Selasa, 27 Juli 2010
Rabu, 31 Maret 2010
Semen Portland
Semen Portland dibentuk terutama dari bahan kapur (CaO), silica (SiO2), alumina (Al2O3), dan oksida besi (Pe2O3). Isi kombinasi dari total 4 oksuda tersebut kira – kira 90% dari berat semen, karenanya dikenal sebagai unsure utama atau major oxides di dalam semen. 10% yang lainnya terdiri dari magnesia (MgO), oksida alkali (Na2O dan K2O), titania (TiO2), fosforus-pentoksida (P2O5), dan gypsum, yang dikenal sebagai unsure minor atau minor oxides di dalam semen.
Dengan demikian, karakteristik dan perilaku spesifik dari semen akan banyak tergantung pada jenis dan komposisi spesifik dari bahan – bahan dasar yang digunakan dalam campuran produksi semen tersebut.
komposisi bahan – bahan oksida di dalam semen, yang meliputi sebagian besar jenis semen yang biasa di jumpai di pasaran yaitu
CaO, SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,Na2O + K2O, TiO2, P2O5SO3
Sebagian besar semen modern mempunyai kandungan kapur yang tinggi, dan biasanya melampaui 65%. Semen dengan kandungan kapur dibawah 65%, pengerasannya seringkali agak lambat. Alam hal lain, kandungan kapur maksimum dibatasi oleh kebutuhan untuk menghindari kapur bebas dalam semen. Keberadaan kapur bebas bisa menjadi sumber kelemahan pada permukaan interface antara pasta semen dengan agregat, dan juga bisa menyebabkan ketidakstabilan pada proses pengerasan pasta semen.
Dalam proses hidrasi dan pengerasan semen, kapur dan silica akan menjadi penyumbang kekuatan yang terbesar,. Sedangkan alumina dan oksida besi akan lebih berfungsi untuk mengatur kecepatan proses hidrasi. Namun dalam proses produksi semen, terutama dalam proses pembakarannya, alumina dan oksida besi akan bertindak sebagai suatu media pembakaran yang bisa berfungsi untuk mengurangi tingkat suhu pembakaran semen. Kandungan minimum dari alumina dan oksida besi seringkali lebih ditentukan oleh kebutuhan untuk menghindari kesulitan produksi klinker pada suhu tinggi, dan bukan oleh kebutuhan komposisi kimianya. Sementara itu kandungan maksimumnya pada umunya dibatasi oleh kebutuhan untuk mengendalikan waktu pengikatan hidrasi semen. Dalam hal ini, semen dengan rasio SiO2/(Al2O3 + Fe2O3) yang kurang dari 1,5 pada umumnya menunjukan waktu pengikatan yang cepat, yang biasanya sukar dikontrol lagi oleh proporsi campuran gypsum yang ditambahkan.
Dalam proses pembakaran klinker, oksida – oksida silica, alumina, dan besi akan bereaksi dengan kalsium-oksida untuk menghasilkan empat unsure utama semen Portland, yaitu:
• 3CaO.SiO2 atau tricalsium-silicate, di singkat C3S
• 2CaO.SiO2 atau bicalsium-silicate, di singkat C2S
• 3CaO.Al2O3 atau tricalsium-aluminate, di singkat C3A
• 4CaO.Al2O3.Fe2O3 atau tetracalsium-aluminoferrite, di singkat C4AF.
Peran dan Perilaku Unsur Utama Semen
C3S : Perilaku dari C3S hampir sama dengan perilaku semen Portland. Bila dicampurkan dengan air, pengikatan C3S dan air akan menghasilkan pengerasan dari pasta semen dalam beberapa jam, dan selanjutnya akan mendapatkan sebagian besar kekuatannya (sekitar 70%) pada minggu pertama setelah pengikatan, dengan mengeluarkan panas sekitar 500 joule/gram. Kandungan C3S di dalam semen Portland semen biasa bervariasi antara 40 – 55 %, dengan rata – rata sekitar 48%.
C2S : Bila dicampurkan dengan air, C2S berhidrasi denngan jumlah panas yang rendah, sekitar 250 joule/gram, namun pasta yang mengeras mendapatkan kekuatannya secara relative lambat selama beberapa minggu dan malahan bulan, untuk mencapai kekuatan akhir yang kemungkinan bisa sama dengan yang dihasilkan oleh C3S. kandungan C2S di dalam semen Portland biasa bervariasi antara 15 – 35 %, dengan rata – rata 25%.
C3A : Trikalsium-Aluminat murni bereaksi dengan air dan menghasilkan pengikatan dalam waktu yang cepat, disertai dengan pengeluaran panas yang besar, yaitu sekitar 850 joule/gram. Pada udara lembab, sebagian besar kekuatan di dapatkan dalam satu atau dua hari, tetapi kekuatannya relative rendah. Kandungan C3A di dalam semen Portland biasa bervariasi antara 7 – 15 %.
C4AF : Tetrakalsium-aluminoferrit bereaksi dengan air secara cepat dan menghasilkan pengikatan dalam beberapa menit, dengan mengeluarkan panas hidrasi sekitar 420 joule/gram. Kandungan C4AF daam semen bervariasi sekitar 5 – 10 %, rata – rata 8%.
Peran dan Perilaku Unsur Minor Semen
Gipsum, gypsum ditambahkan selama penggilingan klinker untuk mengatur waktu pengikatan semen. Namun kandungan gypsum perlu diperhatikan agar dapat memberikan kekuatan maksimum dan susut minimum pada beton. Kandungan gypsum harus dibatasi karena jumlah kandungan yang berebihan bisa menyebabkan memburuknya pengikatan semen dan retak pada proses pengerasannya. Hal ini disebebkan oleh terbentuknya unsure enttringite atau C3A3.CaSO4.32H2O yang dihasilkan dari reaksi gypsum dengan C3A dan air. Dari sifat fisiknya, terjadinya ettringite bisa mengakibatkan pengembangan volume, yang disebabkan oleh berat jenisnya yang rendah, yaitu sekitar 1,73 gram/cm3, dibandingkan dengan rata – rata sekitar 2,5 gram/cm3 untuk produk hidrasi lainnya. Pengembangan volume ini dalam jumlah yang besar akan bisa mengakibatkan kerertakan dan kerusakan pasta semen dan beton yang sudah mengeras (juga dikenal sebagai proses korosi pada beton), anmun ketika sejumlah kecil gypsum ditambahkan dan pengembangan volume terjadi ketika pasta masih plastis, hal tersebut praktis tidak menyebabkan kerusakan apa pun.
Kapur Bebas, kehadiran kapur bebas pada semen akan terjadi bila bahan dasar yang digunakan untuk memproduksi semen mengandung lebih banyak kadar kapur dari yang dibutuhkan untuk bereaksi dan bergabung dengan oksida – oksida SiO2, Al2O3, Fe2O3 dalam proses pembentukan unsure – unsure utama semen. Permasalahan timbul karena kapur yang terhidrasi Ca(OH)2 akan mengakibatkan volume yang lebih besar dari kapur bebas, sehingga bisa menyebabkan pengembangan volume pada saat pengikatan (setting time), yang pada akhirnya bisa mengakibatkan keretakkan dan kerusakan pasta semen dan beton yang sudah mengeras. Di samping itu, kehadiran Ca(OH)2 bisa menimbulkan juga perlemahan daya lekat pada unsur – unsur pengisi beton.
Oksida Alkali (Na2O + K2O), kehadiran oksida alkali dalam semen perlu diwaspadai terutama bila agregat yang reaktif alkali digunakan dalam adukan beton, karena beberapa jenis agregat mengandung unsur – unsur raktif dari silica, yang bisa bereaksi dengan oksida alkali yang dilepaskan dari semen, bisa menghasilkan suatu unsur alkali-silica-gel yang ekspasif, sehingga bisa merusakdan menimbulkan keretakan pada pasta semen dan beton yang sudah mengeras. Bila memang agregat yang tersedia untuk adukan beton adalah reaktif alkali rendah, yaitu semen yang mengandung total unsur alkali rendah, yaitu semen yang mengandung total unsur alkali tidak melebihi 0,6% (ekuivalen Na2O).
Magnesium-Oksida (MgO), hidrasi dari MgO. Sama seperti CaO, bisa menyebakan pengembangan volume, dan keharidan magnesium bisa menyebabkan perlemahan pengikatan pasta semen. Namun jumlah yang jecil dari MgO pada umumnya tidak akan sampai merusak pasta semen setelah mengeras, terutamabila proses pendinginan klinker diaksanakn dengan baik dan tidak terlampau drastic.
Fosforus-Pentoksida (P2O3), umunya kandungan P2O3 pada semen tidak melebihi 0,2%. Kehadirannya bisa memperlambat pengerasan semen karena bisa mengurai C3S menjadi C2S dan CaO. Karenanya semen yang mengandung P2O3 dalam juumlah besar bisa menyebabkan perlemahan karena terbentuknya kapur bebas.
Nah…. Itu dia sekilas tentang kimiawi Semen Portland, Semoga bisa memahaminya..
sumber : trend sipil era millenium
Dengan demikian, karakteristik dan perilaku spesifik dari semen akan banyak tergantung pada jenis dan komposisi spesifik dari bahan – bahan dasar yang digunakan dalam campuran produksi semen tersebut.
komposisi bahan – bahan oksida di dalam semen, yang meliputi sebagian besar jenis semen yang biasa di jumpai di pasaran yaitu
CaO, SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,Na2O + K2O, TiO2, P2O5SO3
Sebagian besar semen modern mempunyai kandungan kapur yang tinggi, dan biasanya melampaui 65%. Semen dengan kandungan kapur dibawah 65%, pengerasannya seringkali agak lambat. Alam hal lain, kandungan kapur maksimum dibatasi oleh kebutuhan untuk menghindari kapur bebas dalam semen. Keberadaan kapur bebas bisa menjadi sumber kelemahan pada permukaan interface antara pasta semen dengan agregat, dan juga bisa menyebabkan ketidakstabilan pada proses pengerasan pasta semen.
Dalam proses hidrasi dan pengerasan semen, kapur dan silica akan menjadi penyumbang kekuatan yang terbesar,. Sedangkan alumina dan oksida besi akan lebih berfungsi untuk mengatur kecepatan proses hidrasi. Namun dalam proses produksi semen, terutama dalam proses pembakarannya, alumina dan oksida besi akan bertindak sebagai suatu media pembakaran yang bisa berfungsi untuk mengurangi tingkat suhu pembakaran semen. Kandungan minimum dari alumina dan oksida besi seringkali lebih ditentukan oleh kebutuhan untuk menghindari kesulitan produksi klinker pada suhu tinggi, dan bukan oleh kebutuhan komposisi kimianya. Sementara itu kandungan maksimumnya pada umunya dibatasi oleh kebutuhan untuk mengendalikan waktu pengikatan hidrasi semen. Dalam hal ini, semen dengan rasio SiO2/(Al2O3 + Fe2O3) yang kurang dari 1,5 pada umumnya menunjukan waktu pengikatan yang cepat, yang biasanya sukar dikontrol lagi oleh proporsi campuran gypsum yang ditambahkan.
Dalam proses pembakaran klinker, oksida – oksida silica, alumina, dan besi akan bereaksi dengan kalsium-oksida untuk menghasilkan empat unsure utama semen Portland, yaitu:
• 3CaO.SiO2 atau tricalsium-silicate, di singkat C3S
• 2CaO.SiO2 atau bicalsium-silicate, di singkat C2S
• 3CaO.Al2O3 atau tricalsium-aluminate, di singkat C3A
• 4CaO.Al2O3.Fe2O3 atau tetracalsium-aluminoferrite, di singkat C4AF.
Peran dan Perilaku Unsur Utama Semen
C3S : Perilaku dari C3S hampir sama dengan perilaku semen Portland. Bila dicampurkan dengan air, pengikatan C3S dan air akan menghasilkan pengerasan dari pasta semen dalam beberapa jam, dan selanjutnya akan mendapatkan sebagian besar kekuatannya (sekitar 70%) pada minggu pertama setelah pengikatan, dengan mengeluarkan panas sekitar 500 joule/gram. Kandungan C3S di dalam semen Portland semen biasa bervariasi antara 40 – 55 %, dengan rata – rata sekitar 48%.
C2S : Bila dicampurkan dengan air, C2S berhidrasi denngan jumlah panas yang rendah, sekitar 250 joule/gram, namun pasta yang mengeras mendapatkan kekuatannya secara relative lambat selama beberapa minggu dan malahan bulan, untuk mencapai kekuatan akhir yang kemungkinan bisa sama dengan yang dihasilkan oleh C3S. kandungan C2S di dalam semen Portland biasa bervariasi antara 15 – 35 %, dengan rata – rata 25%.
C3A : Trikalsium-Aluminat murni bereaksi dengan air dan menghasilkan pengikatan dalam waktu yang cepat, disertai dengan pengeluaran panas yang besar, yaitu sekitar 850 joule/gram. Pada udara lembab, sebagian besar kekuatan di dapatkan dalam satu atau dua hari, tetapi kekuatannya relative rendah. Kandungan C3A di dalam semen Portland biasa bervariasi antara 7 – 15 %.
C4AF : Tetrakalsium-aluminoferrit bereaksi dengan air secara cepat dan menghasilkan pengikatan dalam beberapa menit, dengan mengeluarkan panas hidrasi sekitar 420 joule/gram. Kandungan C4AF daam semen bervariasi sekitar 5 – 10 %, rata – rata 8%.
Peran dan Perilaku Unsur Minor Semen
Gipsum, gypsum ditambahkan selama penggilingan klinker untuk mengatur waktu pengikatan semen. Namun kandungan gypsum perlu diperhatikan agar dapat memberikan kekuatan maksimum dan susut minimum pada beton. Kandungan gypsum harus dibatasi karena jumlah kandungan yang berebihan bisa menyebabkan memburuknya pengikatan semen dan retak pada proses pengerasannya. Hal ini disebebkan oleh terbentuknya unsure enttringite atau C3A3.CaSO4.32H2O yang dihasilkan dari reaksi gypsum dengan C3A dan air. Dari sifat fisiknya, terjadinya ettringite bisa mengakibatkan pengembangan volume, yang disebabkan oleh berat jenisnya yang rendah, yaitu sekitar 1,73 gram/cm3, dibandingkan dengan rata – rata sekitar 2,5 gram/cm3 untuk produk hidrasi lainnya. Pengembangan volume ini dalam jumlah yang besar akan bisa mengakibatkan kerertakan dan kerusakan pasta semen dan beton yang sudah mengeras (juga dikenal sebagai proses korosi pada beton), anmun ketika sejumlah kecil gypsum ditambahkan dan pengembangan volume terjadi ketika pasta masih plastis, hal tersebut praktis tidak menyebabkan kerusakan apa pun.
Kapur Bebas, kehadiran kapur bebas pada semen akan terjadi bila bahan dasar yang digunakan untuk memproduksi semen mengandung lebih banyak kadar kapur dari yang dibutuhkan untuk bereaksi dan bergabung dengan oksida – oksida SiO2, Al2O3, Fe2O3 dalam proses pembentukan unsure – unsure utama semen. Permasalahan timbul karena kapur yang terhidrasi Ca(OH)2 akan mengakibatkan volume yang lebih besar dari kapur bebas, sehingga bisa menyebabkan pengembangan volume pada saat pengikatan (setting time), yang pada akhirnya bisa mengakibatkan keretakkan dan kerusakan pasta semen dan beton yang sudah mengeras. Di samping itu, kehadiran Ca(OH)2 bisa menimbulkan juga perlemahan daya lekat pada unsur – unsur pengisi beton.
Oksida Alkali (Na2O + K2O), kehadiran oksida alkali dalam semen perlu diwaspadai terutama bila agregat yang reaktif alkali digunakan dalam adukan beton, karena beberapa jenis agregat mengandung unsur – unsur raktif dari silica, yang bisa bereaksi dengan oksida alkali yang dilepaskan dari semen, bisa menghasilkan suatu unsur alkali-silica-gel yang ekspasif, sehingga bisa merusakdan menimbulkan keretakan pada pasta semen dan beton yang sudah mengeras. Bila memang agregat yang tersedia untuk adukan beton adalah reaktif alkali rendah, yaitu semen yang mengandung total unsur alkali rendah, yaitu semen yang mengandung total unsur alkali tidak melebihi 0,6% (ekuivalen Na2O).
Magnesium-Oksida (MgO), hidrasi dari MgO. Sama seperti CaO, bisa menyebakan pengembangan volume, dan keharidan magnesium bisa menyebabkan perlemahan pengikatan pasta semen. Namun jumlah yang jecil dari MgO pada umumnya tidak akan sampai merusak pasta semen setelah mengeras, terutamabila proses pendinginan klinker diaksanakn dengan baik dan tidak terlampau drastic.
Fosforus-Pentoksida (P2O3), umunya kandungan P2O3 pada semen tidak melebihi 0,2%. Kehadirannya bisa memperlambat pengerasan semen karena bisa mengurai C3S menjadi C2S dan CaO. Karenanya semen yang mengandung P2O3 dalam juumlah besar bisa menyebabkan perlemahan karena terbentuknya kapur bebas.
Nah…. Itu dia sekilas tentang kimiawi Semen Portland, Semoga bisa memahaminya..
sumber : trend sipil era millenium
SEMEN DARI SAMPAH (EKOSEMEN)
Jepang, sebuah negeri penuh inovasi. Mungkin sebutan itu sesuai dengan bagaimana jepang menangani masalah sampah. Setelah berhasil membuat sebuah airport berkelas internasional di Kobe dimana yang dibuat diatas lapisan sampah, menerapkan pembuatan pupuk dari sampah di berbagai hotel di Jepang, kini Jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan dengan EKOSEMEN.
Ekosemen
Ekosemen diambil dari kata “Ekologi” dan “Semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang telah meneliti kemungkinan abu hasil pembakaran sampah, endapan air kotor dijadikan sebagai bahan semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 1993, Proyek itu kemudian dibiayai oleh Kementrian Perdagangan Internasional dan Industri Jepang. Pada tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba. Pabrik tersebut mampu menghasilkan ekosemen 110,000 ton/tahunnya. Sedangkan sampah yang diubah menjadi abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62,000 ton/tahun, endapan air kotor dan residu abu industri yang diolah mencapai 28,000 ton/tahun.
Penggunaan Abu Insinerasi untuk semen
Penduduk jepang membuang sampah baik organik maupun an-organik, sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton/tahun tersebut yang dibakar (Proses Incineration) menjadi abu (incineration ash) sekitar 37 ton/tahun. Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah yang kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa. Yaitu, senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Oleh karena itu, abu insinerasi ini bisa berfungsi sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen biasa.
Komposisi senyawa pada ekosemen dan semen biasa (ppm)
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
Cl
Semen Biasa
62-65
20-25
3-5
3-4
2-3
50-100 ppm
Ekosemen
12-31
23-46
13-29
4-7
1-4
150.000 ppm
Sedangkan kandungan CaO yang masih kurang pada abu insinerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Penggantian sebagian batu kapur (kandungan utamanya CaCO2) dengan abu insenarasi (kandungan utama CaO) dapat mengurangi emisi CO2 yang selama ini menjadi dilema dalam industri semen. Dalam pembuatan ekosemen ini, chlorine dan logam berat yang terkandung pada abu insinerasi akan diekstrak menjadi artificial ore (Cu, Pb, dll) yang kemudian di recyle untuk digunakan kembali.
Secara umum, produksi semen biasa (Portland) meliputi pengeringan, penghancuran dan pencampuran batu kapur, tanah liat, quartzite dan bahan baku lainnya dan kemudian dibakar pada rotary klin. Pada pembuatan ekosemen, secara prinsip sama dengan pembuatan semen biasa. Perbedaannya terletak pada proses pembakaran dan pengolahan limbah.
Persiapan
Bahan baku (abu insenerasi, endapan air kotor rumah tangga, residu abu industri) diproses terlebih dahulu, seperti pengeringan, penghancuran, dan pemisahan logam yang masih terkandung pada bahan baku.
Pengeringan dan Penghancuran
setelah dikeringkan, bahan baku tersebut kemudian dihancurkan pada Raw grinding/drying mills bersamaan dengan batu kapur .
Pencampuran
Setelah dikeringkan dan dihancurkan kemudian dimasukkan ke dalam Homogenizing Tank bersamaan dg fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu bara) dan blast furnace slag (Limbah yang dihasilkan industri besi). Dua Homoginezing tank ini dimaksudkan untuk mencampuran semua secara merata. Sehingga bisa menghasilkan komposisi yang diinginkan
Pembakaran
Berbeda dengan produksi semen biasa dimana dibakar pada suhu 900℃, pada proses pembuatan ekosemen bahan baku dimasukkan ke dalam rotary klin dan dibakar pada suhu diatas 1350℃. Pada proses ini, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada abu insenerasi akan diurai menjadi air & gas klor sehingga aman bagi lingkungan. Gas yang keluar dari rotary klin kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200℃ untuk mencegah terbentuknya dioksin kembali. Pada proses ini pula logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang masih mengandung klor. Debu ini kemudian dialirkan ke Heavy Metal Recovery Process. Pada proses ini,klor yang masih terkandung akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya mencapai 35 % atau lebih.
Pada proses pembakaran ini akan dihasilkan clinker (intermediate stage pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.
Penghancuran Produk
gypsum kemudian ditambahkan bersama clinker dan campuran tersebut dihancurkan pada finish mills yang kemudian akan menghasilkan produk ekosemen.
Kendala
Salah satu kendala utama pada pengembangan ekosemen ini adalah proses produksinya yang masih mahal bila dibandingkan dengan produksi semen biasa. Hal ini dikarenakan proses pemisahan klor pada ekosemen yang memakan banyak proses sehingga membuat biaya produksi lebih mahal. Klor ini sendiri diakibatkan plastik vinil yang ikut tercampur pada sampah organik. Sehingga pada pembuatan abu insenarasi, palstik vinil ikut terurai menjadi klor. Klor ini sendiri sangat berpengaruh pada penurunan kekuatan konkrit ekosemen bila tidak dipisahkan. Sehingga pemisahan plastik dari sampah organic secara seksama menjadi kunci utama pada produksi ekosemen ini.
Kualitas Ekosemen
Hingga saat ini ada dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klor) yaitu tipe biasa dan Tipe Rapid Hardening. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas sama baiknya dengan semen portland biasa. Tipe ekosemen ini digunakan sebagai ready mixed concrete. Sedangkan ekosemen tipe Fast Hardening memiliki kekuatan konkrit dan pengerasan yang lebih cepat dibanding semen portland tipe high-early strenght (lihat Fig.2). Ekosemen tipe ini digunakan pada blok arsitektur, bahan genteng, pemecah ombak, dll. Ekosemen ini telah melewati proses JIS (Japanese Indusrial Standard).
Manfaat Ekosemen
Dengan adanya pengubahan sampah menjadi semen, menambah alternatif pengolahan sampah yang lebih bernilai ekonomis, dan biaya pengolahan sampah di Jepang menjadi lebih murah. Bila sebelumnya 40,000 yen/ton (pengolahan sampah konvensional) menjadi 39,000 yen/ton (pengolahan sampah hingga menjadi semen).
Selain itu, teknologi ekosemen sangatlah ramah akan lingkungan. Pada pembuatan ekosemen, sebagian CaO diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur (CaCO2), yang selama ini sumber polusi gas CO2. Tak salah, jika kemudian teknologi ekosemen mendapat penghargaan dari menteri lingkungan Jepang atas peranannya mencegah pemanasan global.
Peluang di Indonesia
Indonesia belum bisa lepas dari masalah sampah. Mulai dari penolakan warga masyarakat sekitar TPA akibat kepulan asap dan bau yang ditimbulan pengolahan sampah saat ini hingga kejadian yang tidak pernah dilupakan, tragedi leuwih gajah yang merenggut 24 nyawa tak bersalah.
Sudah banyak upaya yang dilakukan, termasuk dengan mengubahnya menjadi sumber energi (metan) namun akibat kurangnya prospek dari segi ekonomi, akhirnya perkembangannya masih jalan ditempat. Dengan berhasilnya Jepang, mengolah sampah menjadi semen, tentu menjadi peluang sangat besar untuk dikembangkan di Indonesia. Di Jakarta saja sampah yang dihasilkan oleh warganya mencapai 6000 ton lebih/hari. Selain itu secara prinsip, pembuatan ekosemen hampir sama dengan pembuatan semen biasa, sehingga jika bisa dilakukan kerja sama dengan pihak industri semen, maka akan jadi kerjasama yang menguntungkan baik pihak pemerintah maupun pihak industri. Dari pihak pemerintah penanganan sampah bisa teratasi dan dari pihak industri mampu mengurangi penggunaan limestone (26 %).
Namun yang terpenting adalah kemauan pemerintah, khususnya pemerintah kota/daerah, untuk mengelola sampah dengan baik dan memulai untuk mencoba memisahkan sampah antara sampah organik, anorganik, botol dan kaleng menjadi kebudayaan bangsa Indonesia secara luas. Sehingga peluang pemanfaatan sampah menjadi semen atau produk yang lain bisa oleh pihak industri bisa lebih ekonomis.
Sumber
1. T. Shimoda, S. Yokoyama, Ecocement—a new Portland cement to solve municipal and industrial waste problems, Proc. of International Congress on Creating with Concrete, Dundee, 1999, pp. 17– 30.
2. www.taiheiyo-cement.co.jp
3. www.ichiharaeco.co.jp
4. www.pmij.org
5. www.majari.blogspot.com
6. www.jsa.co.jp
Ekosemen
Ekosemen diambil dari kata “Ekologi” dan “Semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang telah meneliti kemungkinan abu hasil pembakaran sampah, endapan air kotor dijadikan sebagai bahan semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 1993, Proyek itu kemudian dibiayai oleh Kementrian Perdagangan Internasional dan Industri Jepang. Pada tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba. Pabrik tersebut mampu menghasilkan ekosemen 110,000 ton/tahunnya. Sedangkan sampah yang diubah menjadi abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62,000 ton/tahun, endapan air kotor dan residu abu industri yang diolah mencapai 28,000 ton/tahun.
Penggunaan Abu Insinerasi untuk semen
Penduduk jepang membuang sampah baik organik maupun an-organik, sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton/tahun tersebut yang dibakar (Proses Incineration) menjadi abu (incineration ash) sekitar 37 ton/tahun. Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah yang kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa. Yaitu, senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Oleh karena itu, abu insinerasi ini bisa berfungsi sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen biasa.
Komposisi senyawa pada ekosemen dan semen biasa (ppm)
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
Cl
Semen Biasa
62-65
20-25
3-5
3-4
2-3
50-100 ppm
Ekosemen
12-31
23-46
13-29
4-7
1-4
150.000 ppm
Sedangkan kandungan CaO yang masih kurang pada abu insinerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Penggantian sebagian batu kapur (kandungan utamanya CaCO2) dengan abu insenarasi (kandungan utama CaO) dapat mengurangi emisi CO2 yang selama ini menjadi dilema dalam industri semen. Dalam pembuatan ekosemen ini, chlorine dan logam berat yang terkandung pada abu insinerasi akan diekstrak menjadi artificial ore (Cu, Pb, dll) yang kemudian di recyle untuk digunakan kembali.
Secara umum, produksi semen biasa (Portland) meliputi pengeringan, penghancuran dan pencampuran batu kapur, tanah liat, quartzite dan bahan baku lainnya dan kemudian dibakar pada rotary klin. Pada pembuatan ekosemen, secara prinsip sama dengan pembuatan semen biasa. Perbedaannya terletak pada proses pembakaran dan pengolahan limbah.
Persiapan
Bahan baku (abu insenerasi, endapan air kotor rumah tangga, residu abu industri) diproses terlebih dahulu, seperti pengeringan, penghancuran, dan pemisahan logam yang masih terkandung pada bahan baku.
Pengeringan dan Penghancuran
setelah dikeringkan, bahan baku tersebut kemudian dihancurkan pada Raw grinding/drying mills bersamaan dengan batu kapur .
Pencampuran
Setelah dikeringkan dan dihancurkan kemudian dimasukkan ke dalam Homogenizing Tank bersamaan dg fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu bara) dan blast furnace slag (Limbah yang dihasilkan industri besi). Dua Homoginezing tank ini dimaksudkan untuk mencampuran semua secara merata. Sehingga bisa menghasilkan komposisi yang diinginkan
Pembakaran
Berbeda dengan produksi semen biasa dimana dibakar pada suhu 900℃, pada proses pembuatan ekosemen bahan baku dimasukkan ke dalam rotary klin dan dibakar pada suhu diatas 1350℃. Pada proses ini, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada abu insenerasi akan diurai menjadi air & gas klor sehingga aman bagi lingkungan. Gas yang keluar dari rotary klin kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200℃ untuk mencegah terbentuknya dioksin kembali. Pada proses ini pula logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang masih mengandung klor. Debu ini kemudian dialirkan ke Heavy Metal Recovery Process. Pada proses ini,klor yang masih terkandung akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya mencapai 35 % atau lebih.
Pada proses pembakaran ini akan dihasilkan clinker (intermediate stage pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.
Penghancuran Produk
gypsum kemudian ditambahkan bersama clinker dan campuran tersebut dihancurkan pada finish mills yang kemudian akan menghasilkan produk ekosemen.
Kendala
Salah satu kendala utama pada pengembangan ekosemen ini adalah proses produksinya yang masih mahal bila dibandingkan dengan produksi semen biasa. Hal ini dikarenakan proses pemisahan klor pada ekosemen yang memakan banyak proses sehingga membuat biaya produksi lebih mahal. Klor ini sendiri diakibatkan plastik vinil yang ikut tercampur pada sampah organik. Sehingga pada pembuatan abu insenarasi, palstik vinil ikut terurai menjadi klor. Klor ini sendiri sangat berpengaruh pada penurunan kekuatan konkrit ekosemen bila tidak dipisahkan. Sehingga pemisahan plastik dari sampah organic secara seksama menjadi kunci utama pada produksi ekosemen ini.
Kualitas Ekosemen
Hingga saat ini ada dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klor) yaitu tipe biasa dan Tipe Rapid Hardening. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas sama baiknya dengan semen portland biasa. Tipe ekosemen ini digunakan sebagai ready mixed concrete. Sedangkan ekosemen tipe Fast Hardening memiliki kekuatan konkrit dan pengerasan yang lebih cepat dibanding semen portland tipe high-early strenght (lihat Fig.2). Ekosemen tipe ini digunakan pada blok arsitektur, bahan genteng, pemecah ombak, dll. Ekosemen ini telah melewati proses JIS (Japanese Indusrial Standard).
Manfaat Ekosemen
Dengan adanya pengubahan sampah menjadi semen, menambah alternatif pengolahan sampah yang lebih bernilai ekonomis, dan biaya pengolahan sampah di Jepang menjadi lebih murah. Bila sebelumnya 40,000 yen/ton (pengolahan sampah konvensional) menjadi 39,000 yen/ton (pengolahan sampah hingga menjadi semen).
Selain itu, teknologi ekosemen sangatlah ramah akan lingkungan. Pada pembuatan ekosemen, sebagian CaO diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur (CaCO2), yang selama ini sumber polusi gas CO2. Tak salah, jika kemudian teknologi ekosemen mendapat penghargaan dari menteri lingkungan Jepang atas peranannya mencegah pemanasan global.
Peluang di Indonesia
Indonesia belum bisa lepas dari masalah sampah. Mulai dari penolakan warga masyarakat sekitar TPA akibat kepulan asap dan bau yang ditimbulan pengolahan sampah saat ini hingga kejadian yang tidak pernah dilupakan, tragedi leuwih gajah yang merenggut 24 nyawa tak bersalah.
Sudah banyak upaya yang dilakukan, termasuk dengan mengubahnya menjadi sumber energi (metan) namun akibat kurangnya prospek dari segi ekonomi, akhirnya perkembangannya masih jalan ditempat. Dengan berhasilnya Jepang, mengolah sampah menjadi semen, tentu menjadi peluang sangat besar untuk dikembangkan di Indonesia. Di Jakarta saja sampah yang dihasilkan oleh warganya mencapai 6000 ton lebih/hari. Selain itu secara prinsip, pembuatan ekosemen hampir sama dengan pembuatan semen biasa, sehingga jika bisa dilakukan kerja sama dengan pihak industri semen, maka akan jadi kerjasama yang menguntungkan baik pihak pemerintah maupun pihak industri. Dari pihak pemerintah penanganan sampah bisa teratasi dan dari pihak industri mampu mengurangi penggunaan limestone (26 %).
Namun yang terpenting adalah kemauan pemerintah, khususnya pemerintah kota/daerah, untuk mengelola sampah dengan baik dan memulai untuk mencoba memisahkan sampah antara sampah organik, anorganik, botol dan kaleng menjadi kebudayaan bangsa Indonesia secara luas. Sehingga peluang pemanfaatan sampah menjadi semen atau produk yang lain bisa oleh pihak industri bisa lebih ekonomis.
Sumber
1. T. Shimoda, S. Yokoyama, Ecocement—a new Portland cement to solve municipal and industrial waste problems, Proc. of International Congress on Creating with Concrete, Dundee, 1999, pp. 17– 30.
2. www.taiheiyo-cement.co.jp
3. www.ichiharaeco.co.jp
4. www.pmij.org
5. www.majari.blogspot.com
6. www.jsa.co.jp
Sejarah Semen
Semen berasal dari kata caementum yang berarti bahan perekat yang mampu mempersatukan atau mengikat bahan – bahan padat menjadi satu kesatuan yang kokoh atau suatu produk yang mempunyai fungsi sebagai bahan perekat antara dua atau lebih sehingga menjadi suatu bagian yang kompak atau dalam pengertian yang luas adalah material plastis yang memberikan sifat rekat antara batuan – batuan konstruksi bangunan.
Semen pada awalnya dikenal di mesir tahun 500 SM pada pembuatan piramida, yaitu sebagai pengisi ruang kosong di antara celah – celah tumpukan batu. Semen yang dibuat bangsa mesir merupakan kalsinasi gypsum yang tidak murni, sedang kalsinasi batu kapur mulai di gunakan pada zaman romawi. Kemudian bangsa yunani membuat semen dengan cara mengambil tanah vulkanik (Vulcanic Tuff) yang berasal dari pulau santoris yang kemudian di kenal dengan Santoris Cement. Bangsa romawi menggunakan semen yang di ambil dari material vukanik yang ada di pegunungan Vesuvius di lembah napples yang kemudian di kenal dengan nama pozzulona cement, yang di ambil dari sebuah nama kota di Italia yaitu pozzoula.
Penemuan bangsa romawi dan yunani ini mengalami perkembangan lebih lanjut mengenai komposisi bahan dan cara pencampurannya, sehingga diperoleh Mortar yang lebih baik. Pada abad pertengahan, kualitas mortar mengalami penurunan yang disebabkan oleh pembakaran limestone yang kurang sempurna., dengan tidak adanya tanah vulkanik.
Pada tahun 1756 jhon smeaton seorang sarjana inggris berhasil melakukan penyelidikan terhadap batu kapur dengan pengujian ketahanan air. Dari hasil percobaannya di simpulkan bahwa batu kapur lunak yang tidak murni dan mengandung tanah liat merupakan bahan pembuat semen hidrolis yang baik. Batu kapur yang dimaksud tersebut adalah kapur hidrolis (hydrolic lime). Kemudian oleh vicat ditemukan bahwa sifat hidrolis akan bertambah baik jika ditambahkan juga silica atau tanah liat yang mengandung alumina dan silica. Akhirnya vicat membuat kapur hidrolis dengan cara pencampuran tanah liat (clay) dengan batu kapur (limestone) pada perbandingan tertentu, kemudian campuran tersebut dibakar (dikenal dengan Artifical lime twice kilned).
Pada tahun 1811, James Frost mulai membuat semen yang pertama kali dengan menggunakan cara seperti vicat yaitu dengan mencampurkan 2 bagian kapur dan satu bagian tanah liat. Hasilnya disebut Frost’s Cement. Pada tahun 1812 prosedur tersebut diperbaiki dengan menggunakan campuran batu kapur yang mengandung tanah liat dan ditambahkan tanah Argillaceus (mengandung 9 – 40% silica). Semen yang dihasilkan disebut British Cement.
Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara membakar campuran batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadin yang merupakan orang inggrispada tahun 1824 mencoba membuat semen dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat yang telah dihaluskan, digiling, dan dibakar menjadi lelehan dalam tungku, sehingga terjadi penguraian batu kapur (CaCO3) menjadi batu tohor (CaO) dan karbon dioksida (CO2). Batuan kapur tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa – senyawa lain membentuk klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal dengan Portland. Colesium, Menara Babilonia, Piramida, Candi Borobudur, merupakan contoh dari penggunan “Semen Klasik” ini.
Wah… wah… ternyata orang dulu juga pandai – pandai yah,… Namun, ke depannya penggunaan semen sebagai salah satu unsur penting dalam pembuatan beton ini akan lebih maju lagi,….
Sumber : Walter H. Duda 1976,
Tugas Akhir MK Proses Industri Kimia II, Teknik Kimia UNTIRTA, Apriyadi Firdaus, Cilegon 2007.
Dan yang jelas tulisan ini saya ambil dari blog sapta harryadi
Semen pada awalnya dikenal di mesir tahun 500 SM pada pembuatan piramida, yaitu sebagai pengisi ruang kosong di antara celah – celah tumpukan batu. Semen yang dibuat bangsa mesir merupakan kalsinasi gypsum yang tidak murni, sedang kalsinasi batu kapur mulai di gunakan pada zaman romawi. Kemudian bangsa yunani membuat semen dengan cara mengambil tanah vulkanik (Vulcanic Tuff) yang berasal dari pulau santoris yang kemudian di kenal dengan Santoris Cement. Bangsa romawi menggunakan semen yang di ambil dari material vukanik yang ada di pegunungan Vesuvius di lembah napples yang kemudian di kenal dengan nama pozzulona cement, yang di ambil dari sebuah nama kota di Italia yaitu pozzoula.
Penemuan bangsa romawi dan yunani ini mengalami perkembangan lebih lanjut mengenai komposisi bahan dan cara pencampurannya, sehingga diperoleh Mortar yang lebih baik. Pada abad pertengahan, kualitas mortar mengalami penurunan yang disebabkan oleh pembakaran limestone yang kurang sempurna., dengan tidak adanya tanah vulkanik.
Pada tahun 1756 jhon smeaton seorang sarjana inggris berhasil melakukan penyelidikan terhadap batu kapur dengan pengujian ketahanan air. Dari hasil percobaannya di simpulkan bahwa batu kapur lunak yang tidak murni dan mengandung tanah liat merupakan bahan pembuat semen hidrolis yang baik. Batu kapur yang dimaksud tersebut adalah kapur hidrolis (hydrolic lime). Kemudian oleh vicat ditemukan bahwa sifat hidrolis akan bertambah baik jika ditambahkan juga silica atau tanah liat yang mengandung alumina dan silica. Akhirnya vicat membuat kapur hidrolis dengan cara pencampuran tanah liat (clay) dengan batu kapur (limestone) pada perbandingan tertentu, kemudian campuran tersebut dibakar (dikenal dengan Artifical lime twice kilned).
Pada tahun 1811, James Frost mulai membuat semen yang pertama kali dengan menggunakan cara seperti vicat yaitu dengan mencampurkan 2 bagian kapur dan satu bagian tanah liat. Hasilnya disebut Frost’s Cement. Pada tahun 1812 prosedur tersebut diperbaiki dengan menggunakan campuran batu kapur yang mengandung tanah liat dan ditambahkan tanah Argillaceus (mengandung 9 – 40% silica). Semen yang dihasilkan disebut British Cement.
Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara membakar campuran batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadin yang merupakan orang inggrispada tahun 1824 mencoba membuat semen dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat yang telah dihaluskan, digiling, dan dibakar menjadi lelehan dalam tungku, sehingga terjadi penguraian batu kapur (CaCO3) menjadi batu tohor (CaO) dan karbon dioksida (CO2). Batuan kapur tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa – senyawa lain membentuk klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal dengan Portland. Colesium, Menara Babilonia, Piramida, Candi Borobudur, merupakan contoh dari penggunan “Semen Klasik” ini.
Wah… wah… ternyata orang dulu juga pandai – pandai yah,… Namun, ke depannya penggunaan semen sebagai salah satu unsur penting dalam pembuatan beton ini akan lebih maju lagi,….
Sumber : Walter H. Duda 1976,
Tugas Akhir MK Proses Industri Kimia II, Teknik Kimia UNTIRTA, Apriyadi Firdaus, Cilegon 2007.
Dan yang jelas tulisan ini saya ambil dari blog sapta harryadi
komposit
KOMPOSIT
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik - matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber).
Sekarang, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama:
1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)
Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) – Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.
Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) – ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) – digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida
Komposit Matrik Polimer
Sistem resin seperti epoksi dan poliester mempunyai batasan penggunaan dalam manufaktur strukturnya, dikarenakan sifat-sifat mekanik tidak terlalu tinggi dibandingkan sebagai contoh sebagian besar logam. Bagaimanapun, bahan tersebut mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, sebagian besar khususnya kemampuan untuk dibentuk dengan mudah kedalam bentuk yang rumit.
Bahan seperti kaca, aramid dan boron mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang luar biasa tinggi tetapi dalam ‘bentuk padat’ sifat-sifat ini tidak muncul. Hal ini berkenaan dengan kenyataan ketika ditegangkan, serabut retak permukaan setiap bahan menjadi retak dan gagal dibawah titik tegangan patah teoritisnya. Untuk mengatasi permasalahan ini, bahan diproduksi dalam bentuk serat, sehingga, meskipun dengan jumlah serabut retak yang terjadi sama, serabut retak tersebut terbatasi dalam sejumlah kecil serat dengan memperlihatkan sisa kekuatan teoritis bahan. Oleh karena itu seikat serat akan mencerminkan lebih akurat kinerja optimum bahan. Bagaimanapun juga satu serat dapat hanya memperlihatkan sifat-sifat kekuatan tarik sesuai panjang serat, seperti halnya serat dalam suatu tali.
Jika sistem resin dikombinasikan dengan serat penguat seperti kaca, karbon dan aramid, sifat-sifat yang luarbiasa dapat diperoleh. Matrik resin menyebarkan beban yang dikenakan terhadap komposit antara setiap individu serat dan juga melindungi serat dari kerusakan karena abrasi dan benturan. Kekuatan dan kekakuan yang tinggi, memudahkan pencetakan bentuk yang rumit, ketahanan terhadap lingkungan yang tinggi dengan berat jenis rendah, membuat kesimpulan komposite lebih superior terhadap logam dalam banyak aplikasi.
Bila Komposit Matrik Polimer mengabungkan sistem resin dan serat penguat, sifat-sifat yang dihasilkan bahan komposit akan memadukan beberapa hal sifat-sifat yang dimiliki oleh resin dan yang dimiliki oleh serat.
Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh:
1. Sifat-sifat serat
2. Sifat-sifat resin
3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction)
4. Geometri dan orientasi serat pada komposit
Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit yang dihasilkan, dan juga proses manufaktur yang digunakan biadanya merupakan bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.
Pembebanan
Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur harus menahannya: tarik, tekan, geser/lintang dan lentur
Tarik
Gambar dibawah memperlihatkan beban tarik yang diterapkan pada suatu komposit. Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan dan kekuatan tarik dari serat penguat, dimana jauh lebih tinggi dibandingkan dengan resinnya.
Tekan
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dibawah beban tekan. Disini sifat daya rekat dan kekakuan dari sistem resin adalah penting, sebagaimana resin menjaga serat sebagai kolom lurus dan menjaganya dari tekukan (buckling)
Geser/Lintang
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dikenakan beban geser. Beban ini mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Dibawah beban geser resin memainkan peranan utama, memindahkan tegangan melintang komposit. Untuk membuat komposit tahan terhadap beban geser, unsur resin harus tidak hanya mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat.
Lenturan
Beban lentursebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan dan geser. Ketika beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser.
Sistem-sistem Resin
Apapun sistem resin yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut:
1. Sifat-sifat mekanis yang bagus
2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus
3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus
4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus
Sifat-sifat Mekanis Sistem Resin
Gambar dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem resin ideal. Kurva untuk resin menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa resin pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.
Seharusnya dicatat dimana ketika suatu komposit di bebani tarik, untuk mencapai sifat-sifat mekanis yang optimal dari komponen serat, resin harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar dibawah ini memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan resin dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.
Sifat-sifat Daya rekat Sistem Resin
Daya rekat yang tinggi antara resin dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis sistem resin. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan resin ketika ditegangkan.
Sifat Ketangguhan Sistem Resin
Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak, tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem resin menyediakan beberapa indikasi ketangguhan bahan. Sistem resin dengan regangan terhadap kegagalan yang rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah terjadi.
Sifat terhadap Lingkungan Sistem Resin
Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-sama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah sifat yang paling esensi untuk apapun jenis sistem resin. Sifat-sifat ini secara khusus penting untuk penggunaan pada lingkungan laut
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik - matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber).
Sekarang, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama:
1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)
Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) – Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.
Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) – ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) – digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida
Komposit Matrik Polimer
Sistem resin seperti epoksi dan poliester mempunyai batasan penggunaan dalam manufaktur strukturnya, dikarenakan sifat-sifat mekanik tidak terlalu tinggi dibandingkan sebagai contoh sebagian besar logam. Bagaimanapun, bahan tersebut mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, sebagian besar khususnya kemampuan untuk dibentuk dengan mudah kedalam bentuk yang rumit.
Bahan seperti kaca, aramid dan boron mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang luar biasa tinggi tetapi dalam ‘bentuk padat’ sifat-sifat ini tidak muncul. Hal ini berkenaan dengan kenyataan ketika ditegangkan, serabut retak permukaan setiap bahan menjadi retak dan gagal dibawah titik tegangan patah teoritisnya. Untuk mengatasi permasalahan ini, bahan diproduksi dalam bentuk serat, sehingga, meskipun dengan jumlah serabut retak yang terjadi sama, serabut retak tersebut terbatasi dalam sejumlah kecil serat dengan memperlihatkan sisa kekuatan teoritis bahan. Oleh karena itu seikat serat akan mencerminkan lebih akurat kinerja optimum bahan. Bagaimanapun juga satu serat dapat hanya memperlihatkan sifat-sifat kekuatan tarik sesuai panjang serat, seperti halnya serat dalam suatu tali.
Jika sistem resin dikombinasikan dengan serat penguat seperti kaca, karbon dan aramid, sifat-sifat yang luarbiasa dapat diperoleh. Matrik resin menyebarkan beban yang dikenakan terhadap komposit antara setiap individu serat dan juga melindungi serat dari kerusakan karena abrasi dan benturan. Kekuatan dan kekakuan yang tinggi, memudahkan pencetakan bentuk yang rumit, ketahanan terhadap lingkungan yang tinggi dengan berat jenis rendah, membuat kesimpulan komposite lebih superior terhadap logam dalam banyak aplikasi.
Bila Komposit Matrik Polimer mengabungkan sistem resin dan serat penguat, sifat-sifat yang dihasilkan bahan komposit akan memadukan beberapa hal sifat-sifat yang dimiliki oleh resin dan yang dimiliki oleh serat.
Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh:
1. Sifat-sifat serat
2. Sifat-sifat resin
3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction)
4. Geometri dan orientasi serat pada komposit
Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit yang dihasilkan, dan juga proses manufaktur yang digunakan biadanya merupakan bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.
Pembebanan
Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur harus menahannya: tarik, tekan, geser/lintang dan lentur
Tarik
Gambar dibawah memperlihatkan beban tarik yang diterapkan pada suatu komposit. Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan dan kekuatan tarik dari serat penguat, dimana jauh lebih tinggi dibandingkan dengan resinnya.
Tekan
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dibawah beban tekan. Disini sifat daya rekat dan kekakuan dari sistem resin adalah penting, sebagaimana resin menjaga serat sebagai kolom lurus dan menjaganya dari tekukan (buckling)
Geser/Lintang
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dikenakan beban geser. Beban ini mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Dibawah beban geser resin memainkan peranan utama, memindahkan tegangan melintang komposit. Untuk membuat komposit tahan terhadap beban geser, unsur resin harus tidak hanya mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat.
Lenturan
Beban lentursebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan dan geser. Ketika beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser.
Sistem-sistem Resin
Apapun sistem resin yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut:
1. Sifat-sifat mekanis yang bagus
2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus
3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus
4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus
Sifat-sifat Mekanis Sistem Resin
Gambar dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem resin ideal. Kurva untuk resin menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa resin pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.
Seharusnya dicatat dimana ketika suatu komposit di bebani tarik, untuk mencapai sifat-sifat mekanis yang optimal dari komponen serat, resin harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar dibawah ini memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan resin dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.
Sifat-sifat Daya rekat Sistem Resin
Daya rekat yang tinggi antara resin dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis sistem resin. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan resin ketika ditegangkan.
Sifat Ketangguhan Sistem Resin
Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak, tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem resin menyediakan beberapa indikasi ketangguhan bahan. Sistem resin dengan regangan terhadap kegagalan yang rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah terjadi.
Sifat terhadap Lingkungan Sistem Resin
Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-sama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah sifat yang paling esensi untuk apapun jenis sistem resin. Sifat-sifat ini secara khusus penting untuk penggunaan pada lingkungan laut
BETON
Selamat buat adekku… dek Dhora dan Nila, adik kelas di SMA I PONOROGO yang mendapatkan medali emas dalam Indonesian Science Project Olympiad 2010. mereka berhasil membuat beton bangunan yang kuat, ringan, dan bernilai ekonomis tinggi. Salut buat mereka. Tiga tahun sekolah di SMA N I Ponorogo, dahulu hanya ada 1 anak yang bisa jebol medali perak dalam ajang olimpiade internasional. Tahun ini alhamdulillah bisa dua anak ya meskipun mereka berkelompok.
Sebagai mahasiswa Kimia, kita harus tahu dan kenal dengan beton. Meskipun nantinya yang banyak menggunakan adalah anak-anak teknik sipil.
BETON
Beton akan awet/tahan lama bila mempunyai ketahanan terhadap pengaruh cuaca, zat-zat kimia dalam air, pengaruh reaksi kimia yang terjadi dalam betonnya sendiri, keausan (abrasi) dan berkemampuan menahan beban.
Beton akan jauh lebih awet bila kedap air atau permeabilitasnya rendah, air di permukaan beton tidak tembus ke dalam sehingga tidak terjadi reaksi kimia di dalam beton karena zat kimia lebih reaktif bila terjadi larutan.
Selain beberapa faktor lain sifat kedap air dari beton ditentukan mutu mortar/semen, karena secara langsung menentukan kepadatan atau porositas beton, bila beton mempunyai volume mortar yang cukup mudah dikerjakan, waktu digetar untuk pemadatan memberi respon baik dan menutup permukaan cetakan sampai merata.
Bila kekurangan mortar, beton akan kaku/sukar dikerjakan dan mudah terjadi segregasi, sedang bila berlebihan maka beton terlalu plastis/sticky akan memperbesar resiko susut dan terjadi retak plastis.
Agregat halus atau disebut pasir sangat berperanan menentukan mudahnya pengerjaan (workability), kekuatan (strength) dan tingkat keawetan beton (durability), karenanya mutu pasir perlu dikendalikan agar dihasilkan beton yang lebih seragam.
Pasir sebagai pembentuk mortar bersama dengan semen dan air, yang berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu-kesatuan yang kompak dan kuat sedangkan baik-tidaknya ikatan ini tergantung dari mutu dan kekuatan mortarnya.
Butiran halus pada pasir sangat diperlukan untuk mengendalikan workability dan menghasilkan kepadatan maksimal, bila butiran halus kurang dari 5% dan pasir kasar 10-15% dicampur dengan agregat kasar (kerikil/batu pecah) maka tidak tercapai beton yang padat dan kedap air, kekuatan dan keawetan berkurang, beton kaku, timbul bleeding dan segregasi.
Faktor yang menentukan mutu beton dan masing-masing faktor saling mempengaruhi yaitu mutu dan sifat bahan dasar, susunan campuran bahan, cara pelaksanaan, teknik pengerjaan dan cara perawatan, sedangkan pengaruh pasir terhadap kekuatan dan keawetan beton dapat dilihat pada dua segi yaitu:
• Peranan pasir sebagai pembentuk mortar (mortar berperanan sangat penting dan mempunyai fungsi sebagai pengendali workability, pemberi daya rekat dan kekuatan, pengendali keawetan beton)
• Pengaruh pasir terhadap mutu mortar dan beton yaitu agar mortar berfungsi seperti di atas maka susunan campuran mortar dan beton dihitung dengan cermat serta mempertimbangkan susunan besar butir (grading), kadar semen dan faktor air semen (butiran semen portland sangat kecil dengan luas permukaan spesifik antara 280-360 m3/kg dicampur air terjadi reaksi hidrasi maka terbentuk gel semen yang akan menutupi dan mengisi celah permukaan agregat dalam beton, makin lama reaksi berjalan pada suhu yang sesuai makin banyak gel semen terbentuk yang berpori- pori sangat kecil dan selalu terisi air yang menjaga kestabilan struktur gel dalam pasta semen).
BETON RINGAN
Teknologi material bahan bangunan berkembang terus, salah satunya beton ringan aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga (Autoclaved Aerated Concrete/ AAC). Sebutan lainnya Autoclaved Concrete, Cellular Concrete, Porous Concrete, di Inggris disebut Aircrete and Thermalite.
Beton ringan AAC ini pertama kali dikembangkan di Swedia pada tahun 1923 sebagai alternatif material bangunan untuk mengurangi penggundulan hutan. Beton ringan AAC ini kemudian dikembangkan lagi oleh Joseph Hebel di Jerman di tahun 1943. Hasilnya, beton ringan aerasi ini dianggap sempurna, termasuk material bangunan yang ramah lingkungan, karena dibuat dari sumber daya alam yang berlimpah. Sifatnya kuat, tahan lama, mudah dibentuk, efisien, dan berdaya guna tinggi. Di Indonesia sendiri beton ringan mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT Hebel Indonesia di Karawang Timur, Jawa Barat.
Pembuatan beton ringan ini pada prinsipnya membuat rongga udara di dalam beton. Ada tiga macam cara membuat beton aerasi, yaitu :
• Yang paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat/campuran isian beton ringan. Agregat itu bisa berupa batu apung, stereofoam, batu alwa, atau abu terbang yang dijadikan batu.
• Menghilangkan agregat halus (agregat halusnya disaring, contohnya debu/abu terbangnya dibersihkan).
• Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. Cara ketiga ini terbagi lagi menjadi secara mekanis dan secara kimiawi.
Proses pembuatan beton ringan atau Autoclaved Aerated Concrete secara kimiawi kini lebih sering digunakan. Sebelum beton diproses secara aerasi dan dikeringkan secara autoclave, dibuat dulu adonan beton ringan ini. Adonannya terdiri dari pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta sebagai bahan pengembang (pengisi udara secara kimiawi). Setelah adonan tercampur sempurna, nantinya akan mengembang selama 7-8 jam. Alumunium pasta yang digunakan dalam adonan tadi, selain berfungsi sebagai pengembang ia berperan dalam mempengaruhi kekerasan beton. Volume aluminium pasta ini berkisar 5-8 persen dari adonan yang dibuat, tergantung kepadatan yang diinginkan. Adonan beton aerasi ini lantas dipotong sesuai ukuran.
Adonan beton aerasi yang masih mentah ini, kemudian dimasukkan ke autoclave chamber atau diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi. Suhu di dalam autoclave chamber sekitar 183 derajat celsius. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau pematangan. Kenapa tidak dijemur saja? Kalau adonan ini dijemur di bawah terik matahari hasilnya kurang maksimal karena tidak bisa stabil dan merata hasil kekeringannya.
Rongga Udara Dari Reaksi Kimia
Saat pencampuran pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta ini terjadi reaksi kimia. Bubuk alumunium bereaksi dengan kalsium hidroksida yang ada di dalam pasir kwarsa dan air sehingga membentuk hidrogen. Gas hidrogen ini membentuk gelembung-gelembung udara di dalam campuran beton tadi. Gelembung-gelembung udara ini menjadikan volumenya menjadi dua kali lebih besar dari volume semula. Di akhir proses pengembangan atau pembusaan, hidrogen akan terlepas ke atmosfir dan langsung digantikan oleh udara. Nah, rongga-rongga udara yang terbentuk ini yang membuat beton ini menjadi ringan.
Meskipun hidrogennya hilang, tekstur beton tetap padat tetapi lembut. Sehingga mudah dibentuk balok, atau palang sesuai kebutuhan. Untuk membentuknya adonan cukup dipotong dengan kawat sesuai ukuran yang diinginkan. Selanjutnya, dimasukkan ke dalam autoclave chamber selama 12 jam. Selama proses pengerasan ini berlangsung, saat temperatur mencapai 190 derajat celsius, dan tekanannya mencapai 12 bar atau 174 psi, pasir kwarsa bereaksi dengan kalsium hidroksida menjadi kalsium hidrat silika. Pada proses ini menentukan kekuatan atau kekerasan beton aerasi.
Setelah keluar dari autoclave chamber, beton ringan aerasi ini sudah siap digunakan sebagai konstruksi bangunan. Jika ditimbang beton ringan aerasi yang sudah jadi ini 80 persen bobotnya adalah udara. Meskipun berupa rongga udara, beton ringan aerasi dapat menahan beban hingga 1200 psi.
Satu Adonan Bisa Apa Saja
Dengan kehadiran AAC menciptakan sistem membangun yang menyeluruh dan lengkap. Singkatnya sebuah gedung atau rumah dari pondasi hingga ke atap cukup satu material saja yaitu beton AAC. Hal ini tak lepas dari keserbabisaan material ini yang mudah dibentuk.
Produk AAC bisa berupa batu bata beton, panel dinding, lintel (balok beton), panel lantai, atap, serta kusen atau ambang pintu dan jendela. Beberapa produk ada yang diperkuat lagi dengan ditanamkan besi beton di dalamnya. Salah satu contoh untuk panel dinding atau panel lantai.
Dengan memanfaatkan semua produk AAC ini dapat membuat struktur bangunan sekaligus. AAC mempermudah proses konstruksi, membangun rumah atau gedung seperti bermain LEGO (permainan menyusun balok kubus) saja.
Ukuran beton ringan aerasi ini sangat akurat, sehingga meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai. Misalnya untuk membentuk dinding rumah, pada sudut dinding ini sisi-sisi batu bata beton bisa saling mengisi mengikuti pola geometri tertentu, tak perlu memotong atau tiang cor untuk pengikat dinding. Untuk pemasangan panel dinding atau panel atap ada plat besi yang dirancang untuk mengikatnya dengan paku.
Beton AAC tak sekuat beton konvensional. Perbandingannya hanya 1/6 dari kekuatan beton konvensional, sehingga perlu perlakuan khusus untuk digantungi benda yang cukup berat misalnya wastafel, lemari atau blok kitchen set. Dengan menggunakan paku jenis tertentu benda-benda yang cukup berat tadi tetap dapat kokoh tergantung. Beton AAC dijamin tidak ambrol.
Batu bata beton AAC ini perlu perekat semen. Bisa dengan semen biasa, tetapi untuk hasil yang maksimal ada semen khusus yang memiliki daya rekat yang lebih tinggi, contohnya Prime Mortar. Hanya perlu sedikit semen untuk merekatkan. Cukup 2-3 mm saja. Untuk hasil akhirnya dinding dilapisi lagi dengan plester semen tipis.
Kelebihan AAC:
1. Balok AAC mudah dibentuk. Dengan cepat dan akurat dipotong atau dibentuk untuk memenuhi tuntutan dekorasi gedung. Alatnya cukup menggunakan alat pertukangan kayu.
2. Karena ukurannya yang akurat tetapi mudah dibentuk, meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai.
3. AAC mempermudah proses konstruksi. Untuk membangun sebuah gedung dapat diminimalisir produk yang akan digunakan. Misalnya tidak perlu batu atau kerikil untuk mengisi lantai beton.
4. Bobotnya yang ringan mengurangi biaya transportasi. Apalagi pabrik AAC dibangun sedekat mungkin dengan konsumennya.
5. Karena ringan, tukang bangunan tidak cepat lelah. Cepat dalam pengerjaan.
6. Semennya khusus cukup 3 mm saja.
7. mengurangi biaya struktur besi sloff atau penguat.
8. mengurangi biaya penguat atau pondasi
9. waktu pembangunan lebih pendek.
10. tukang yang mengerjakan lebih sedikit
11. sehingga secara keseluruhan bisa lebih murah dan efisien
12. Tahan panas dan api, karena berat jenisnya rendah.
13. Kedap suara
14. Tahan lama kurang lebih sama tahan lamanya dengan beton konvensional
15. Kuat tetapi ringan, karena tidak sekuat beton. Perlu perlakuan khusus. dibebani AC menggunakan fisher FTP, Wastafel fisher plug FX6/8, panel dinding fisher sistem injeksi.
16. Anti jamur
17. Tahan gempa
18. Anti serangga
19. Biaya perawatan yang sedikit, bangunan tak terlalu banyak mengalami perubahan atau renovasi hingga 20 tahun.
20. Nyaman
21. Aman, karena tidak mengalami rapuh, bengkok, berkarat, korosi.
Perawatan:
1. 70% AAC berpori tetapi masing-masing pori independen sehingga tidak menyerap air
2. Tetap harus diplester
SUMBER:
Isma Rosdianti UG Student Journalism
Sebagai mahasiswa Kimia, kita harus tahu dan kenal dengan beton. Meskipun nantinya yang banyak menggunakan adalah anak-anak teknik sipil.
BETON
Beton akan awet/tahan lama bila mempunyai ketahanan terhadap pengaruh cuaca, zat-zat kimia dalam air, pengaruh reaksi kimia yang terjadi dalam betonnya sendiri, keausan (abrasi) dan berkemampuan menahan beban.
Beton akan jauh lebih awet bila kedap air atau permeabilitasnya rendah, air di permukaan beton tidak tembus ke dalam sehingga tidak terjadi reaksi kimia di dalam beton karena zat kimia lebih reaktif bila terjadi larutan.
Selain beberapa faktor lain sifat kedap air dari beton ditentukan mutu mortar/semen, karena secara langsung menentukan kepadatan atau porositas beton, bila beton mempunyai volume mortar yang cukup mudah dikerjakan, waktu digetar untuk pemadatan memberi respon baik dan menutup permukaan cetakan sampai merata.
Bila kekurangan mortar, beton akan kaku/sukar dikerjakan dan mudah terjadi segregasi, sedang bila berlebihan maka beton terlalu plastis/sticky akan memperbesar resiko susut dan terjadi retak plastis.
Agregat halus atau disebut pasir sangat berperanan menentukan mudahnya pengerjaan (workability), kekuatan (strength) dan tingkat keawetan beton (durability), karenanya mutu pasir perlu dikendalikan agar dihasilkan beton yang lebih seragam.
Pasir sebagai pembentuk mortar bersama dengan semen dan air, yang berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu-kesatuan yang kompak dan kuat sedangkan baik-tidaknya ikatan ini tergantung dari mutu dan kekuatan mortarnya.
Butiran halus pada pasir sangat diperlukan untuk mengendalikan workability dan menghasilkan kepadatan maksimal, bila butiran halus kurang dari 5% dan pasir kasar 10-15% dicampur dengan agregat kasar (kerikil/batu pecah) maka tidak tercapai beton yang padat dan kedap air, kekuatan dan keawetan berkurang, beton kaku, timbul bleeding dan segregasi.
Faktor yang menentukan mutu beton dan masing-masing faktor saling mempengaruhi yaitu mutu dan sifat bahan dasar, susunan campuran bahan, cara pelaksanaan, teknik pengerjaan dan cara perawatan, sedangkan pengaruh pasir terhadap kekuatan dan keawetan beton dapat dilihat pada dua segi yaitu:
• Peranan pasir sebagai pembentuk mortar (mortar berperanan sangat penting dan mempunyai fungsi sebagai pengendali workability, pemberi daya rekat dan kekuatan, pengendali keawetan beton)
• Pengaruh pasir terhadap mutu mortar dan beton yaitu agar mortar berfungsi seperti di atas maka susunan campuran mortar dan beton dihitung dengan cermat serta mempertimbangkan susunan besar butir (grading), kadar semen dan faktor air semen (butiran semen portland sangat kecil dengan luas permukaan spesifik antara 280-360 m3/kg dicampur air terjadi reaksi hidrasi maka terbentuk gel semen yang akan menutupi dan mengisi celah permukaan agregat dalam beton, makin lama reaksi berjalan pada suhu yang sesuai makin banyak gel semen terbentuk yang berpori- pori sangat kecil dan selalu terisi air yang menjaga kestabilan struktur gel dalam pasta semen).
BETON RINGAN
Teknologi material bahan bangunan berkembang terus, salah satunya beton ringan aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga (Autoclaved Aerated Concrete/ AAC). Sebutan lainnya Autoclaved Concrete, Cellular Concrete, Porous Concrete, di Inggris disebut Aircrete and Thermalite.
Beton ringan AAC ini pertama kali dikembangkan di Swedia pada tahun 1923 sebagai alternatif material bangunan untuk mengurangi penggundulan hutan. Beton ringan AAC ini kemudian dikembangkan lagi oleh Joseph Hebel di Jerman di tahun 1943. Hasilnya, beton ringan aerasi ini dianggap sempurna, termasuk material bangunan yang ramah lingkungan, karena dibuat dari sumber daya alam yang berlimpah. Sifatnya kuat, tahan lama, mudah dibentuk, efisien, dan berdaya guna tinggi. Di Indonesia sendiri beton ringan mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT Hebel Indonesia di Karawang Timur, Jawa Barat.
Pembuatan beton ringan ini pada prinsipnya membuat rongga udara di dalam beton. Ada tiga macam cara membuat beton aerasi, yaitu :
• Yang paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat/campuran isian beton ringan. Agregat itu bisa berupa batu apung, stereofoam, batu alwa, atau abu terbang yang dijadikan batu.
• Menghilangkan agregat halus (agregat halusnya disaring, contohnya debu/abu terbangnya dibersihkan).
• Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. Cara ketiga ini terbagi lagi menjadi secara mekanis dan secara kimiawi.
Proses pembuatan beton ringan atau Autoclaved Aerated Concrete secara kimiawi kini lebih sering digunakan. Sebelum beton diproses secara aerasi dan dikeringkan secara autoclave, dibuat dulu adonan beton ringan ini. Adonannya terdiri dari pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta sebagai bahan pengembang (pengisi udara secara kimiawi). Setelah adonan tercampur sempurna, nantinya akan mengembang selama 7-8 jam. Alumunium pasta yang digunakan dalam adonan tadi, selain berfungsi sebagai pengembang ia berperan dalam mempengaruhi kekerasan beton. Volume aluminium pasta ini berkisar 5-8 persen dari adonan yang dibuat, tergantung kepadatan yang diinginkan. Adonan beton aerasi ini lantas dipotong sesuai ukuran.
Adonan beton aerasi yang masih mentah ini, kemudian dimasukkan ke autoclave chamber atau diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi. Suhu di dalam autoclave chamber sekitar 183 derajat celsius. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau pematangan. Kenapa tidak dijemur saja? Kalau adonan ini dijemur di bawah terik matahari hasilnya kurang maksimal karena tidak bisa stabil dan merata hasil kekeringannya.
Rongga Udara Dari Reaksi Kimia
Saat pencampuran pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta ini terjadi reaksi kimia. Bubuk alumunium bereaksi dengan kalsium hidroksida yang ada di dalam pasir kwarsa dan air sehingga membentuk hidrogen. Gas hidrogen ini membentuk gelembung-gelembung udara di dalam campuran beton tadi. Gelembung-gelembung udara ini menjadikan volumenya menjadi dua kali lebih besar dari volume semula. Di akhir proses pengembangan atau pembusaan, hidrogen akan terlepas ke atmosfir dan langsung digantikan oleh udara. Nah, rongga-rongga udara yang terbentuk ini yang membuat beton ini menjadi ringan.
Meskipun hidrogennya hilang, tekstur beton tetap padat tetapi lembut. Sehingga mudah dibentuk balok, atau palang sesuai kebutuhan. Untuk membentuknya adonan cukup dipotong dengan kawat sesuai ukuran yang diinginkan. Selanjutnya, dimasukkan ke dalam autoclave chamber selama 12 jam. Selama proses pengerasan ini berlangsung, saat temperatur mencapai 190 derajat celsius, dan tekanannya mencapai 12 bar atau 174 psi, pasir kwarsa bereaksi dengan kalsium hidroksida menjadi kalsium hidrat silika. Pada proses ini menentukan kekuatan atau kekerasan beton aerasi.
Setelah keluar dari autoclave chamber, beton ringan aerasi ini sudah siap digunakan sebagai konstruksi bangunan. Jika ditimbang beton ringan aerasi yang sudah jadi ini 80 persen bobotnya adalah udara. Meskipun berupa rongga udara, beton ringan aerasi dapat menahan beban hingga 1200 psi.
Satu Adonan Bisa Apa Saja
Dengan kehadiran AAC menciptakan sistem membangun yang menyeluruh dan lengkap. Singkatnya sebuah gedung atau rumah dari pondasi hingga ke atap cukup satu material saja yaitu beton AAC. Hal ini tak lepas dari keserbabisaan material ini yang mudah dibentuk.
Produk AAC bisa berupa batu bata beton, panel dinding, lintel (balok beton), panel lantai, atap, serta kusen atau ambang pintu dan jendela. Beberapa produk ada yang diperkuat lagi dengan ditanamkan besi beton di dalamnya. Salah satu contoh untuk panel dinding atau panel lantai.
Dengan memanfaatkan semua produk AAC ini dapat membuat struktur bangunan sekaligus. AAC mempermudah proses konstruksi, membangun rumah atau gedung seperti bermain LEGO (permainan menyusun balok kubus) saja.
Ukuran beton ringan aerasi ini sangat akurat, sehingga meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai. Misalnya untuk membentuk dinding rumah, pada sudut dinding ini sisi-sisi batu bata beton bisa saling mengisi mengikuti pola geometri tertentu, tak perlu memotong atau tiang cor untuk pengikat dinding. Untuk pemasangan panel dinding atau panel atap ada plat besi yang dirancang untuk mengikatnya dengan paku.
Beton AAC tak sekuat beton konvensional. Perbandingannya hanya 1/6 dari kekuatan beton konvensional, sehingga perlu perlakuan khusus untuk digantungi benda yang cukup berat misalnya wastafel, lemari atau blok kitchen set. Dengan menggunakan paku jenis tertentu benda-benda yang cukup berat tadi tetap dapat kokoh tergantung. Beton AAC dijamin tidak ambrol.
Batu bata beton AAC ini perlu perekat semen. Bisa dengan semen biasa, tetapi untuk hasil yang maksimal ada semen khusus yang memiliki daya rekat yang lebih tinggi, contohnya Prime Mortar. Hanya perlu sedikit semen untuk merekatkan. Cukup 2-3 mm saja. Untuk hasil akhirnya dinding dilapisi lagi dengan plester semen tipis.
Kelebihan AAC:
1. Balok AAC mudah dibentuk. Dengan cepat dan akurat dipotong atau dibentuk untuk memenuhi tuntutan dekorasi gedung. Alatnya cukup menggunakan alat pertukangan kayu.
2. Karena ukurannya yang akurat tetapi mudah dibentuk, meminimalkan sisa-sisa bahan bangunan yang tak terpakai.
3. AAC mempermudah proses konstruksi. Untuk membangun sebuah gedung dapat diminimalisir produk yang akan digunakan. Misalnya tidak perlu batu atau kerikil untuk mengisi lantai beton.
4. Bobotnya yang ringan mengurangi biaya transportasi. Apalagi pabrik AAC dibangun sedekat mungkin dengan konsumennya.
5. Karena ringan, tukang bangunan tidak cepat lelah. Cepat dalam pengerjaan.
6. Semennya khusus cukup 3 mm saja.
7. mengurangi biaya struktur besi sloff atau penguat.
8. mengurangi biaya penguat atau pondasi
9. waktu pembangunan lebih pendek.
10. tukang yang mengerjakan lebih sedikit
11. sehingga secara keseluruhan bisa lebih murah dan efisien
12. Tahan panas dan api, karena berat jenisnya rendah.
13. Kedap suara
14. Tahan lama kurang lebih sama tahan lamanya dengan beton konvensional
15. Kuat tetapi ringan, karena tidak sekuat beton. Perlu perlakuan khusus. dibebani AC menggunakan fisher FTP, Wastafel fisher plug FX6/8, panel dinding fisher sistem injeksi.
16. Anti jamur
17. Tahan gempa
18. Anti serangga
19. Biaya perawatan yang sedikit, bangunan tak terlalu banyak mengalami perubahan atau renovasi hingga 20 tahun.
20. Nyaman
21. Aman, karena tidak mengalami rapuh, bengkok, berkarat, korosi.
Perawatan:
1. 70% AAC berpori tetapi masing-masing pori independen sehingga tidak menyerap air
2. Tetap harus diplester
SUMBER:
Isma Rosdianti UG Student Journalism
Plastik Eksklusif
inilah beberapa plastik eksklusif
1) Starlite adalah komposit plastik tahan terhadap sinar laser dan mampu menahan sengatan suhu sampai 10.000oC, padahal tidak ada logam yang mampu bertahan pada suhu ini. Starlite telah diakui NATO untuk digunakan landasan pesawat induk. Sedangkan NASA akan memanfaatkan sebagai pelapis pesawat ulang-alik atau tangki roket pendorongnya. NASA juga melaku¬¬kan uji coba simulasi penggunaan Starlite dapat digunakan sebagai pelapis dinding bangunan reactor PLTN yang dapat menyebabkan semburan panas ribuan derajat. Komposit Starlite terbuat dari 21 jenis polimer, sejumlah ko-polimer keramik dan bahan aditif. Komposit biasanya merupakan campuran dua macam polimer, yaitu matriks dan serat. Bahan matriks biasanya dari jenis polyester, polyurethane atau epoxy. Sedang seratnya berupa serat karbon, atau Kevlar. Didalam pembuatan starlite dipergunakan kopolimer yang mampu mendorong polimer plastik itu membentuk sejumlah besar gugus radikal, kemudian gugus radikal itu yang membuat ikatan menjadi lebih kukuh dan tahan suhu tinggi.
2) Plastik Kynar (polyvinylidene difluoride, PVDF) dapat diguna¬kan sebagai membrane mikrofon TV yang setipis kertas, sensor debu satelit, sensor pengukur aliran darah, sensor tekanan ditempat peledakan nuklir bawah tanah, bahkan pembuat panel pembangkit tenaga listrik di dasar lautan. Plastik Kynar Piezo Film adalah plastik tahan cuaca, jernih bagai kristal, lentur bak kertas dan mampu mengindera nafas bayi maupun debu bintang berekor. Kynar adalah versi lebih canggih dibandingkan plastik Saran (Polyvinylidene dichlorida, PVDC). Kynar peka terhadap sinar infra merah yang dipancarkan tubuh manusia sehingga dapat dipakai sebagai sensor untuk mengetahui kedatangan seseorang. Kynar bila mendapat tekanan akan menghasilkan arus listrik, yang disebut gejala piezoelektrik. Lapisan PVDF di kepalan tangan dan telapak kaki, dapat dipakai untuk mengin¬dera kekuatan pukulan dan tendangan regu karate Olimpiade AS. Para pelatih sepak bola menggunakan PVDF sebagai sensor sederhana untuk mengukur kekuatan tendangan para pemainnya.
3) Bom plastik Semtex sudah dikenal di pelataran logistic militer sejak perang dunia II. Meskipun kekuatannya hanya 1/3 TNT (trinitrotoluene), namun dua kali dibandingkan kekuatan dinamit. Semtex merupakan campuran beberapa bahan eksplosif dan bahan baku plastik. Sifat semtex sebagai produk baru dari komposisi diatas, mempunyai sifat lebih jinak terhadap pengaruh panas maupun tekanan. Jenis lain dari bom plastik yang tidak mengandung unsur logam adalah C-4.
4) Helm tentara yang terbuat dari baja bisa digantikan dengan helm plastik yang disebut plastik Kevlar yang mampu tahan peluru. Komposit ini terbuat dari bahan fenolik-polivinil-butirat dengan serat penguat buatan Du Pont. Rompi tahan peluru Presiden Reagen mempergunakan jenis plastik Kevlar.
5) Poliasetilen. Selama ini dunia mengenal benda penghantar arus listrik adalah bahan logam, sedangkan plastik tidak dapat menghantarkan arus listrik, oleh karena itu plastik selalu dipergunakan sebagai penyekat kabel listrik. Namun akhirnya ditemukan jenis plastik poliasetilen yang mampu sebagai penghantar arus listrik. Sifat plastik yang mampu bertindak sebagai konduktor tersebut dimanfaatkan dalam bentuk baterei plastik yang kualitasnya lebih baik dibanding baterei konven¬sional.
Sumber:
Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc, Ph.D.
1) Starlite adalah komposit plastik tahan terhadap sinar laser dan mampu menahan sengatan suhu sampai 10.000oC, padahal tidak ada logam yang mampu bertahan pada suhu ini. Starlite telah diakui NATO untuk digunakan landasan pesawat induk. Sedangkan NASA akan memanfaatkan sebagai pelapis pesawat ulang-alik atau tangki roket pendorongnya. NASA juga melaku¬¬kan uji coba simulasi penggunaan Starlite dapat digunakan sebagai pelapis dinding bangunan reactor PLTN yang dapat menyebabkan semburan panas ribuan derajat. Komposit Starlite terbuat dari 21 jenis polimer, sejumlah ko-polimer keramik dan bahan aditif. Komposit biasanya merupakan campuran dua macam polimer, yaitu matriks dan serat. Bahan matriks biasanya dari jenis polyester, polyurethane atau epoxy. Sedang seratnya berupa serat karbon, atau Kevlar. Didalam pembuatan starlite dipergunakan kopolimer yang mampu mendorong polimer plastik itu membentuk sejumlah besar gugus radikal, kemudian gugus radikal itu yang membuat ikatan menjadi lebih kukuh dan tahan suhu tinggi.
2) Plastik Kynar (polyvinylidene difluoride, PVDF) dapat diguna¬kan sebagai membrane mikrofon TV yang setipis kertas, sensor debu satelit, sensor pengukur aliran darah, sensor tekanan ditempat peledakan nuklir bawah tanah, bahkan pembuat panel pembangkit tenaga listrik di dasar lautan. Plastik Kynar Piezo Film adalah plastik tahan cuaca, jernih bagai kristal, lentur bak kertas dan mampu mengindera nafas bayi maupun debu bintang berekor. Kynar adalah versi lebih canggih dibandingkan plastik Saran (Polyvinylidene dichlorida, PVDC). Kynar peka terhadap sinar infra merah yang dipancarkan tubuh manusia sehingga dapat dipakai sebagai sensor untuk mengetahui kedatangan seseorang. Kynar bila mendapat tekanan akan menghasilkan arus listrik, yang disebut gejala piezoelektrik. Lapisan PVDF di kepalan tangan dan telapak kaki, dapat dipakai untuk mengin¬dera kekuatan pukulan dan tendangan regu karate Olimpiade AS. Para pelatih sepak bola menggunakan PVDF sebagai sensor sederhana untuk mengukur kekuatan tendangan para pemainnya.
3) Bom plastik Semtex sudah dikenal di pelataran logistic militer sejak perang dunia II. Meskipun kekuatannya hanya 1/3 TNT (trinitrotoluene), namun dua kali dibandingkan kekuatan dinamit. Semtex merupakan campuran beberapa bahan eksplosif dan bahan baku plastik. Sifat semtex sebagai produk baru dari komposisi diatas, mempunyai sifat lebih jinak terhadap pengaruh panas maupun tekanan. Jenis lain dari bom plastik yang tidak mengandung unsur logam adalah C-4.
4) Helm tentara yang terbuat dari baja bisa digantikan dengan helm plastik yang disebut plastik Kevlar yang mampu tahan peluru. Komposit ini terbuat dari bahan fenolik-polivinil-butirat dengan serat penguat buatan Du Pont. Rompi tahan peluru Presiden Reagen mempergunakan jenis plastik Kevlar.
5) Poliasetilen. Selama ini dunia mengenal benda penghantar arus listrik adalah bahan logam, sedangkan plastik tidak dapat menghantarkan arus listrik, oleh karena itu plastik selalu dipergunakan sebagai penyekat kabel listrik. Namun akhirnya ditemukan jenis plastik poliasetilen yang mampu sebagai penghantar arus listrik. Sifat plastik yang mampu bertindak sebagai konduktor tersebut dimanfaatkan dalam bentuk baterei plastik yang kualitasnya lebih baik dibanding baterei konven¬sional.
Sumber:
Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc, Ph.D.
Langganan:
Postingan (Atom)