Pembuatan dan Karakterisasi Batako Ringan Berbahan Styrofoam dan Abu Vulkanik Gunung Sinabung.

(1)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Batako

Batako adalah bata beton yang digunakan sebagai bahan pasangan dinding, dibuat dengan campuran yang berupa pasir, semen, air, dan dalam pembuatannya bisa saja ditambahkan dengan bahan lainnya. Proses pembuatannya berbeda dengan batu bata merah, batako dalam pengerasannya tidak melalui pembakaran. Batako ini tidak terbuat dari tanah liat seperti umumnya bata merah,tetapi campuran bahan pembuatan batako atau bataton (bata beton) ini seperti layaknya beton yaitu pasir, semen, air, dan kerikil.

Menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan (PUBI) 1982, Batako merupakan bata yang dibuat dengan mencetak dan memelihara dalam suasana lembab, campuran tras, kapur dan air dengan atau tanpa tambahan lainnya.

Pada definisi PUBI 1982 di atas, terdapat istilah tras.Tras sendiri merupakan suatu bahan bangunan visual mirip pasir tetapi mempunyai kandungan zat yang mendekati semen, sehingga reaksi tras dengan kapur menghasilkan suatu bahan ikat yang baik. (Kusuma,D.2014)

Batako tergolong suatu komposit dengan matriksnya adalah perekat (semen) dan pengisinya (filler) adalah agregat yang berupa batu-batuan kecil atau pasir.Batako dikualifikasikan menjadi dua golongan, yaitu batako ringan dan batako normal. Batako normal tergolong ke dalam batako yang memiliki densitas sekitar 2200-2400 kg/m3 dan kekuatannya bergantung kepada komposisi campuran (mix design). Sedangkan batako ringan memiliki densitas <1800 kg/m3, begitu juga dengan kekuatannya bergantung pada komposisi campurannya. Batako ringan ada dua golongan yaitu batako ringan berpori (aerated concrete) dan ringan tak berpori (non aerated). Batako ringan berpori (aerated concrete) adalah beton yang dibuat dengan strukturnya berpori-pori. Beton seperti ini diproduksi dengan bahan baku dari campuran semen, pasir, gypsum, katalis aluminium dan CaCo3. Batako non aerated adalah beton yang menjadi ringan yang dalam pembuatannya ditambah agregat ringan Banyak kemungkinan agregat ringan yang digunakan seperti serat alami/sintesis, batu apung(punice), perlit, slag baja, dan lain-lain. (Tiurma.2009).

(2)

Batako merupakan bahan bangunan yang berupa bata cetak alternatif pengganti batubata yang tersusun dari komposisi antara pasir, semen, dan air dengan perbandingan 1 semen : 4 pasir. Batako difokuskan konstruksi dinding bangunan yang non structural.Bentuk dari batako ini ada dua jenis, yaitu batako yang berlubang (hollow block) dan batako yang tidak berlubang (solid block) serta mempunyai ukuran yang bervariasi. Batako berlubang memiliki sifat penghantar panas yang lebih baik dari batako padat dengan mengunakan bahan dan ketebalan yang sama. Batako berlubang memiliki beberapa keunggulan dari batu bata, beratnya hanya 1/3 dari batu bata dengan jumlah yang sama dan dapat disusun empat kali lebih cepat dan lebih kuat. Batako berlubang merupakan batako yang mempunyai luas penampang dan isi lubang, masing-masing tidak melebihi 25% dari seluruh luas penampang dan seluruh isi batanya. (Wijanarko,W.2008)

a) batako padat b) batako 2 lubang c) batako 3 lubang Gambar 2.1 bentuk-bentuk batako : a) batako padat ; b) dan c) batako berlubang.

Untuk meningkatkan meningkatkan kekuatan terhadap sifat getasnya dan mengurangi berat per buah batako maka pada perkembangan batako dimodifikasi dengan tambahan campuran bahan seperti Styrofoam, campuran sekam padi, campuaran serat ijuk, dan lain-lain. (Kusuma, D.2014)

2.2 Klasifikasi Batako

Berdasarkan PUBI 1982, sesuai dengan pemakaiannya batako diklasifikasikandalam beberapa kelompok sebagai berikut :

1. Batako dengan mutu A1, adalah batako yang digunakan untuk konstruksi yang tidak memikul beban, dinding penyekat serta konstruksi lainnya yang selalu terlindungi dari cuaca luar.

(3)

3. Batako dengan mutu B1, adalah batako yang digunakan untuk konstruksi yang memikul beban, tetapi penggunaannya hanya untuk konstruksi yang terlindungi dari cuaca luar ( untuk konsruksi di bawah atap).

4. Batako dengan mutu B2, adalah batako untuk konstruksi yang memikul beban dan dapat digunakan untuk konstruksi yang tidak terlindungi.

(Darmono, 2009)

2.3 Beton

Beton adalah bahan bangunan yang diperoleh dengan mencampurkan agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil), air dan semen Portland. Beton polos didapat dengan mencampurkan semen, agregat halus, agregat kasar, air, dan kadang-kadang campuran lain. Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor, proporsi dari campuran dan kondisi temperatur dan kelembaban dari tempat di mana campuran diletakkan dan mengeras.

Sifat beton dapat berubah karena sifat semen, agregat, dan air, maupun perbandingan campurannya.Untuk mendapatkan beton optimum pada pengunaan yang khas perlu dipilih bahan yang khas yang sesuai dan dicampur secara tepat.Bahannya berupa semen dan agregat. (Surdia, Tata. 2005)

2.3.1 Beton Serat (Fiber Reinforced Concrete)

Beton serat adalah beton yang cara pembuatannya ditambah serat. Tujuan penambahan serat tersebut adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik beton, sehingga beton tahan terhadap gaya tarik akibat, cuaca, iklim dan temperatur yang biasanya terjadi pada beton dengan permukaannya yang luas. Jenis serat yang dapat digunakan dalam beton serat dapat berupa serat alam atau serat buatan. Walaupun serat dalam campuran tidak terlalu banyak meningkatkan kekuatan beton terhadap gaya tarik, prilaku struktur beton tetap semakin baik misalnya meningkatkan regangan yang dicapai sebelum runtuh, meningkatkan ketahanan beton terhadap benturan dan menambah kerasnya beton.

2.3.2 Beton Ringan (Lighweight Concrete)

Pembuatan beton ringan pada prinsipnya membutuhkan rongga didalam beton. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk membuat beton lebih ringan adalah sebagai berikut : 1. Dengan membuat gelembung – gelembung gas / udara dalam adukan semen sehingga

(4)

2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar, batu apung atau agregat buatan sehingga beton yang dihasilkan akan lebih ringan dari pada beton biasa.

3. Dengan cara membuat beton tanpa menggunakan butir – butir agregat halus atau pasir yang disebut beton non pasir.

Keuntungan lain dari beton ringan antara lain : memiliki nilai tahan panas yang baik, memiliki tahanan suara (peredam) yang baik, tahan api. Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya lebih kecil dibandingkan dengan beton normal sehingga tidak dianjurkan penggunaanya untuk struktural.

Secara garis besar pembagian penggunaan beton ringan dapat dibagi menjadi tiga yaitu (Tjokrodimuljo,1996) :

1. Untuk non struktur dengan nilai densitas antara 240 – 800 kg/m3 dan kuat tekan dengan nilai 0,35 – 7 MPa digunakan untuk dinding pemisah atau dinding isolasi.

2. Untuk struktur ringan dengan nilai densitas antara 800 – 1400 kg/m3 dan kuat tekan dengan nilai 7 – 17 MPa digunakan dengan dinding memikul beban.

3. Untuk struktur dengan nilai densitas antara 1400 – 1800 kg/m3 dan kuat tekan > 17MPa digunakan sebagai beton normal.

Pembagian beton ringan menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas (Wisnu Wijanarko.2008) :

1. Beton dengan berat jenis rendah (Low Density Concrete) dengan nilai densitas240 – 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,35 – 6,9 MPa.

2. Beton dengan menengah (Moderate Trenght Lighweight Concrete) dengan nilaidensitas 800 – 1440 kg/m3 dan nilai kuat tekan 6,9 – 17,3 MPa.

3. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concrete) dengan nilai densitas 1440 – 1900 kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17,3 MPa.

2.3.3 Perancangan campuran beton

(5)

perkiraan rongga cacat dalam agregat. Teori perbandingan air-semen menetukan kekuatan beton kalau persyaratannya dipenuhi yaitu :

1. kualitas dan cara pengujian semen adalah sama, 2. Kekuatan agregat lebih tinggi daripada pasta 3. Beton sangat mampat

4. Beton dapat diolah dan plastis

Makin kecil perbandingan air-semen makin tinggi kekuatan beton. Hukum Lyse menunjukkan bahwa satuan volume air untuk memberikan adukan sama adalah tetap bagi beton dengan agregat tertentu.

2.3.4 Sifat-sifat beton

Disamping semen, agregat kasar dan halus, dan air, bahan-bahan lain yang dikenal sebagai campuran (admixture) dapat ditambahkan kepada campuran beton segerasebelum atau ketika sedang mencampur.Campuran dapat dipakai untu merobah sifat beton agar dapat berfungsi dengan baik atau lebih ekonomis.

Pengolahan yang mudah merupakan sifat yang perlu bagi beton yang belum mengeras.Sifat yang paling penting dari beton adalah sifat mekanik.Kekuatan tekan beton dapat diukur dan diamati pada spesimen berumur 1, 4 dan 13 minggu. Kekuatan tekan beton dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti perbandingan air-semen, sifat semen, jenis agregat temperature kur, dan seterusnya. Dengan perbandingan air-semen yang kecil dapat diperoleh beton yang memiliki kekuatan tinggi( Surdia, Tata. 2005).

2.4 Agregat

Pembagian agregat sangat sangat menolong dan memperbaiki keawetan serta stabilitas volume dari beton ringan.Kararkteristik fisik dalam agregat dalam beberapa hal komposisi kimianya dapat mempengaruhi sifat-sifat batako ringan dalam keadaan plastis maupun dalam keadaan mengeras dengan hasil-hasil yang berbeda. Berikut ini jenis-jenis agregat :

1. Agregat Biasa

Jenis ini dapat digunakan untuk tujuan umum dan menghasilkan beton dengan massa jenis yang berkisar antara 2,3 gr/cm3-2,5 gr/cm3. Agregat jenis ini seperti pasir dan kerikil yang dapat diperoleh dengan cara ekstraksi dari batuan alluvial dan glacial.

2. Agregat Berat

(6)

neutron. Evektivitas beton berat dengan massa jenis antara 4 gr/cm3-5 gr/cm3 bergantung pada jenis agregatnya.

3. Agregat Ringan

Jenis ini digunakan untuk menghasilkan beton ringan dalam sebuah bangunan yang beratnya sendiri sangat menentukan.Agregat ringan digunakan dalam bermacam-macam produk batako berkisar antara bahan isolasi sampai pada beton bertulang atau batako ringan pra-tekan. Batako ringan dengan menggunakan agregat ringan mempunyai sifat tahan api yang baik. Agregat ini mempunyai pori yang sangat banyak, sehingga daya serapnya jauh lebih besar daripada daya serap agregat lainnya.Oleh karena itu penakarannya secara volumetrik. Massa jenis agregat ringan berkisar antara 0,35 gr/cm3– 0,85 gr/cm3. Dalam penelitian ini menggunakan dua agregat yaitu abu vulkanik yang kandungannya sama dengan pasir putih dan Serat Batang Pisang (SBP). (Simbolon, Tiurma.2009)

2.5 Debu vulkanik

Gunung api banyak tersebar di seluruh permukaan bumi. Penyebarannya mulai dari New Zealand, Italia, Amerika, Hawai, Jepang dan Filipina serta Indonesia.Munir (1996b) menyatakan Indonesia tergolong negara yang mempunyai indeks erupsi terbesar diantara beberapa negara vulkan lainnya. Indonesia menduduki tempat pertama dengan tingkat erupsi sebanyak 99% dan diikuti oleh Solomon 95%, Guenia baru 90%, Italia 41%, Islandia 39%, Negara Pasifik 3% dan Dataran Rendah Viktoria memiliki tingkat erupsi yang paling kecil sebesar 1%. Tingginya tingkat erupsi tersebut menyatakan bahwa Indonesia memiliki banyak gunung api yang aktif. Artinya, masih dapat meletus dan mengeluarkan material-material yang ada di dalamnya. Keberadaan gunung api ini masih dianggap sebagai ancaman bagi masyarakat sekitar. Korban jiwa, harta benda dan ternak menjadi hancur akibat letusan gunung api. Akan tetapi, manfaat yang diberikan setelah pasca letusan juga sangat besar pengaruhnya terhadap tanah. Seperti halnya, letusan Gunung Talang di Padang pada tahun 2005 lalu berpengaruh nyata terhadap peningkatan kesuburan tanah setelah 5 tahun. (Fiantis, 2006).

(7)

berkisar dalam warna grit dari debu terang hingga hitam dan dapat bervariasi dalam ukuran dari yang seperti grit menjadi sehalus bedak.Debu menghalangi sinar matahari, mengurangi visibilitas.

Debu yang keluar dari gunung yang meletus bisa merusakkan bangunan rumah warga di sekitarnya.Debu memiliki ciri – ciri seperti bergerigi kecil potongan batuan, mineral dan kaca vulkanik ukuran pasir dan lumpur (kurang dari 2 mm (1/12 inchi) di diameter) meletus oleh gunung berapi disebut debu vulkanik.Debu yang dikeluarkan oleh gunung meletus ini biasanya mengandung.mineral kwarsa, kristobalit atau tridimit. Mineral ini adalah kristal silika bebas yang diketahui dapat menyebabkan silicosis (kerusakan saluran nafas kecil di paru sehingga terjadi gangguan pertukaran gas di alveolus paru).

Dalam beberapa penelitian mengenai debu vulkanik yang telah dilakukan, salah satunya menjadi sampel adalah debu vulkanik Gunung Sinabung yang beberapa waktu lalu memuntahkan lava nya yang terdiri dari material-material bebatuan, pasir, maupun abu yang dapat merusak tanaman penduduk sekitar dan kesehatan manusia, telah didapat bahwa dalam kandungan gunung Sinabung mengandung Anorthite (Al2CaO8Si2) dengan fraksi massa 89,2% Quatz dan Cristobalite , masing-masingnya 2,63 dan 5,65 % serta alunite (Al3H12K0.875O14.125S2) sebesar 2,52 %

Tabel 2.1 Komposisi dalam Abu Vulknik Sinabung Berdasarkan Fraksi Massa

No. Nama

Senyawa Fasa (Phase) Acuan

Fraksi Massa (wt %) 1. Anorthite Al2CaO8Si2 ICDD-96-100-0035 89.20 %

2 Quartz SiO2 ICDD-96-901-2602 2.63 %

3. Cristobalite SiO2 ICDD-96-900-9687 5.65 % 4. Alunite Al3H12K0.875O14.125S2 ICDD-96-901-2351 2.52 %

(Ronald, Naibaho. 2014).

(8)

2.6 Batako Styrofoam

Bahan batako Styrofoam ringan dibuat dari air, semen, pasir dan Styrofoam atau expanded polystyrene dikenal sebagai gabus putih yang biasa digunakan untuk membungkus barang-barang elektronik. Polystyrene sendiri dihasilkan dari styrene (C6H5CH9CH2), yang mempunyai gugus phenyl yang tersusun secara tidak teratur sepanjang garis karbon dari molekul.Penggabungan acak benzena mencegah molekul membentuk garis yang sangat lurus sebagai hasilnya polyester mempunyai bentuk yang tidak tetap, transparan dan dalam berbagai bentuk plastik.

Penggunaan styrofoam dalam batako ringan dapat dianggap sebagai udara yang terjebakl. Namun keuntungan mengguanaka styrofoam dibandingkan dengan menggunakan rongga udara dalam beton berongga adalah styrofoam mempunyai kekuatan tarik. Dengan demikina selain akan mebuat batako menjadi lebih ringan, dapat juga bekerja sabagai serat yang meningkatkan kemampuan kekuatan dan khususnya daktilitas batako ringan. Kerapatan beton atau berat jenis beton ringan dengan campuran styrofoam dapat diatur dengan mengontrol jumlah campuran styrofoam dalam batako ringan. Semakin banyak styrofoam yang digunakan dalam batako maka dihasilkan batako ringan dengan berat jenis yang lebih kecil. Dan kuat tekan batako ringan yang diperoleh tentunya akan lebih rendah dan hal tersebut tentunya akan lebih rendah dan hal tersebut harus disesuaikan dengan kegunaannya seperti untuk struktur, struktu4r ringan atau hanya untuk dinding pemisah yang secara umum disebut non struktural.(Satyarno,2004)

Secara umum dibandingkan dengan bahan dinding yang biasa dipakai yaitu batu bata.Batako Styrofoam ringan mempunyai berbagai keunggulan dan keuntungan sebagai berikut.

1. Lebih mudah dalam pengangkutan dan pemasangan.

2. Karena berat batak yang ringan, proses pemasangan dinding akan lebih cepat sehingga dapat dilakukan efisiensi waktu pengerjaan.

3. Selain proses pemasangan yang cepat batako ringan juga dapat menghemat biaya struktur pemikul beban seperti pondasi, kolom serta balok.

4. Sangat sesuai perumahan diderah tanah lunak, daerah rawan gempa dan bangunan tinggi.

5. Sifatnya yang lebih daktail karena styrofoam adalah bahan yang compresibble dan mempunyai kuat tarik.

6. Bahan styrofaom mempunyai sifat isolasi dan akustik yang baik

2.7 Semen Portland

Karena batako terbuat dari agregat yang diikat bersama pasta semen yang mengeras maka kualitas seman sangat mempengaruhi kualitas batako, yang bila semakin tebal tentu semakin kuat.Namun jika terlalu tebal juga tidak menjamin letakan yang baik. (Paul Nugraha,2007)

(9)

MgO(Hanenara, 2005; Taylor, 2009). Ratio mole antara CaO terhadap SiO2 tidak kurang dari 2. Pada tabel 2.2, ditunjukkan komposisi kimia komponen yang ada didalam semen Portland.

Tabel 2.2 komposisi Utama semen Portland

Nama Kimia Rumus Kimia Singkatan % berat

Tricalcium Silicate 3CaO.SiO2 C3S 50

Dicalcium Silikate 2CaO.SiO2 C2S 25

Tricalcium Aluminate 2CaO.AlO3 C2A 12

Tricalcium Aluminoferrite 4CaO.AL2O3.Fe2O3 C4AF 8

Gypsum CaSO4.H2O CSH2 3,5

Sumber : Paul Nugraha, Antoni, 2007

Semen adalah bahan anorganik yang mengeras pada pencampuran dengan air aku larutan garam.Contoh khas adalah semen Portland.Untuk menghasilkan semen Portland, bahan berkapur dan lempung dibakar sampai meleleh sebagian untuk membentuk klinker yang kemudian dihancurkan, digerus dan ditambah dengan gips dalam jumlah yang sesuai. Ada banyak jenis semen Portland dan mempunyai sifat yang berbeda beda, diperlihatkan pada tabel 2.3 sebagai berikut :

Tabel 2.3 Jenis Semen Portland Utama

Semen(Tipe) Sifat-sifat Penggunaan Utama

(10)

diinginkan. dibawah 60 kal/g (7 hari) dan dibawah 70 kal/g (28 hari) besar. Pekerjaan dasar untuk bendungan, jembatan besar, bangunan-bangunan besar.

Semen tahan sulfat (Tipe V) Ditentu kan untuk mempunyai C3S dibawah tanah. Pelapisan dari saluran air dalam terowongan dan lain lain.

C3S : Larutan padat dari Ca3SiO5C3A : Larutan padat dari Ca3Al2O6

2.8 Karakteristik Bahan

Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian. Adapun karakteristik beton yang telah diuji antara lain : pengujian sifat fisis dan pengujian mekanik.

2.8.1Pengujian Sifat Fisis 2.8.1.1 Densitas

(11)

Untuk pengukuran densitas batako menggunakan metode Archimedes mengacu pada standard ASTM C 134-95 dan dihitung dengan persamaan berikut :

ρ

pc = ...(2.1)

Dengan :

ρpc= densitas (gr/cm3)

Ms = massa sample kering (gr) V = Volume Sampel

2.8.1.2 Daya Serap Air

Besar kecilnya penyerapan air pada sampel sangat dipengaruhi oleh pori-pori atau rongga. Semakin banyak pori-pori yang terkandung dalam sampel maka akan semakin besar pula penyerapan airnya sehingga ketahanannya akan berkurang.Pengukuran daya serap air merupakan persentase perbandingan antara selisih massa basah dengan massa kering. Daya serap air dirumuskan sebagai berikut :

Daya Serap Air (DSA) = ... (2.2)

Dengan :

DSA = Daya Serap Air (%) mk = massa kering (gr) mb = massa basah (gr) 2.8.2Pengujian Sifat Mekanis

2.8.2.1 Kuat Impak

Pengujian kuat impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahananbahan terhadap beban kejut.Dasar pengujian impak adalah penyerapanenergy potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu danmenumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi.

(12)

pembebanan searah dengan arah takikan. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu da menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalani deformasi.

Harga impak akan menjadi besar dengan meningkatnya absorbsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan.

Gambar 2.2 Ilustrasi alat uji impak

Besarnya kuat impak dapat dihitung dengan menggunakan rumus :