PENGARUH PENAMBAHAN ABU LAYANG (SiO2) DAN FOAMING AGENT (CH3(CH2)16COO-Na+) DALAM BATU BATA RINGAN

1

PENGARUH PENAMBAHAN ABU LAYANG (SiO

2

) DAN FOAMING AGENT (CH

3

(CH

2

)

16

COO

^-

Na

⁺

) DALAM BATU BATA RINGAN

Praptiwi Cahyaningtyas^1*, Emrizal Mahidin Tamboesai²

1Mahasiswa Program S1 Kimia

2Dosen Bidang Kimia Anorganik Mineralogi dan Geokimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau

Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia

*praptiwi.cahyaningtyas0758@student.unri.ac.id

ABSTRACT

Fly Ash (Fly Ash) comes from the combustion of a boiler called Palm Oil Fuel Ash (POFA) which is pozzolanic which contains high silica (SiO2) and aluminum (Al2O3) and the main content is sand containing hydroxide. The method used in this research is mixing. This research was conducted with a ratio of 1 cement: 1 Foaming Agent: 1 sand and the addition of Fly Ash with a percentage (0%; 5%; 10% and 15%) to the reduction of the amount of sand which aims to characterize the addition of fly ash. Fly ash with Fourier Transform-Infra Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Fluorescence (XRF) instruments, lightweight concrete products using X-Ray Fluorescence (XRF) and Scanning Electron Microscopy (SEM) instruments and analyzed the effect of adding solid waste based on the ratio optimal for the manufacture of lightweight brick concrete according to SNI 03-0349-1989. The results obtained based on the chemical composition test on fly ash solid waste and lightweight brick concrete products are that there are compounds that make up building construction, such as SiO2 and Al2O3 as fillers, CaO as adhesives and Fe2O3 as hardeners. The results of the functional group analysis showed that it was at a wave number of 873.79 cm^-1 which was indicated by the presence of the Bending Si-O-Si functional group. Morphological analysis of lightweight brick products found that lightweight bricks have grain size, pore diameters are smaller and denser so that the lighter brick products formed are better and stronger. The effect of the addition of Fly Ash, based on the ratio of the addition of Fly Ash which is optimal for the manufacture of lightweight bricks is the addition of the percentage of BR 1 5% sample, namely the water absorption of lightweight bricks is 32.96% with SNI 03-0349-1989 absorption lightweight brick concrete maximum 25%, the volume weight obtained is 1294 kg/m² with SNI 03-0349-1989 at least 800-1400 kg/m² and the compressive strength of lightweight brick concrete obtained is 17.5 MPa with SNI 03-3449- 2002 the compressive strength of lightweight brick concrete is at least 6.89 Mpa.

Keywords: Lightweight Concrete Brick, Silica , Shell Ash

2

ABSTRAK

Abu Layang (Fly Ash) berasal dari pembakaran dari boiler disebut Palm Oil Fuel Ash (POFA) yang bersifat pozzolan yang mengandung silika (SiO2 ) dan aluminium (Al2O3) yang tinggi dan kandungan utamanya pasir yang mengandung hidroksida. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah pencampuran. Penelitian ini dilakukan dengan perbandingan 1 semen : 1 Foaming Agent : 1 pasir dan penambahan Abu Layang (Fly Ash) dengan presentase (0 %; 5 %; 10

% dan 15 %) terhadap pengurangan jumlah pasir yang bertujuan untuk mengkarakterisasi penambahan abu layang (fly ash) dengan instrumen Fourier Transform-Infra Spectroscopy (FTIR) dan X-Ray Fluorescence (XRF), produk beton bata ringan dengan instrumen X-Ray Fluorescence (XRF) dan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan menganalisis pengaruh penambahan limbah padat berdasarkan rasio yang optimal untuk pembuatan beton bata ringan sesuai SNI 03-0349- 1989. Hasil yang didapat berdasarkan uji komposisi kimia pada limbah padat Abu layang (Fly Ash) dan produk beton bata ringan adalah terdapat senyawa-senyawa penyusun konstruksi bangunan, seperti SiO2 dan Al2O3 sebagai pengisi, CaO sebagai perekat dan Fe2O3 sebagai pengeras. Hasil analisa gugus fungsi didapatkan bahwa berada pada bilangan gelombang 873.79 cm-¹ yang ditandai dengan adanya gugus fungsi Bending Si-O-Si . Analisa morfologi produk bata ringan didapat bahwa bata ringan memiliki ukuran butiran, diameter pori lebih kecil dan rapat sehingga produk bata ringan yang terbentuk semakin baik dan kuat. Pengaruh penambahan Abu Layang (Fly Ash), berdasarkan rasio penambahan Abu Layang (Fly Ash) yang optimal untuk pembuatan bata ringan adalah pada penambahan presentase sampel BR 1 5% yaitu penyerapan air bata ringan 32,96 % dengan SNI 03-0349-1989 penyerapan air beton bata ringan maksimal 25%, berat volume yang yang diperoleh 1294 kg/m² dengan SNI 03-0349-1989 minimal 800-1400 kg/m² dan kuat tekan beton bata ringan yang diperoleh adalah 17,5 MPa dengan SNI 03-3449- 2002 kuat tekan beton bata ringan minimal 6,89 MPa

Kata Kunci : Bata Beton Ringan, Silika, Abu Cangkang

PENDAHULUAN

3 Di indonesia, umumnya dinding

dibuat menggunakan bata merah. Dalam proses pemasangannya, bata merah cenderung boros dalam menggunakan perekat mortar untuk menyusunnya dengan rapi sehingga menyebabkan pemborosan dalam ketenaga kerjaan dalam waktu lama.

Selain itu, kegiatan produksi bahan baku bata merah menyebabkan dampak negatif berupa lubang bekas galian terhadap lingkungan dan mengeksploitasi permukiman perdesaan secara berkelanjutan. Dinding bata merah memiliki berat jenis yang cukup besar yaitu cukup besar yaitu sekitar 1700 kg/m³, sehingga menjadi beban yang cukup berat untuk struktur bangunan (Siagian, A., 2021).

Cangkang kelapa sawit merupakan salah satu limbah pengolahan minyak kelapa sawit yang cukup besar, yaitu mencapai 60%

dari produksi minyak. Tempurung kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai arang aktif.

Arang aktif dapat dibuat dengan melalui proses karbonisasi pada suhu 550^oC selama kurang lebih tiga jam. Karakteristik arang aktif yang dihasilkan melalui proses tersebut memenuhi SII, kecuali kadar abu. Tingkat keaktifkan arang cukup tinggi. Hal ini terlihat dari daya serap iodnya sebesar 28,9%

(Kurniati, E., 2008).

Beton foam adalah campuran antara semen, air, agregat dengan bahan tambah (admixture) tertentu yaitu dengan mencampurkan gelembung - gelembung dalam bentuk busa dalam adukan semen sehingga terdapat banyak pori-pori udara dalam betonnya.( Lokre dan Kulkarni.,2018) menyatakan bahwa, bata CLC (Cellular Lightweight Concrete) diproduksi dengan cara membuat adukan dari campuran semen + fly ash + air, kemudian dicampur dengan

busa yang sebelumnya telah dibuat dalam mixer, penambahan busa ke dalam campuran beton menciptakan banyak rongga kecil atau sel-sel dalam beton tersebut, oleh karena itu beton tersebut dinamakan Cellular Concrete (Setyowati, M., 2019).

Foaming Agent adalah bahan yang mengandung surfaktan yang berguna untuk menurunkan tegangan permukaan suatu zat sehingga dapat membentuk gelembung- gelembung udara ketika dicampurkan dengan campuran yang lainnya menjadi bata ringan, zat kapur bereaksi menghasilkan kalsium hidrosida Ca(OH)2 atau kapur non aktif dengan air dan membentuk hidrogen. Gas hidrogen mengembang dan melipatkan volume campuran untuk bata ringan (menciptakan gelembung hingga diameter lebih dari 1/8 inchi) hingga dua kali lipat dan juga mempercepat pengembangan adonan bahan (Arita et al., 2017).

Bata Ringan dikenal ada 2 (dua) jenis: Autoclaved Aerated Concrete (AAC) dan Cellular Light weight Concrete (CLC).

Keduanya didasarkan pada gagasan yang sama yaitu menambahkan gelembung udara ke dalam mortar akan mengurangi berat beton yang dihasilkan secara drastik.

Perbedaan bata ringan AAC dan CLC bagi segi proses pengeringan yaitu AAC mengalami pengeringan dalam oven autoklaf bertekanan tinggi sedangkan bata ringan jenis CLC yang mengalami proses pengeringan alami. CLC sering juga disebut sebagai Non- Autoclaved Aerated Concrete (NAAC) (Siagian , P.D., 2016).

METODE PENELITIAN a. Alat dan Bahan

4 Alat yang digunakan pada penelitian

ini adalah ayakan 200 mesh, Timbangan bahan (Fujika), Gelas Ukur , Mixer Mortar, Alat Cetakan ukuran 60 cm x 20 cm x 10 cm, Lumpang dan Alung, Timbangan (Rexton), Kuat Tekan (Controls), Pemotong Bata ringan, X-Ray Flourencence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Frourier Transform-Infra red Spetroscopy (FT-IR) Shimadzu Corp serta alat gelas yang umum digunakan di Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Riau.

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Abu Layang (Fly Ash), Semen, Air, Pasir dan Foaming Agent (Busa), Oli.

b. Preparasi Sampel

Sampel Abu Layang (Fly Ash) diambil langsung PT Adi Mulia Agrolestari (Kuansing) Sampel padat Abu Layang (Fly Ash) kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari selama ± 7 hari yang bertujuan untuk mengurangi kadar air yang masih menempel pada limbah tersebut agar didapatkan hasil yang konstan. Kemudian sampel digiling dengan mortar dan disaring menggunakan saringan 200 mesh.

c. Pencampuran Bahan

Bahan penyusun bata ringan (Semen, pasir, air dan foaming Agent), Sampel ditambahkan Abu Layang (Fly Ash).

Kemudian masing-masing sampel dimasukan kedalam ember dan dicampur dalam keadaan kering menggunakan serok sampai adukan menjadi homogen, yaitu jika warnanya sudah sama dan rata. Dengan Perbandingan bahan sebanyak semen 1: pasir 1: 1 Foaming Agent:

Abu Layang (Fly Ash) 0%, 5%, 10% dan 15%

: 1 Air.

d. Tahap Pencetakan atau Pembentukan Sampel

Adukan yang telah homogen, selanjutnya dituang dalam cetakan batu bata sampai penuh. Lalu ditekan dengan alat cetak sampai halus dan rapi, setelah itu batu bata ringan yang sudah jadi diangkat ke tempat pemeliharaan atau diangin-anginkan.

Demikian seterusnya langkah ini dilakukan berulang-ulang hingga jumlah batu bata mencapai jumlah yang diinginkan untuk diuji.

e. Pengeringan

Batu bata yang telah selesai dicetak, dikeringan dengan cara didiamkan di suhu ruangan dan ditempatkan dalam tatakan batu bata ringan. Kemudian dikeringkan pada sinar matahari yang bertujuan untuk menghindari sampel agar tidak retak-retak dan ditunggu sampai batu bata ringan kering.

f. Kualitas batu bata dari abu layang (Fly Ash)

Setelah temperatur cukup rendah (+

60˚C) dilakukan proses pemilihan batu bata yang baik, syarat pandangan luar batu bata yang baik adalah permukaannya mulus, tidak retak-retak dan susunan diatas reng rapih dan baik.

5 Gambar 1. Cetakan dan hasil cetakan bata

ringan. Sumber : hasil penelitian KARAKTERISASI DAN PENGUJIAN

Karakterisasi batu bata ringan dilakukan dengan menggunakan perangkat XRF, SEM dan FTIR. Pengujian pada batu bata ringan meliputi kuat tekan, berat jenis dan penyerapan air.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bata ringan merupakan batu bata ringan memiliki densitas lebih ringan. Penambahan abu layang (fly ash) dan foaming agent dalam produksi batu bata ringan fly ash (fly ash light bricks). Material semen, abu layang (fly ash) dan pasir dicampur hingga homogen.

Foaming agent dicampurkan dengan air kemudian dimasukkan ke dalam generator foam untuk menghasilkan foam. Kontrol massa jenis campuran dilakukan pada 800 kg/m³. setelah mendapatkan massa jenis, campuran dimasukkan ke cetakan (60 cm x 20 cm x 10 cm).

Penggunaan kapur sebagai perekat dalam bangunan meliputi sebuah siklus lengkap dari padatan kaku menjadi padatan kohesi lalu menjadi material plastik, kemudian kembali lagi menjadi padatan kaku yang memiliki kuat tekan yang sama dengan kapur asli, seperti digambarkan dalam reaksi dibawah

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)…………...(1)

CaO(s)+ H2O(l)→ (Ca(OH)2)(aq)……….(2) Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) +

H2O(l)………...(3) Sumber : (Fitri,N et al.,2016).

Semen merupakan bahan ikat hidrolik yang digunakan dalam pembuatan beton.

Hidrolik memiliki makna dapat berekasi dengan air dan membentuk suatu batuan/batuan semen yang kedap air. Tiga material utama dari semen hidrolik adalah kapur, silika dan alumina(Fitri,N et al.,2016).

Hasil pengujian abu layang (fly ash) dalam bentuk komersial dan dalam bentuk produk penambahan abu layang (fly ash) adalah sebagai berikut :

Kandungan NO Param

enter

Kandu ngan Agrega

t

Kandu ngan kimia komers

ial

Kandun gan kimia produk penamb ahan

FA 1 Al2O3 0,874 9,501 11,56 2 SiO2 40,878 46,451 53,307 4 K2O 12,983 1,847 0,316 5 MnO 0.025 0,003 0,098 6 CaO 23,841 60,480 64,605 7 Fe2O3 3,683 4,703 5,338 8 TiO2 0,364 0,721 0,367 9 P2O5 9,969 0,965 1,23

Pada tabel diatas terlihat kandungan silika dan kapur memiliki 46,451%, namun ketika di tambah dengan abu layang (fly ash) menjadi 53,307%.

Morfologi dilakukan dengan instrument SEM untuk dapat menentukan struktur pada morfologi dari produk bata ringan. Pada spesimen uji Scanning Electron Microscope (SEM) diambil dari permukaan atas spesimen pengujian kuat tekan yang dimiliki kekuatan maksimum yang tertinggi.

Hasil analisis SEM dilakukan dengan

6 perbesaran 20000x. Hasil analisis SEM

produk bata ringan yang dilihat dengan pebesaran 20000x dapat dilihat pada

Gambar 2.

Gambar 2. Hasil analisis SEM produk bata ringan penambahan 10% Sampel Abu Layang

Kondisi SEM bagian pori terlihat memiliki tekstur tidak tajam. Pengaruh penambahan padatan abu layang (fly ash) adalah untuk filer yang memperbaiki pori-pori dan membuat struktur bata ringan menjadi lebih kecil. Semakin kecil ukuran butir morfologi bata ringan, maka kekuatan bata ringan akan semakin meningkat.

Gambar 3. Hasil uji analisis gugus fungsi silika.

Pengamatan spektra FTIR difokuskan pada pembentukan Si-O-Si pada daerah 400- 1100 cm^-1. Hasil analisis gugus fungsi limbah

yang diperoleh dari sampel abu layang dengan menggunakan instrument FTIR:

Gugus Fungsi Bilangan Gelombang (cm^-1) Bending Si-O-Si 873.79

C-O-C Vibrasi ulur O-C-O

bereakasi dengan NaOH di udara

1028.10 1654.03

C-H C≡N alkuna

C-H alkana O-H stretching

1357.94 2372.55 2870.20 3613.79 Pengujian FTIR menunjukkan adanya puncak silika. Jika dibandingkan dengan silika komersial gugus fungsi juga terlihat pada gelombang 1000 cm^-1. Silika yang dihasilkan selanjutnya digunakan pada bata.

PENGUJIAN KUAT TEKAN, PENYERAPAN AIR DAN BERAT VOLUME.

Pada pengujian kuat tekan menunjukkan adanya pengaruh penambahan silika dari abu layang (fly ash).

Gambar 4. Grafik kuat tekan terhadap abu layang (Fly Ash)

450 600 750 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500

1/cm -20

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

%T

3613,79 2870,20 2734,21 2518,182512,39 2372,55 1796,77 1654,03 1357,941334,80 1028,10948,05924,91873,79

BR Produk

7 7,5 8 8,5 9

0 % 5 % 1 0 % 1 5 %

KUAT TEKAN MPA

SAMPEL ABU LAYANG

7 Gambar 5. Grafik penyerapan air terhadap

abu layang (Fly Ash).

Gambar 6 . Grafik berat volume terhadap abu layang (Fly Ash).

Dari gambar diatas, terlihat bahwa nilai kuat tekan bata ringan mengalami peningkatan dalam hal ini disimpulkan dengan penambahan abu layang (fly ash) mengandung silika dapat meingkatkan kuat tekan bata ringan. Peningkatan dapat terjadi karena silika dapat membantu semen untuk meningkatkan partikel butiran agregat karena abu layang (fly ash) yaitu silika. 0 %, Br 5%, Br 10% dan Br 15% mampu kuat tekan nya sebesar 7,08 Mpa, 7,58 Mpa, 8,5 Mpa, 7,75 Mpa sesuai berdasarkan SNI 03-3449-2002 kuat tekan bata ringan minimal 6,89 MPa.

Hasil pengujian daya serap air menunjukkan tidak ada perubahan yang berarti dari kemampuan silika sebagai penahan rembesan air. Hasil serapan air pada batu bata ringan yang di lakukan pada variasi komposisi Br 0%, Br 5%, Br 10% dan Br 15% mampu menyerap air sebesar 25,01%,

25,10%, 25,10%, dan 24,84% yang sesuai dengan SNI 03-4804-1998 penyerapan air beton berongga maksimal 25%.

Berat volume adalah pengukuran berat setiap satuan volume suatu benda.

Semakin tinggi berat volume suatu benda maka semakin berat pula berat setiap volumenya. Semakin besar berat volume suatu benda, maka semakin rendah porositasnya. Hasil berat volume pada batu bata ringan yang dilakukan pada variasi komposisi Br 0%, Br 5%, Br 10% dan Br 15% mampu berat volume sebesar 800,53 kg/m³, 804,23 kg/m³, 806,63 kg/m³, 804,96 kg/m³, sesuai berdasarkan SNI 03-4804- 1998.

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Penambahan abu layang (fly ash) dan foaming agent pada pembuatan batu bata ringan diperoleh kuat tekan 8,5 Mpa memenuhi syarat (SNI 03-3449- 2002) kuat tekan batu bata ringan adalah 6,89 Mpa- 17,24 Mpa.

2. Penambahan abu layang (fly ash) dan foaming agent dari uji Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan ukuran pori-pori batu bata ringan semakin kecil sehingga kandungan air menjadi rendah 25,10% (persyaratan kandungan air menurut SNI 03-0349-1998 adalah 25%-35%).

3. Penambahan abu layang (fly ash) dan foaming agent pada berat jenis bata ringan, semakin beesar presentase fly ash maka akan semakin besar pula

24,8 24,9 25 25,1

0 % 5 % 1 0 % 1 5 %

PENYERAPAN AIR %

SAMPEL ABU LAYANG

800 801 802 803 804 805 806 807

0 % 5 % 1 0 % 1 5 %

BERAT VOLUME KG/M3

SAMPEL ABU LAYANG

8 penggurangan berat jenis bata ringan

diperoleh 806,63 kg/m³ memenuhi syarat (SNI 03-3449-2002 dengan minimum 800 kg/m³ - 1400 kg/m³ ).

DAFTAR PUSTAKA

Arita, D., Kurniawandy, A dan Taufik, H. 2017 . Kuat Tekan Bata Ringan Menggunakan Bahan Tambahan FOAMING AGENT. Jom FTEKNIK 4(1):1-10

Fitri, N ., Yusibani, E dan Yufita, E. 2016.

Identifikasi Kandungan Material Perekat Pada Benteng Purba di Kawasan Aceh Besar Menggunakan XRF. Journal of Aceh Physics (JAcPS). 5(2):14-18

Kurniati, E., 2008. Pemanfaatan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Arang Aktif Jurnal Penelitian Ilmu Teknik 8(2):96

103

Setyowati, M. 2019. Analisis Penambahan FOAM AGENT Pada Bata Ringan Pegunungan Kendengg Kabupaten Rembang. SKRIPSI. Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang. 1-60.

Siagiaan, A. 2021. Analisa Sifat Mekanik dan Sifat Fisik Bata Ringan CLC

Pada Variasi Palm Oil Fuel Ash (POFA) Sebagai Replacement Material. SKRIPSI. Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utama Medan.1-130

Siagian, P. D. 2016. Analisis Penggunaan Foam Agent Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Bata Ringan. SKRIPSI.

Fakultas Medan Area.