beton keras (yakni mengurangi retak, memperbaiki homogenitas campuran akibat turunnya segregasi).
• Abu terbang (fly ash), memberikan pengaruh pada penambahan kuat tekan akhir (setelah 28 hari) meskipun akan menurunkan laju perkembangan kuat tekan pada umur awal, memperlambat waktu ikat, dan memperbaiki ketahanan terhadap sulfat.
• Silica fume, memberikan pengaruh pada penurunan bleeding, meningkatkan cohessiveness dan relatif tidak berpengaruh terhadap perkembangan kuat tekan.
Reaksi kimia terjadi antara dua materi yang berwujud padat dan cair yang dimulai dari permukaan materi yang berwujud padat. Reaksi akan terus berlanjut dan masuk ke dalam partikel materi. Demikian juga dalam konteks reaksi hidrasi antara partikel-partikel semen dengan molekul air. Laju reaksi hidrasi sangat ditentukan oleh tingkat kehalusan partikel semen
(Hidayat, 2009). Fungsi utama semen adalah merekatkan atau mengikat butir-butir agregat agar membentuk suatu massa padat, dan juga untuk mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat (Mulyono, 2003).
Senyawa kimia utama yang ada di dalam semen portland adalah Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2; disingkat C3S), Dikalsium Silikat
(2CaO.SiO2; disingkat C2S), Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3; disingkat
C3A), dan Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3; disingkat
C4AF). C3S dan C2S adalah bagian yang paling menentukan sifat dari semen
dan menyusun 70 – 80% dari bobot total semen (Mulyono, 2003).
Semen dan air saling bereaksi; persenyawaan tersebut dinamakan proses hidrasi, sedangkan hasilnya dinamakan hidrasi semen. Senyawa C3S
jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas, yang mempengaruhi kecepatan mengeras sebelum 14 hari. Senyawa C2S bereaksi
dengan air lebih lambat dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. Unsur C2S memberikan ketahanan terhadap serangan kimia.
Kedua unsur tadi membutuhkan air 21 – 24 % beratnya untuk terjadi reaksi. Senyawa C3A bereaksi secara eksotermik dan sangat cepat memberikan
kekuatan awal pada 24 jam pertama. Kebutuhan air untuk senyawa C3A
adalah empat puluh persen dari bobotnya. Senyawa C4AF tidak memiliki
pengaruh yang besar terhadap kekerasan semen atau beton, sehingga kontribusinya dalam peningkatan kekuatan amat kecil (Mulyono, 2003).
Reaksi hidrasi antara semen dengan air terbagi dalam dua tahap, yaitu dimulai dengan setting dan dilanjutkan proses hardening. Tahap awal akan terjadi proses pengikatan, yaitu pasta semen yang awalnya bersifat plastis dan mudah mengalir, lama-kelamaan adonan pasta semen akan berubah menjadi lebih kental atau kaku (stiff). Setelah itu, pasta semen akan mengalami proses pengerasan, pasta semen mulai menunjukan kekuatan dan nilainya akan meningkat terus sejalan dengan bertambahnya umur (Hidayat, 2009).
Waktu ikat adalah lamanya waktu yang diperlukan semen dari saat mulai bereaksi dengan air menjadi pasta semen sampai dengan pasta semen cukup kaku menahan tekanan. Waktu ikat semen dibagi menjadi dua, yaitu
waktu ikat awal dan waktu ikat akhir. Waktu ikat awal (initial setting time) adalah waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen sampai terjadi kehilangan sifat keplastisan, sedangkan waktu ikat akhir (final setting time) adalah waktu terjadi pasta semen sampai beton mengeras atau masa mengeras. Pada semen portland initial setting time berkisar 1 – 2 jam tetapi tidak boleh kurang dari 1 jam, dan final setting time tidak boleh lebih dari 8 jam. Waktu ikat awal sangat penting dalam kontrol pekerjaan beton, untuk kasus-kasus tertentu initial setting time kadangkala diperlukan lebih dari dua jam agar waktu untuk terjadinya ikatan awal lebih panjang. Waktu yang panjang tersebut diperlukan untuk transportasi, penuangan, pemadatan, dan penyelesaiannya (Mulyono, 2003).
Konsistensi normal adalah salah satu jenis sifat atau karakter fisik dari semen portland. Konsistensi yang ada pada semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton mengeras (Mulyono, 2003).
Menurut Hidayat (2009), komposisi untuk beton sederhana sebaiknya menggunakan komposisi 1 : 2 : 3 (semen : pasir : batu split). Agar lebih akurat, penimbangan masing-masing material menggunakan perbandingan berat. Sebaiknya, pencampuran semen dengan pasir dilakukan lebih dahulu sebelum ditambahkan air. Semen dan pasir yang tidak tercampur merata dapat mengakibatkan adanya bagian yang terlalu keras, tetapi ada bagian lain yang lembek atau gampang rontok.
Dalam aplikasi, jika semen hanya dicampur dengan air, maka akan menghasilkan pasta semen. Namun, jika pasta semen ditambah dengan pasir akan diperoleh mortar. Mortar (adukan semen) merupakan material pengikat yang terbuat dari campuran pasir dan semen ditambah air. Mortar dapat dibuat sederhana atau dengan mesin molen ataupun manual. Mortar dapat digunakan untuk aplikasi pasangan, plesteran, lantai, dll. Selanjutnya, jika campuran tersebut ditambah lagi dengan koral atau batu pecah sebagai agregrat kasar, maka akan menghasilkan material beton (Hidayat, 2009).
Faktor penting yang perlu diperhatikan dalam pembuatan adukan mortar adalah workability dan compactibility. Kedua faktor tersebut akan
meningkat jika adukan bersifat homogen (seragam). Compactibility atau pemadatan akan diperoleh ketika membuat adukan dengan komposisi yang tepat, yaitu antara material pasir, semen, dan air (Hidayat, 2009).
Hidayat (2009) menyatakan bahwa agregat merupakan bahan yang bersifat kaku dan memiliki stabilitas volume dan duralitas yang baik daripada pasta semen. Untuk menghasilkan beton yang baik, agregat halus maupun agregat kasar harus memiliki gradasi atau komposisi ukuran yang proporsional. Ukuran pasir yang digunakan sebaiknya berdasarkan persyaratan (SNI S-02-1994-03) dengan besar butiran maksimum 4,76 mm. Jika pasir terlalu kasar, mortar akan sulit menempel, sebaliknya jika terlalu halus kebutuhan air dan konsumsi semen akan meningkat.
Agregat dapat dibedakan menjadi dua, yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat kasar hanya digunakan dalam pembuatan beton, sedangkan agregat halus digunakan baik pada pembuatan mortar maupun beton. Agregat halus, berdasarkan ASTM, adalah semua jenis agregat yang memiliki ukuran kurang dari 4,75 mm, sedangkan agregat kasar adalah agregat yang memiliki ukuran lebih dari 4,75 mm. Agregat halus biasa disebut dengan istilah pasir, sedangkan agregat kasar biasa disebut dengan kerikil (Mulyono, 2003).
Kualitas agregat halus ditentukan dari bentuk, porositas, tekstur, dan kebersihan agregat tersebut. Bentuk agregat halus yang bulat memiliki rongga udara yang lebih sedikit dibandingkan agregat halus dengan bentuk lainnya. Semakin sedikit rongga udara yang ada akan membuat beton yang dihasilkan semakin kuat. Tekstur permukaan agregat yang halus membutuhkan air yang lebih sedikit dalam pengerjaan campuran sehingga kekuatan beton yang dihasilkan akan lebih baik. Kebersihan agregat halus juga akan menentukan kekuatan beton karena agregat yang bersih akan menghindarkan beton dari tercampurnya zat–zat yang dapat merusak beton baik pada saat beton muda maupun ketika sudah mengeras (Mulyono, 2003).
Air sebagai bahan pencampur semen berperan sebagai bahan perekat, sehingga penambahan air dalam pembuatan spesi beton merupakan unsur
yang sangat penting. Peranan air sebagai bahan perekat terjadi melalui reaksi hidrasi, yaitu semen dan air akan membentuk pasta semen dan mengikat fragmen-fragmen agregat. Air yang digunakan dalam campuran beton harus memenuhi persyaratan fisika dan kimiawi. Secara umum, air yang dapat diminum cocok digunakan sebagai air pencampur, sebab telah memenuhi persyaratan teknis sebagai air pencampur. Dalam penggunaan, air tidak boleh berlebihan. Air yang berlebihan selain akan menimbulkan masalah bleeding, yaitu air akan berada di atas adukan setelah beberapa saat dan dapat juga meningkatkan penguapan air yang akhirnya dapat menimbulkan retak-retak (Hidayat, 2009).
Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk proses hidrasi sekitar 25% dari berat semen. Jika air yang digunakan kurang dari 25% maka akan terjadi kelecakan dan kemudahan dalam pengerjaan (workability) tidak dapat tercapai. Workability didefinisikan sebagai beton yang mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan, mudah diaduk dan dapat dengan mudah dibentuk. Banyaknya air yang digunakan dalam campuran semen sering disebut dengan istilah faktor air semen (FAS). FAS dihitung dengan cara membagi berat air yang digunakan dengan berat semen:
FAS = berat air / berat semen
Semakin banyak air yang digunakan di dalam campuran, maka akan berakibat pada menurunnya kekuatan beton yang dihasilkan. FAS yang rendah akan mengakibatkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak antar butiran semen menjadi lebih pendek. Nilai faktor air semen yang biasa digunakan adalah antara 0,4 – 0,65 (Mulyono, 2003).
Gambar 9. Hubungan antara kekuatan tekan beton umur 7 hari dengan faktor air semen menggunakan semen yang cepat mengeras (Mulyono, 2003)
Gambar 10. Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan tekan beton selama masa perkembangannya (Mulyono, 2003)
Kemudahan pengerjaan (workability) berkaitan erat dengan konsumsi air dan variasi ukuran pasir (gradasi pasir). Begitu pentingnya air dalam adukan mortar, sehingga untuk mendapatkan workability yang baik, penggunaan air perlu dijaga sampai diperoleh campuran yang tidak terlalu kental dan tidak terlalu encer. Selain itu, perlu dihindari penambahan air pada saat adukan mortar mulai mengering atau setengah kering. Workability atau kemudahan dalam pengerjaan akan meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan air. Semen portland komposit yang mengandung fly ash, slag, maupun limestone akan memiliki workability yang lebih baik,
sedangkan untuk semen yang mengandung pozzolan alam dan silica fume cenderung membutuhkan air lebih banyak (Hidayat, 2009).
Menurut Hidayat (2009), keunggulan yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya perawatan relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi. Namun, dibalik keunggulannya, beton mempunyai beberapa kelemahan, yaitu respon terhadap beban tarik sangat rendah. Nilai kuat tariknya hanya berkisar sepersepuluh kuat tekan. Menurut Mulyono (2003), keunggulan beton lainnya adalah dapat dibentuk dengan mudah sesuai dengan kebutuhan konstruksi dan mampu menahan beban pikul yang berat. Kekurangan dari beton adalah sulit mengubah bentuk ketika beton sudah mengeras, pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi, bobot yang besar, dan memiliki daya pantul suara yang besar.
Kekuatan beton terbentuk akibat terikatnya partikel-partikel agregat kasar dan halus oleh pasta semen yang berjalan secara gradual dan berkelanjutan. Kekuatan beton akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Reaksi hidrasi antara semen dan air yang menghasilkan senyawa calcium silikat hidrat (CSH) sebagai pembentuk kekuatan beton tidak langsung selesai seketika, tetapi berjalan secara berkelanjutan. Laju reaksi hidrasi sangat ditentukan oleh derajat kehalusan atau distribusi ukuran partikel semen.
Kekuatan tekan beton merupakan karakteristik beton yang paling umum digunakan, terutama dalam perencanaan struktur. Pada umumnya beton direncanakan hanya untuk menahan gaya tekan. Laju pembebanan disesuaikan dengan syarat yang ada pada ASTM-C39, yaitu antara 1,43 – 3,47 kg/cm2/detik. Besarnya tegangan tekan adalah besar beban tekan dibagi
dengan luas permukaan tekan. Beban tekan adalah beban tekan maksimum yang dapat diberikan pada benda uji. Karakteristik penting lain dari beton semen portland adalah kuat lentur (Adianto dan Basuki, 2006).
Kekuatan beton sangat ditentukan oleh umurnya. Berdasarkan standar, karakteristik kuat tekan beton ditentukan ketika beton telah berumur 28 hari. Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Selain itu juga, kekuatan beton sangat dipengaruhi oleh perbandingan jumlah air terhadap semen, faktor air semen (FAS) atau (w/c-rasio) ketika membuat rancangan spesi beton (Hidayat, 2009).
Beton termasuk jenis material yang berpori dan mengandung retak-retak kecil. Ini terjadi karena secara alami, agregat sebagai material pengisi beton selalu mengandung pori-pori bawaan. Pasta semen sebagai perekat agregat adalah hasil reaksi hidrasi yang berjalan secara gradual. Oleh karena itu, dalam pasta semen akan selalu menyimpan air yang berada dalam pori-pori kapiler. Reaksi hidrasi berlangsung secra terus-menerus, sehingga lama-kelamaan jumlah air akan menipis. Hal ini mengakibatkan kandungan pori-pori kapiler akan berkurang sejalan dengan bertambahnya umur beton (Hidayat, 2009). Selama proses penuangan spesi beton ke dalam bekisting atau cetakan, udara akan ikut masuk ke dalam ruangan bekisting atau cetakan. Oleh sebab itu, untuk memperkecil kandungan rongga udara yang terjebak dalam beton selama proses penuangan, harus disertai proses pemadatan dengan menggunakan vibrator. Jumlah rongga-rongga udara dalam beton yang disarankan berada pada kisaran 1 – 1,5% volume beton (Hidayat, 2009).
Banyaknya rongga udara di dalam beton akan mengakibatkan penurunan kekuatan tekan, hal ini dapat dilihat pada Gambar 11. Alat yang digunakan untuk proses pemadatan dapat berupa tongkat kayu, yang proses pemadatannya dilakukan secara manual atau dengan menggunakan alat pemadat mesin berupa vibrator. Penggunaan vibrator biasa dilakukan jika kapasitas beton yang diproses besar. Proses pemadatan dilakukan sebelum terjadinya initial setting time.
Gambar 11. Pengaruh rongga udara terhadap kekuatan tekan beton
(Mulyono, 2003)
Semen portland akan bereaksi dengan air segera setelah tercampur. Setelah 24 jam, dengan suhu kamar 30 – 40oC, semen mengalami proses hidrasi. Hal ini ditunjukkan dengan terbentuknya lapisan penutup dengan bertambahnya kepadatan dan ketebalan yang melapisi partikelnya. Proses pembentukan beton dapat dilihat pada Gambar 12.
(a) (b)
Keterangan:
Material yang belum terhidrasi Pori-pori yang terisi air
Ikatan C-S-H
Kalsium Hidroksida
(a). Terjadinya pencampuran pertama (b). Kondisi beton setelah berumur 7 hari (c). Kondisi beton setelah bermur 28 hari (d). Kondisi beton setelah berumur 12 bulan
Gambar 12. Proses terjadinya pengikatan pada beton (Mulyono, 2003) Setelah beton mencapai final setting, maka langkah terakhir dalam
pengerjaan beton adalah perawatan beton (curing). Perawatan dilakukan agar proses hidrasi tidak mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan kehilangan air yang terlalu cepat sehingga beton mengalami keretakan. Proses perawatan ini biasanya dilakukan antara tiga sampai tujuh hari ataupun lebih. Perawatan ini tidak hanya dimaksudkan untuk mendapatkan kekuatan tekan beton yang tinggi tapi juga dimaksudkan untuk memperbaiki mutu dari keawetan beton, kekedapan terhadap air, ketahanan terhadap aus, serta stabilitas dari dimensi strukur.
2.10 Beton Karet
Beton karet adalah campuran antara beton yang memiliki sifat dasar keras dengan karet yang memiliki sifat lentur. Kombinasi dari kedua sifat tersebut dapat memperbaiki sifat jalanan yang terbuat dari beton sehingga lebih nyaman ketika dilalui (Roestaman et al., 2007).
Penelitian beton karet ini juga telah dilakukan di luar negeri, seperti Sukontasukkul dan Chaikaew (2005) menggunakan karet bekas (crumb rubber) berasal dari ban bekas yang digunakan sebagai bahan untuk menggantikan sebagian dari agregat kasar dan agregat halus dengan persentase 10 dan 20% terhadap berat. Dari hasil pengujian didapatkan
bahwa kekuatan tekan dan kekakuan dari beton yang dihasilkan menurun tetapi kemampuan penyerapan energi lebih baik, kelenturan yang dihasilkan meningkat, memiliki tahanan gelincir lebih baik dan tahanan abrasi yang lebih rendah.
Penambahan bahan tambahan karet pada beton akan menghasilkan penurunan pada nilai slump dan kekuatan campuran beton, memiliki kandungan udara yang lebih tinggi, lebih ringan, lebih tahan terhadap retakan, dan memiliki nilai keteguhan yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton biasa (Naik dan Siddique, 2002; Roestaman et al., 2007). Menurut Roestaman et al. (2007), laju perkembangan kekuatan beton karet berbeda dengan laju perkembangan kekuatan beton normal tanpa karet. Pada umur yang sama, beton karet cenderung mencapai kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pencapaian oleh beton normal.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan Roestaman et al. (2007) terlihat bahwa campuran beton dengan remah karet menghasilkan kecenderungan penurunan workability, kuat tekan, maupun kuat lentur. Untuk mengatasi penurunan workability tersebut maka digunakan bahan tambahan pada semen berupa plasticizer yang dapat memberikan workability yang lebih baik pada beton segar dengan kandungan air (FAS) yang lebih rendah.
Dengan menggunakan admixture tipe plasticizer sebagai bahan tambah dan serbuk karet sebagai bahan campuran di dalam beton, Roestaman et al. (2007) dapat menghasilkan kuat lentur yang lebih baik pada penambahan karet sebesar 2,5% dan 5%. dibandingkan dengan beton yang normal yang tidak menggunakan bahan tambahan karet. Pada penambahan karet 7,5; 10; 12,5 dan 15% karet, kuat lentur yang dihasilkan tidak lebih baik jika dibandingkan dengan beton normal yang tidak menggunakan karet.
Menurut Alfa (2008), penyebaran karet alam dalam bentuk padatan pada beton relatif lebih sulit homogen bila dibandingkan dengan penggunaan lateks. Selain itu juga keuntungan lainnya dengan menggunakan lateks adalah karena lateks mempunyai sifat lengket lebih
baik. Haryadi (2005) mengemukakan bahwa semakin tinggi kadar lateks yang ditambahkan pada campuran beton maka akan menurunkan kuat tekannya.
Pada penelitian yang telah dilakukan Abdilah (2009) dengan menggunakan lateks pekat, lateks pekat pravulkanisasi semi EV, dan lateks pekat pravulkanisasi semi ebonit menghasilkan semakin tinggi dosis karet yang digunakan maka semakin menurun kuat tekannya begitupula dengan kuat lenturnya, tetapi semakin lama umur mortar maka semakin meningkat kuat tekan dan kuat lenturnya. Pada penelitian ini terdapat kekurangan seperti workability yang rendah dan juga surfaktan yang digunakan belum sesuai dengan campuran semen dan lateks yang digunakan sehingga campuran yang dihasilkan agak menggumpal. Terdapat penelitian dengan menggunakan lateks acrylic untuk membuat beton. Pada Gambar 13 merupakan gambar tiga dimensi yang mengilustrasikan bagaimana sebuah struktur polimer seperti karet menjembatani kekosongan dalam adonan semen dari beton semen polimer yang menggunakan lateks acrylic.
Gambar 13. Tiga Dimensi dari Beton Semen Polimer (Belie, 1998)
Ohama (1995) menyatakan bahwa mortar/beton semen yang dimodifikasi dengan polimer mempunyai monolithic co-matriks di dalam matriks polimer organik dan matriks gel semen yang telah dihomogenkan. Modifikasi lateks di dalam mortar dan beton semen diatur oleh hidrasi semen dan proses pembentukan film polimer. Proses hidrasi secara umum mendahului proses pembentukan polimer. Fase co-matriks dibentuk oleh
proses hidrasi semen dan pembentukan film polimer. Fase co-matriks terdiri dari gel semen dan film polimer secara umum dibentuk sebagai bahan pengikat. Agregat akan diikat oleh fase co-matriks ini. Gambar 14 dibawah ini merupakan model sederhana dari pembentukan semen polimer co-matriks.
(a) Pembentukan setelah pencampuran
Partikel semen yang belum terhidrasi
Partikel polimer
Agregat (Tempat yang berpori berisi
air)
(b) Langkah Pertama
Campuran diantara partikel semen
yang belum terhidasi dan gel semen
(Dimana partikel polimer
menempatkan secara parsial)
(c) Langkah Kedua
Campuran dari gel semen dan partikel semen yang belum terhidrasi yang dibungkus dengan lapisan yang rapat dari partikel polimer
(d) Langkah Ketiga
Hidrat semen yang dibungkus dengan film polimer atau membran
Rongga udara
Gambar 14. Model sederhana dari pembentukan semen polimer co-matriks 2.11 Bahan Penstabil
Surfaktan merupakan suatu zat yang bersifat aktif permukaan yang dapat menurunkan tegangan antar muka, antara minyak dan air karena strukturnya yang amphifilik, yaitu adanya dua gugus yang memiliki derajat
polaritas yang berbeda pada molekul yang sama. Gugus hidrofilik bersifat mudah larut dalam air, sedangkan gugus hidrofobik bersifat mudah larut dalam minyak. Berdasarkan gugus hidrofiliknya, molekul surfaktan dibedakan ke dalam empat jenis yaitu surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik (Pratomo, 2005).
Molekul surfaktan terdiri dari bagian hidrofilik (suka air) dan hidrofobik (tidak suka air). Bagian hidrofobik surfaktan akan menyelubungi partikel-partikel karet yang terdispersi di dalam serum, sedangkan bagian hidrofilik akan mengarah ke bagian serum. Surfaktan akan menjaga kestabilan lateks terutama terhadap gerakan mekanis yang timbul karena guncangan atau pengadukan (Blackley, 1966).
Surfaktan anionik adalah molekul yang bermuatan negatif pada bagian hidrofiliknya atau aktif permukaannya (surface active). Sifat hidrofiliknya disebabkan karena keberadaan gugus sulfat atau sulfonat. Salah satu contoh surfaktan anionik adalah emal. Emal mempunyai kestabilan yang tinggi pada emulsi polimerisasi, tidak berwarna, larut dalam air panas, stabil dalam larutan asam, alkali dan air sadah (Huntsman, 2000). Gugus fungsi utama yang terdapat dalam emal adalah (CH3(CH2)11OSO3)Na. Emal yang
dilarutkan akan mengion membentuk turunan anionnya yaitu ion alkali sulfat (CH3(CH2)11OSO3).
Emal adalah salah satu surfaktan anionik dengan Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) atau juga disebut Sodium Lauryl Sulfate (SLS) sebagai komponen utama di dalamnya. Surfaktan ini mempunyai formula kimia C12H25SO4Na dengan berat molekul 288,5. Sifat yang dimiliki oleh
surfaktan ini adalah larut dalam air, kloroform, metanol, butanol; tidak larut dalam dietil ether, benzena, dan dioxane (di atas 40oC); CMC (Critical Micelle Concentration) adalah 8,1 mmol/l, HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) adalah 42,0. Secara luas digunakan sebagai pembusa, elmusifier, solubilizer, wetting agent, dan dispersant. Contoh lainnya adalah Sulfonol. Surfaktan ini mengandung sodium alkyl benzene sulfonates (45%, C12-C18);
H2O (Ostroumov, 2006). Struktur surfaktan emal (SDS/SLS) dapat dilihat
pada gambar di bawah ini.
Gambar 15. Struktur Sodium Dodecyl Sulfate (Anonima, 2009)
Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang mengandung gugus aktif permukaan berupa kation-kation. Kation yang banyak berhubungan dalam bidang teknologi lateks adalah kation yang berasal dari ion ammonium dimana satu atom hidrogennya telah digantikan oleh senyawa organik, biasanya halida atau asetat. Garam-garam ammonium ini dapat dibagi atas garam ammonium kwartener dan garam ammonium non-kwartener yaitu garam-garam amin primer, sekunder dan tersier.
Surfaktan nonionik adalah tipe surfaktan yang tidak akan membentuk ion dalam larutannya. Tipe surfaktan nonionik yang banyak digunakan dalam bidang teknologi lateks adalah hasil kondensasi etilen oksida dengan asam lemak, lemak alkohol atau fenol umumnya digunakan sebagai penstabil lateks atau bahan pengemulsi (Huntsman, 2000).
Surfaktan nonionik tidak membawa muatan sehingga sangat kompatibel dengan bahan kimia yang digunakan dalam berbagai operasi produksi. Prinsip kerja dari surfaktan nonionik dalam mempertahankan kestabilan larutan adalah dengan menurunkan gaya Van der Walls (Allen dan Roberts, 1993). Salah satu jenis surfaktan nonionik adalah emulgen. Nama lain emulgen adalah Polyethylen Lauryl Ether dengan rumus molekul C12H25(OCH2CH2)46OH. Emulgen berbentuk padatan lilin putih (white waxy
solid). Sifat emulgen yaitu larut dalam air, etanol, toluen, dapat dicampur dengan bahan panas, minyak alami dan sintetik, lemak alkohol dan lemak, tetapi tidak larut dengan minyak mineral dan minyak sayur (Anonimc, 2009). Emulgen 147 yang digunakan pada penelitian ini merupakan produksi dari KAO Indonesia Chemical dengan nama kimia polyoxyethylene
lauryl eter dengan penampilan solid dan dapat diaplikasikan untuk emulsifier untuk polimerisasi emulsi (Anonimb, 2009).
Selain sebagai penstabil lateks, surfaktan juga dapat digunakan sebagai jembatan yang mengikat molekul-molekul karet di dalam lateks dengan semen. Molekul-molekul karet akan berikatan dengan gugus hidrofobik pada surfaktan dan molekul-molekul semen akan berikatan dengan gugus hidrofiliknya. Keberadaan gugus hidrofilik dan hidrofobik di dalam surfaktan membuat surfaktan dapat berada di antara dua fase yang berbeda derajat kepolarannya seperti semen dan karet (Georgiou et al., 1992).
Kasein adalah sebuah padatan yang berwarna kuning pucat dan merupakan protein utama dalam susu. Kasein ini digunakan sebagai bahan penstabil dalam pencampuran lateks (Craig, 1969). Berat molekul dari kasein yaitu sebesar 8.888 dan ditetapkan mengandung dua atom fosfor. Komposisi kasein dari susu sapi dapat dilihat pada Tabel 11, sedangkan komposisi kasein komersial dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 11. Komposisi kasein dari susu sapi Jenis Komponen Komposisi (%) Karbon Hidrogen Nitrogen Oksigen Sulfur Fosfor 52,96 7,04 – 7,53 15,60 – 15,91 22,78 0,758 – 0,82 0,8 – 0,847 Sumber: Scherer (1921)
Tabel 12. Komposisi kasein komersial Jenis Komponen Komposisi (%) Air Bahan kering Lemak Kasein Abu 10,38 89,32 1,89 79,45 6,51 Sumber: Scherer (1921)
Kasein terdiri dari tiga komponen dasar, yaitu α-kasein (55%), β-kasein (25%) dan k-β-kasein (15%) dan beberapa komponen kecil τ-β-kasein (5 %) (Fennema, 1976). Alfa-kasein dilindungi oleh k-kasein. Kappa-kasein bertindak sebagai faktor penstabil (stabilizer) dalam mempertahankan seluruh kompleks kasein dalam suspensi koloid dalam susu. Partikel kasein sangat sensitif terhadap perubahan pH.
Kasein merupakan jenis protein terpenting dalam susu dan terdapat dalam bentuk kalsium kaseinat. Kasein merupakan partikel-partikel halus berdiameter sekitar 80 µm dan membentuk suspensi koloidal dalam susu. Titik isoelektrik kasein terdapat pada pH 4,7. Berat molekul kasein berkisar antara 12.800 – 375.000. Kasein adalah protein yang bermutu tinggi karena mengandung semua asam-asam amino esensial. Kasein dalam susu terdiri dari tiga fraksi yang berbeda, yaitu α-kasein, β-kasein dan γ-kasein. Tiap fraksi mengambil bagian berturut-turut sekitar 75%, 22% dan 3% (Array, 2008). Perbedaan komposisi dari ketiga fraksi disajikan dalam Tabel 13.
Tabel 13. Komposisi dan sifat-sifat komponen kasein
Komposisi α β γ Nitrogen (%) Fosfor (%) Sulfur (%) Titik isoelektrik (pH) Mobilitas (µ) Rotasi spesifik (x ) 025 15,58 0,99 0,75 4,7 -6,75 -90,5 15,53 0,55 0,86 4,9 -3,05 -125,2 15,40 0,11 1,03 5,8 -2,01 -131,9 Sumber: Array (2008)
