2. TINJAUAN PUSTAKA. 4 Universitas Kristen Petra

(1)

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mortar

Mortar (sering disebut juga mortel atau spesi) adalah campuran yang terdiri dari pasir, bahan perekat serta air, dan diaduk sampai homogen. Pasir sebagai bahan bangunan dasar harus direkatkan dengan bahan perekat (Tjokrodimuljo, 1996:5). Bahan perekat yang digunakan dapat bermacam-macam, yaitu dapat berupa tanah liat, kapur, semen merah (bata merah yang dihaluskan), maupun semen portland. Mortar dapat ditingkatkan kinerja dan mutunya dengan memberi suatu bahan yang memiliki sifat additive. Tetapi inovasi baru mengenai bahan – bahan yang berpotensi memiliki sifat additive banyak bermunculan.

Akhir – akhir ini banyak dilakukan penelitian mengenai penggunaan bahan sisa atau limbah menjadi bahan yang bersifat additive bagi semen. Telah diketahui bahwa di beberapa daerah, cangkang telur ayam menjadi masalah karena menjadi limbah dalam jumlah yang sangat besar. Cangkang telur ayam yang sudah tidak dipakai lagi akan ditinggalkan lalu dibuang begitu saja. Bila dibiarkan terus menerus akan menimbulkan bau yang tidak sedap di lingkungan sekitar dan menjadi tempat hidup beberapa bakteri. Maka dari itu, dibutuhkan ide atau inovasi dalam memanfaatkan limbah – limbah tersebut menjadi bahan yang bisa bermanfaat bagi kehidupan manusia sehari – hari. Beberapa inovasi untuk memanfaatkan limbah cangkang telur ayam sudah banyak ditemukan oleh peneliti – peneliti antara lain untuk menstabilkan tanah laterit pada tanah dasar. Selain itu cangkang telur ayam dapat digunakan sebagai penambah nutrisi pada tanaman.

Kini cangkang telur ayam juga diyakini dapat berguna bagi dunia teknik sipil dalam hal material beton karena bisa menjadi accelerator yang baik. Hal itu disebabkan karena cangkang telur ayam menyediakan kalsium oksida (CaO). Sifat accelerator tersebut dapat berguna pada proses pengecoran dan perbaikan yang mendesak atau membutuhkan proses pengikatan yang cepat. Metode penggunaan cangkang telur ayam inilah yang akan menjadi fokus dalam penelitian.

Pembahasan lebih lanjut akan dibahas pada subbab berikutnya.

(2)

2.2 Cangkang Telur Ayam

Cangkang telur ayam diketahui memiliki kandungan CaCO3 yang cukup tinggi. Kandungan utama dalam cangkang telur adalah kalsium, magnesium karbonat dan protein (P. Pliya dan D. Cree, 2015). Kandungan kimia yang terkandung dalam cangkang telur ayam dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2. Berdasarkan kajian-kajian yang diperoleh, komposisi senyawa kimia pada cangkang telur ayam hampir sama. Oleh sebab itu, pada penelitian ini tidak dilakukan lagi percobaan untuk mengetahui kandungan senyawa kimia pada cangkang telur ayam yang digunakan.

Tabel 2.1 Kandungan Kimia pada Semen dan Cangkang Telur Ayam (Tan, Doh, and Chin, 2017)

Tabel 2.2 Kandungan Kimia pada Semen dan Cangkang Telur Ayam (Ujin, Ali, and Harith, 2016)

(3)

2.2.1 Pengolahan Cangkang Telur Ayam

Cangkang telur ayam yang telah diperoleh akan dibersihkan lalu dihancurkan atau ditumbuk hingga menjadi bubuk berbutir halus dan disaring dengan ukuran yang dibutuhkan. Proses pembersihan dan penghancuran dilakukan agar mendapatkan zat calcite / kalsium karbonat (CaCO3) yang murni (P. Pliya dan D. Cree, 2015).

2.2.2 Pemanasan Suhu Tinggi pada Cangkang Telur Ayam

Bubuk cangkang telur ayam yang sudah tersedia dipanaskan 900ºC dalam waktu 1 jam sebelum digunakan sebagai material dalam pembuatan mortar beton.

Bubuk cangkang telur ayam dipanaskan dengan suhu tinggi (900ºC) agar kandungan kalsium karbonat (CaCO3) yang ada di dalam cangkang telur bisa terdekomposisi menjadi kalsium oksida (CaO) dan karbon dioksida (CO2). Hasil Studi dari Halikia (2001) menunjukkan bahwa pada suhu antara 850 ºC - 870 ºC, reaksi dekomposisi CaCO3 terjadi sangat cepat. Berikut ini adalah reaksi kimia dekomposisi CaCO3 menjadi CaO dan CO2 (Halikia, 2001).

CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)

Dengan terdekomposisinya kalsium karbonat (CaCO3) maka gas karbon dioksida (CO2) akan terlepas dan meninggalkan molekul kalsium oksida (CaO) sehingga bubuk cangkang telur ayam memiliki kandungan zat yang sama dengan semen. Telah diketahui komposisi oksida semen terbesar adalah kalsium oksida (CaO). Dengan kesamaan zat oksida tersebut, maka dari bubuk cangkang telur ayam yang telah dipanaskan dengan suhu tinggi dapat meningkatkan atau mempercepat reaksi antara silika dari semen dan kalsium oksida dari bubuk cangkang telur ayam.

Waktu yang diperlukan untuk melakukan pemanasan pada bubuk cangkang telur ayam yakni 1 jam. Hasil studi menunjukkan bahwa pemanasan pada suhu 871^oC dilakukan selama 1 jam agar terjadi dekomposisi CaCO3 yang sempurna (Isabel, Fredrik, Carmen, 2013). Gambar 2.1 menunjukkan perbandingan pengaruh suhu pemanasan terhadap reaksi dekomposisi CaCO3.

(4)

Gambar 2.1 Perbandingan pengaruh suhu terhadap reaksi dekomposisi CaCO3 ( Isabel, Fredrik, Carmen, 2013)

2.2.3 Pengaruh Substitusi Parsial Semen dengan Cangkang Telur Ayam 2.2.3.1 Compression Strength / Kuat Tekan

Penelitian serupa tentang karakteristik mortar beton bila dilakukan substitusi parsial semen dengan cangkang telur ayam telah dilakukan oleh Al-Safy (2015). Penelitian tersebut dilakukan dalam beberapa percobaan dengan persentase cangkang telur ayam yang berbeda-beda. Namun cangkang telur ayam yang digunakan hanya dipanaskan dalam suhu 105^ºC dalam 24 jam. Penelitian ini menunjukkan bahwa semakin meningkatnya persentase cangkang telur ayam, kuat tekan mortar beton meningkat pula tetapi hanya pada umur 7 hari. Namun seiring bertambahnya umur mortar beton, terjadi penurunan pada kenaikan kuat tekannya.

Gambar 2.2 menunjukkan perbandingan kuat tekan mortar beton bila diberikan cangkang telur ayam dengan variasi persentase yang berbeda.

Gambar 2.2 Perbandingan Kuat Tekan Mortar Beton dengan Variasi Persentase Cangkang Telur Ayam (Al-Safy, 2015)

(5)

CN : limestone CW: white eggshell CB : brown eggshell CN : limestone CW: white eggshell CB : brown eggshell

Penelitian dengan cangkang telur ayam ini pun juga pernah dilakukan oleh P. Pliya dan D. Cree (2015) yakni dengan penelitian pengaruh pemberian bubuk cangkang telur ayam sebagai limestone di dalam mortar semen portland.

Penelitian tersebut membandingkan kuat tekan mortar beton bila diberikan limestone konvensional dan cangkang telur ayam dengan variasi persentase yang berbeda. Namun cangkang telur ayam yang digunakan hanya dipanaskan dalam suhu 105^ºC dalam 24 jam. Hasil penelitian tersebut menunjukkan semakin meningkatnya persentase cangkang telur ayam, kuat tekan mortar akan semakin menurun. Gambar 2.3, Gambar 2.4, Gambar 2.5, dan Gambar 2.6 bagian brown eggshell (CB) menunjukkan perbandingan kuat tekan mortar beton dengan persentase cangkang telur ayam 5%, 10%, 15%, dan 20% pada usia 7, 14, dan 28 hari.

Gambar 2.3 Perbandingan Kuat Tekan Mortar Beton dengan Persentase Cangkang Telur Ayam 5% (P. Pliya dan D. Cree, 2015)

(6)

CN : limestone CW: white eggshell CB : brown eggshell

2.2.3.2 Setting Time

Dalam penelitian yang telah dilakukan Ujin, Ali & Harith (2016), yang menggunakan cangkang telur ayam sebagai bahan substitusi parsial semen pada mortar dapat diketahui bahwa semakin banyak persentase cangkang telur yang dipakai, akan mempengaruhi setting time itu sendiri. Namun cangkang telur ayam yang digunakan hanya dipanaskan dalam suhu 105^ºC dalam 24 jam. Pada Gambar 2.7 dapat dilihat bahwa semakin banyak persentase cangkang telur ayam yang digunakan maka setting time akan semakin cepat.

(7)

Gambar 2.7 Grafik Perbandingan Setting Time (Ujin, Ali & Harith, 2016)

2.3 Fly Ash

Penambahan CaO pada semen dengan jumlah yang lebih tinggi mengakibatkan kandungan senyawa 3CaO.SiO2.3H2O di dalam semen meningkat sehingga kalsium hidroksida yang dilepaskan oleh semen ketika semen bereaksi dengan air bertambah pula. Semakin banyaknya kalsium hidroksida yang terbentuk, maka daya rekat semen akan berkurang sehingga struktur di dalamnya akan lemah dan mengakibatkan kuat tekannya rendah (Darmawan, 2008). CaO dan SiO2 dapat membentuk ikatan kalsium silikat hidrat (C-S-H) yang merupakan senyawa penyusun beton yang berfungsi sebagai perekat. Semakin banyak jumlah perekat ini, semakin tinggi juga kekuatan beton yang dihasilkan (Kartini, 2009).

Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan fly ash yang mengandung silika, agar penggunaan cangkang telur dapat bersifat reaktif dan dapat meningkatkan kuat tekan mortar beton.

Fly ash adalah material yang berasal dari sisa pembakaran batu bara yang tidak terpakai. Mutu fly ash tergantung pada kesempurnaan proses pembakarannya. Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik. Menurut ASTM C618-86, terdapat dua jenis abu terbang, kelas F dan C (P. Nugraha dan Antoni, 2007). Dalam penelitian ini digunakan fly ash kelas F karena memiliki kandungan silikat dioksida (SiO2) yang lebih tinggi dari fly ash kelas C agar lebih dapat mengikat CaO dari bubuk cangkang telur ayam. Perbandingan kandungan kimia pada tiap kelas fly ash bisa dilihat pada Tabel 2.3.

(8)

Tabel 2.3 Kandungan Senyawa Kimia dari Tiap Jenis Fly Ash (ASTM C 618, 2010)

Material fly ash sendiri sudah sangat banyak digunakan dalam penelitian – penelitian. Hingga saat ini sudah banyak penelitian yang mencoba kadar fly ash dalam berbagai persentase. Tetapi di dalam penerapannya, kadar fly ash yang tinggi sebagai bahan substitusi ternyata tidak efektif, maka dari itu penggunaan fly ash sebagai bahan substitusi dibatasi.

Pada penelitian sebelumnya menunjukkan kandungan optimal fly ash sebagai bahan substitusi semen adalah 9% di mana dapat meningkatkan kuat tekan beton yang lebih tinggi pada umur 56 hari dari beton normal. (Sebayang, 2010).

Pada Tabel 2.4 menunjukkan perbandingan kuat tekan beton dengan variasi persentase fly ash sebagai substitusi semen.

Tabel 2.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-Rata (Sebayang, 2010)

Oleh karena itu, pada penelitian ini akan digunakan cangkang telur ayam dengan kadar 5% - 20% dan fly ash dengan kadar 10% pada mortar beton.

Class

N F C

Silicon dioxide (SiO2) plus aluminum oxide

(Al2O3) plus iron oxide (Fe2O3), min, % 70.0 70.0 50.0 Sulfur trioxide (SO3), max, % 4.0 5.0 5.0

Moisture content, max, % 3.0 3.0 3.0

Loss on ignition, max, % 10.0 6.0 6.0