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 : http://axzx.blogspot.com/2008/12/proses-pembentukan-tanah-liat-secara.htmlengkel keramik PPG Kesenian Jogja
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.
5. Lempung Rawa, Lempung rawa adalah lempung yang diendapkan di rawa – rawa. Jenis lempung ini dicirikan oleh warna yang hitam. Apabila terdapat dekat laut akan mengandung garam.
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.
Adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C, bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang tampaknya tipis dan 3. Porselin (Porcelain)
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.
3
, titik lebur 1850 0C, daya hantar panas dan listrik yang rendah. Kaolin juga mempunyai tingkat keplastisan yang rendah sehingga taraf penyusutan dan kekuatan keringnya
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
Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas kristal-kristal silica (SiO2)
dan menggandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih, merupakan hasil pelapukan batuan yang menggandung mineral utama seperti kuarsa dan feldspar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K2O, berwarna
putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa penggotornya, kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65 , titik lebur 1715 0C , bentuk kristal hexagonal.
Tabel 2.3. Sifat fisis bahan baku pembuatan keramik
No Sifat Kaolinit Feldspar Pasir
1 2 3 4 5 Rumus Plastisitas Fusibilitas Titik Cair Pembakaran Al2O3 2SiO2 2H20 Plastis Refraktori 1785 o K C Sangat cair 2O Al2O3 6SiO2, Nonplastis Perekat mudah lebur 1150 o SiO C Lebur 2 Nonplastis Refraktori 1710 oC Tidak cair 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 kumpulan serat-serat yang diambil dari bagian tumbuhan yang mengandung serat antara lain dari bagian batang, kulit, akar, daun, dan buah. Pulp yang berasal dari kayu disebut pulp kayu (wood pulp).
Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non 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 mekanis, kimia, 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 lignin sehingga diperoleh pulp yang memiliki rendemen yang lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.
Proses pembuatan pulp dengan proses kimia dikenal dengan sebutan proses kraft. Disebut kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan lebih tinggi daripada proses mekanis dan semikimia, akan tetapi rendemen yang
dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih banyak (lignin, ekstraktif, dan mineral). Pembuatan pulp dengan cara kimia kekuatan 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.
Jadi limbah padat pulp adalah limbah yang diperoleh dari sisa-sisa pengolahan industri pulp. Limbah ini berupa gumpalan-gumpalan yaitu grits, dregs, dan biosludges.
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
Dari ketiga jenis limbah padat pulp diatas, yakni dreg, grit dan biosludge. Ketiga jenis limbah ini yang digunakan peneliti sebagai bahan pengisi dalam pembuatan sampel keramik konstruksi. Adapun alasan peneliti menggunakan limbah ini adalah dengan alasan bahan limbah ini mengandung silika (bahan pengisi), dimana dreg mengandung 41,61 %, grit mengandung 1,78 % dan biosludge mengandung 2,68 % silika. Dimana silika inilah yang akan membuat sampel keramik memiliki kuat tekan yang kuat. Disamping itu dreg mengandung senyawa alumina sebesar 12,02 %. Dengan adanya silika dan alumina membuat sampel keramik dapat menjadi kuat dan keras. Karena itulah sifat kedua bahan ini mengikat dan mengisi.
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
Dengan pembakaran yang digunakan peneliti dalam pembuatan keramik yaitu sebesar 9000C senyawa-senyawa yang dianggap berbahaya akan habis terbakar dan tidak akan berbahaya dalam pembuatan keramik konstruksi.
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 Sumber : kenneth, 1996
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 -
Sumber : amer, ceramic Soc 1991 ( ditulis kembali Anton J, Hartono, Mengenal keramik canggih cerdas dan biokeramik, Andi Offset, Yogyakarta, 1992)
Tabel 2.8 Standart Pengujian keramik konstruksi
No Pengujian Nilai
1 Densitas 2,71 g/cm3
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.
Berdasarkan SNI 03-0691-1996 klasifikasi paving blok (bata beton) dibedakan menurut kelas penggunaannya sebagai berikut:
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.
Penampakan antara paving blok yang diproduksi dengan cara manual dan paving blok pres mesin secara kasat mata relatif hampir sama, namun permukaan
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 0 C • 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
K Potassis
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
Tujuan dari pembutiran adalah untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak sama menjadi seragam. Dalam arti pembutiran ini membuat bahan baku yang tadinya memiliki ukuran butir yang tidak sama menjadi sama besar. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100 mesh.
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
Bubuk/powder dicampur dengan bahan plastik, proses pembentukkannya sama dengan proses pembentukan plastik. Bahan plastik sangat sulit dihilangkan.
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.
Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku/furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering/matang, atmosfer tungku dan tentu saja mineral yang terlibat (Magetti, 1982). Selama pembakaran, badan keramik 7. Pembakaran
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
3. Waktu sintering yang berbeda untuk setiap titik 4. Adanya penyusutan anisotropik dan orientasi partikel
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.
Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat diperlukan untuk menghasilkan suatu produk keramik yang memuaskan.
