POTENSI SEMEN ALTERNATIF DENGAN BAHAN DASAR KAPUR DAN FLY ASH UNTUK KONSTRUKSI RUMAH SEDERHANA

BAB I

POTENSI SEMEN ALTERNATIF DENGAN BAHAN

DASAR KAPUR  DAN FLY ASH

UNTUK KONSTRUKSI RUMAH SEDERHANA

Abstrak

Sejauh ini belum banyak alternatif lain selain semen Portland yang dapat diterima oleh masyarakatsebagai bahan pengikat pada konstruksi perumahan. Di lain pihak proses produksi semen Portland, selainmenimbulkan pencemaran udara melalui gas CO2, juga memerlukan energi yang tinggi yang berakibatkepada tingginya harga semen tersebut. Penelitian ini menunjukkan bahwa semen alternatif dengan bahandasar kapur dan fly ashdapat dijadikan sebagai pengganti semen Portland secarakeseluruhan pada pembangunan perumahan sederhana, baik sebagai beton untuk konstruksi strukturaldengan mutu K-175 maupun konstruksi non struktural seperti pasangan bata dan juga concrete block.Dengan proses produksinya yang lebih sederhana dan tidak memerlukan energi sebesar yang diperlukanuntuk menghasilkan semen Portland, semen alternatif ini memiliki potensi mereduksi biaya konstruksisehingga dicapai hasil yang lebih ekonomis serta ramah lingkungan.

Kata kunci : semen alternatif, semen Portland, kapur, fly ash, rumah sederhana

Pendahuluan

1.1.Latar belakang

       Bangunan biasanya dikonotasikan dengan rumah, gedung ataupun segala sarana, prasarana atau infrastruktur dalam kebudayaan atau kehidupan manusia dalam membangun peradabannya seperti halnya jembatan dan konstruksinya serta rancangannya, jalan, sarana telekomunikasi. Umumnya sebuah peradaban suatu bangsa dapat dilihat dari teknik teknik bangunan maupun sarana dan prasarana yang dibuat ataupun ditinggalkan oleh manusia dalam perjalanan sejarahnya.

       Bangunan berkaitan dengan kemajuan peradaban manusia, maka dalam perjalanannya, manusia memerlukan ilmu atau teknik yang berkaitan dengan bangunan atau yang menunjang dalam membuat suatu bangunan. Perkembangan ilmu pengetahuan tidak terlepas dari hal tersebut seperti halnya arsitektur, teknik sipil yang berkaitan dengan bangunan. Penggunaan trigonometri dalam matematika juga berkaitan dengan bangunan yang diduga digunakan pada masa mesir kuno dalam membangun piramida. Pada masa sekarang, bangunan-bangunan berupa gedung tinggi dianggap merupakan ciri kemajuan peradaban manusia.

       Pada awalnya manusia hanya memanfaatkan apa yang ada di alam sebagai sarana dan prasarana ataupun infrastruktur dalam kehidupannya. Seperti halnya memanfaatkan gua sebagai tempat tinggal. Kemudian memanfaatkan apa yang ada di alam sebagai bahan-bahan untuk membuat infrastruktur seperti halnya batu, tanah dan kayu. Setelah ditemukan bahan bahan tambang yang dapat digunakan untuk membuat alat atau benda yang menunjang sebuah bangunan seperti halnya barang logam dan mengolah bahan bahan alam seperti mengolah batuan kapur, pasir dan tanah. Dalam perkembangannya, manusia membuat bahan bahan bangunan dari hasil industri atau buatan manusia yang bahan-bahannya bakunya diambil dari alam.

1.2.Tujuan

       Tujuan penulisan makalah ini untuk mengetahui bahan-bahan bangunan yang biasa digunakan di dalam pekerjaan konstruksi bangunan terutama pengunaan kapur

Pembahasan

1.3  Kapur

       Kapur termasuk bahan bangunan yang penting. Bahan ini telah dipakai sejak zaman kuno. Orang-orang mesir kuno memakai kapur untuk memplester bangunan. Di indonesia, kapur dikenal sebagai bahan ikat, dalam pembuatan tembok, pilar dan sebagainya. Untuk bahan bangunan dapat dibagi dalam 2 macam berdasarkan penggunaan yaitu kapur pemutih dan kapur aduk.kedua macam kapur tersebut dapat dalam bentuk kapur tohor, maupun kapur padam (pubi-1982).

Sifat-sifat kapur sebagai bahan bangunan (bahan ikat) yaitu:

· mempunyai sifat plastis yang baik (tidak getas)

· sebagai mortel, member kekuatan pada tembok.

· dapat mengeras dengan cepat dan mudah.

· mudah dikerjakan.

· mempunyai ikatan yang bagus dengan batu atau bata.

Kapur dapat dipakai untuk keperluan sebagai berikut:

· sebagai bahan ikat pada mortel

· sebagai bahan ikat pada beton. Bila dipakai bersama-sama semen portland, sifatnya menjadi lebih baik dan dapat mengurangi kebutuhan semen portland.

· sebagai batuan jika berbentuk batu kapur.

· sebagai bahan pemutih.

Semen berasal dari kata latin “caementum” yang berarti perekat. Semen adalah hydraulic binder (perekat hidraulik), artinya senyawa-senyawa didalam semen dapat beraksi dengan airmembentuk zat baru yang dapat mengikat benda-benda padat lainnya membentuk satu kesatuanmassa yang kompak, padat, dan keras (Banerjea, 1980). Pada perkembangannya banyak jenissemen yang dibuat disesuaikan dengan kebutuhan dalam pembangunan, namun semen Portlandtetap merupakan jenis semen yang paling banyak digunakan di dalam konstruksi di Indonesia.Sejak tahun 1999 konsumsi semen Portland untuk konstruksi di Indonesia terus meningkat.Tahun 1999, konsumsi tersebut mencapai 18,77 juta ton, tahun 2000 sebesar 22,29 juta ton,tahun 2001 mencapai 25,53 juta ton, dan tahun 2002 mencapai 28 juta ton (Soenarno, 2003).Pada tahun 1995 pernah terjadi defisit pasokan semen Portland sebesar 4,8 juta ton dalam satutahun.

            Di dalam konstruksi perumahan, terutama untuk Rumah Sederhana (RS) dan Rumah Sangat Sederhana (RSS) sebenarnya tidak dibutuhkan perekat yang berkekuatan sangat tinggi seperti semen Portland, namun demikian jenis semen ini masih yang paling banyak digunakan. Proses produksi semen Portland membutuhkan temperatur yang sangat tinggi yang menyebabkan harga semen jenis ini relatif mahal. Untuk efisiensi biaya, kebutuhan semen dengan kekuatan tidak terlalu tinggi sebaiknya dipenuhi dengan jenis yang proses produksinya tidak membutuhkan energi tinggi. Untuk itu sejumlah penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan semen alternatif yang dapat diandalkan.

            Salah satu jenis semen alternatif adalah yang dibuat dengan bahan dasar kapur yang dicampur dengan bahan pozzolan. Semen alternatif seperti ini sering juga disebut sebagai kapur hidraulik atau hydraulic lime (British Geological Survey, 2005). Jenis pozzolan untuk kebutuhan tersebut yang telah diteliti di Indonesia terutama adalah tras, tanah liat, dan abu sekam (Puslitbang Permukiman, 2000; Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Jawa Barat, 2002). Beberapa hasil penelitian mengenai semen alternatif di Indonesia menghasilkan produk-produk,baik yang telah di pabrikasi ataupun belum di pabrikasi, seperti:

• Semen Pozzolan Kapur (SPK) Puslitbang Pemukiman

• Semen Hidraulis Alternatif (SHA)

• Semen Polimer

• Semen Cap Rumah (SCR)

• Semen Merah

Selain bahan-bahan tersebut, sebenarnya fly ash merupakan bahan pozzolan yang sangat potensial namun selama ini baru banyak digunakan sebagai substitusi parsial semen Portland pada campuran beton. Baik kapur maupun fly ash merupakan bahan-bahan yang relatif mudah dan murah diperoleh karena ketersediaan kapur di daerah-daerah di Indonesia cukup besar dan fly ash banyak tersedia terutama di PLTU yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya. Tulisan ini menyajikan penelitian eksperimental yang dilakukan untuk mengkaji

       sejauh mana potensi campuran kapur dan fly ash atau yang disebut dengan kapur hidraulik untuk berfungsi sebagai semen alternatif pada pembangunan Rumah Sederhana (RS) dan Rumah Sangat Sederhana (RSS) dan dengan demikian mencapai efisiensi biaya. Kapur yang digunakan adalah kapur Padalarang.

1. 4Jenis-jenis Batu Kapur

            Sifat-sifat batu kapur sangat dipengaruhi oleh pengotoran atau tercampurnya unsur-unsur lain. Oleh karena itu jenis batu kapur dibedakan menurut kemurniaannya, yaitu :

a) Batu kapur kalsium (CaCO3) dengan kemurnian tinggi, bila unsur lain < 5 %

b) Batu kapur Magnesia (CaCO3MgCO3) bila mengandung 5 – 20 % magnesia magnesium karbonat.

c) Batu kapur dolomite, bila mengandung magnesium karbonat > 30 % tetapi < 44 %.

d) Batu kapur hidrolis, bila mengandung > 5 % senyawa lain yang terdiri dari alumina, silica dan besi.

e) Margel, batu kapur yang tercampur tanah liat didapat dalam bentuk gumpalan lunak dan mudah terlepas. Batu kapur jenis ini biasanya digunakan sebagai bahan dasar semen.

f) Marmer dan batu kapur padat. Batu kapur ini mengandung bermacam-macam senyawa lain yang mengalami metamorphose sehingga mempunyai warna bermacam-macam, bentuk kristal berbeda-beda dan keadaannya padat dan keras.

Untuk membedakan batu kapur dengan batuan lainnya dapat dilakukan dengan cara meneteskan asam chloride (HCL) pada permukaan batuan tersebut. Asam chlorida akan bereaksi dengan batu kapur, reaksi yang terjadi adalah :

CaCO3 + 2 HCL → CaCl2 + H2O + CO2 (gas)

A. Pengolahan Batu Kapur menjadi Kapur

            Untuk menghasilkan 1 ton kapur tohor, secara teoritis diperlukan 1,79 ton batu kapur kalsium atau 1,9 ton batu kapur magnesium. Tetapi dalam prakteknya diperlukan minimal 2 ton batu kapur untuk menghasilkan kapur tohor. Hal ini tergantung dari jenis tungku pembakar, efisiensi tungku, sifat batu kapur dan kecermatan dalam pelaksanaan pembakaran dalam tungku.

Proses pengolahan kapur dapat dijelaskan sebagai berikut :

B. Pembakaran Batu Kapur

            Pembakaran batu kapur pada suhu 500°C tidak banyak berpengaruh, hanya menguapkan air yang dikandungnya saja. Jika dipanaskan terus, pada suhu tertentu batu kapur akan mengurai dan berubah molekulnya. Batu kapur kalsium (CaCO3) mulai mengurai pada suhu 900°C dan batu kapur magnesium (MgCO3) mulai mengurai pada suhu 700 – 770°C. Pada suhu ini penguraian belum sempurna, sehingga diperlukan suhu yang lebih tinggi agra batu kapur terurai sempurna. Suhu dimana batu kapur mulai mengurai disebut dengan “suhu keseimbangan/suhu desosiasi”.

Reaksi kimia proses penguraian :

1) CaCO3 + suhu 900°C → CaO + CO2

            Batu kapur kalsium + dipanaskan suhu 900°C → kapur tohor kalsium + gas 2) MgCO3 + suhu 700-770°C → MgO + CO2 Batu kapur magnesium + dipanaskan suhu 700-770°C → kapur tohor magnesium + gas 3) CaCO3 MgCO3 + suhu 700-900°C → CaOMgO + 2CO2 Batu kapur dolomit + dipanaskan suhu 700-900°C → kapur tohor dolomit + gas .Bila pemanasan mencapai suhu terlalu tinggi, oksida yang terbentuk akan memadat dan sukar bereaksi dengan air pada saat proses pemadaman. Kondisi ini disebut dengan terbakar lewat. Suhu pembakaran batu kapur yang ideal 1000°C-1350°C. Pada suhu ini, penguraian mula-mula terjadi pada permukaan batu kapur, kemudian perlahan-lahan pada bagian butirnya. Waktu yang diperlukan tergantung dari besarnya ukuran butiran batu kapur yang dibakar.

Pada pembakaran batu kapur terjadi 2 hal :

1)      Pembakaran tidak sempurna dimana bagian dalam butiran batu kapur tidak mengalami penguraian dan batu kapur akan merupakan butiran-butiran kecil yang tidak terbakar. Biasanya suhu pembakaran di bawah suhu desosiasi.

2)      Suhu yang terlalu tinggi dan pembakaran yang terlalu lama , menyebabkan batu kapur terbakar lewat/mencapai titik lelehnya. Oksida kapur yang terbentuk volumenya menyusut 25 – 50 % sehingga menjadi keras dan pori-porinya menjepit. Kondisi ini membuat kapur sukar bereaksi dengan air/sukar dipadamkan.

Kedua hal ini diusahakan tidak terjadi karena kapur yang dihasilkan berbutir kasar dan mengganggu pada saat pemakaian kapur. Pembakaran kapur di lakukan di tumgku-tungku pembakaran yang dindingnya menggunakan bata tahan api. Ada 2 jenis tungku pembakaran, yaitu tungku tegak ( shaft kiln) dan tungku putar. Tungku tegak digunakan untuk membakar batu kapur dengan ukuran butiran kecil, sedangkan tungku tegak digunakan untuk ukuran butiran besar. Tungku yang biasa digunakan adalah tungku tegak, dengan tinggi 6 – 14 meter, diameter 1,5 – 3,6 meter. Bahan bakar yang digunakan berupa kayu bakar dan minyak bakar. Untuk di Indonesia, masih menggunakan tungku tegak tradisional.

Proses pembakaran di dalam tungku :

1)      Batu kapur dimasukkan dari bagian atas tungku. Ukuran batu kapur 10 – 20 cm.

2)      Bahan bakar dipasang di bagian bawah, sedikit di atas dasar tungku.

3)      Kapur tohor hasil pembakaran dikeluarkan dari dasar tungku.

4)      Batu kapur di dalam tungku mengalami proses : penyiapan batu kapur, pemanasan pendahuluan, pembakaran (kalsinasi), pendinginan kapur tohor.

C. Pemadaman kapur Tohor

            Pemadaman kapur (slakking) bertujuan untuk merubah kapur tohor menjadi kapur hidroksida dengan cara mereaksikannya dengan air.

       Kapur tohor yang akan dipadamkan dihamparkan di atas lantai terbuka setebal 30 – 50 cm, kemudian disiram air sebanyak ± ½ x berat kapur tohor. Akibat penyiraman air ini kapur tohor berubah menjadi kapur padam Ca(OH)2, volumenya berubah, kapur menjadi panas dan airnya menguap. Setelah reaksinya berhenti, kapur padam ini diaduk-aduk. Bila masih ada bagian kapur yang belum padam, disiram lagi dengan air. Hasil pemadaman dibiarkan selama 24 jam, kemudian diaduk lagi untuk memisahkan butir-butir batu kapur yang belum pecah dan masih mentah. Kemudian kapur padam ditimbun di tempat terbuka. Cara pemadaman ini paling banyak dilakukan orang. Dari pemadaman cara ini didapatkan bubuk kapur padam berwarna putih. Kerugian-kerugian pemadaman dengan cara kering adalah :

a)      Panas dan uap yang timbul dalam proses hidrasi cepat hilang sehingga sering dijumpai masih terdapat butir-butir kapur yang belum padam. Uap panas ini berguna untuk mempercepat pemadaman kapur tohor, terutama untuk kapur yang terbakar lewat.

b)      Air yang dipakai kurang terkontrol sehingga kapur yang dihasilkan seringkali terlalu basah. Pada umumnya hasil pemadaman mempunyai kadar air 20 25 %. Kapur padam yang terlalu basah akan mudah menarik CO2 dari udara sehingga akan terbentuk CaCO3 kembali. Pada penyimpanan yang agak lama, kapur yang terlalu basah akan cepat mengeras dan mengganggu proses pengikatannya. Pemadaman yang baik menghasilkan kapur tohor berbutiran halus dengan kadar air kurang dari 10 %.

c)      Setelah dilakukan pemadaman, seringkali tidak dilakukan pengayakan maupun penggilingan sehingga kapur yang dihasilkan mengandung butiran-butiran kasar yang mungkin terdiri dari kapur yang belum padam atau kapur mentah. Batu kapur yang belum padamini berakibat buruk pada saat kapur digunakan sebagai perekat adukan karena akan terjadi pemadaman susulan setelah kapur ada di dalam tembok. Hal ini menyebabkan tembok retak atau pecah-pecah setempat.

2) Pemadaman Basah

             Pemadaman basah menghasilkan kapur padam berbentuk bubur. Cara ini biasanya dilakukan bila kapur padamnya akan segera dipakai. Pemadaman dilakukan di dalam bak. Kapur tohor diberi air yang banyak ± 2- 3 kali dari berat kapur tohornya. Pada proses ini terjadi proses hidrasi dari kapur tohor menjadi kapur padam Ca(OH)2 dan panas, sehingga air di dalam bak terlihat mendidih. Kapur padam yang dihasilkan dibiarkan di dalam bak selama 1 hari dan hasilnya berupa kapur padam kental. Pemadaman dengan cara ini menghasilkan kapur padam yang lebih baik, berbutiran halus dan kapur yang terbakar lewat dapat terpadamkan dengan sempurna. Kerugiannya adalah dihasilkan kapur padam yang basah sehingga tidak dapat disimpan terlalu lama. e. Proses Pengerasan Kapur Kapur dapat mengeras dan mempunyai kekuatan disebabkan oleh dua macam proses kimia yang terjadi di lingkungan basah (bila ada air), yaitu :

1)      Kapur padam bereaksi dengan CO2 dari udara dan membentuk karbonat, (kalsium karbonat atau batu kapur).

2)      Kapur padam bereaksi dengan senyawa lain terutama silica dan membentuk kalsium silikat yang mengeras seperti batu serta tidak larut dalam air.

Keterangan :

1) Pengerasan dengan CO2

            Pengerasan kapur terjadi karena reaksi kimia : Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O Kapur padam di dalam adukan tembok atau plester mengikat CO2 dari udara kemudian mengeras manjadi batu kapur (CaCO3). Proses ini hanya terjadi jika kapur dalam keadaan basah oleh air. Dalam keadaan kering reaksi ini tidak dapat terjadi. Bila gas CO2 berlebihan dan selalu dalam keadaan basah, CaCO3 yang telah terbentuk akan larut dalam air. Oleh karena itu tembok atau adukan yang selalu terendam dalam air akan cepat rusak. Reaksi yang terjadi adalah :

 CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (bikarbonat)

2) Pengerasan dengan senyawa lain

            Pengerasan ini terjadi pada adukan yang dibuat dari kapur dan pasir. Kapur padam bereaksi dengan silica, alumina dan besi yang terkandung dalam pasir, semen merah(tras) sehingga terbentuk senyawa komplek kalsium silikat hidrat. Reaksinya adalah :

Ca(OH)2 + n SiO2 + m H2O → CaO nSiO2 mH2O (kalsium silikat hidrat)

Bila terdapat pula oksida alumina (Al2O3) dan oksida besi (Fe2O3), maka oksida ini akan bergabung dengan silikat hidrat sehingga membentuk senyawa komplek yang keras seperti batu dan tidak larut dalam air. Silika murni berbentuk kristal dan sukar bereaksi dengan kapur. Oleh karena itu diperlukan silica aktif, yaitu silica amorf atau mikro kristalin yang terdapat pada semen merah atau tras. Oleh sebab itu, adukan yang terbuat dari kapur dan pasir bersih saj kekuatannya/kekerasannya kurang baik dibandingkan bila adukan dicampur dengan kapur, semen merah/tras dan pasir.

Pengerasan kapur hanya terjadi apabila diberi air dan kapur mempunyai butiran-butiran yang halus.

·         Syarat-syarat kapur yang baik :

1) Mengandung butiran-butiran halus dan aktif

2) Sebelum dipakai harus dalam keadaan kering

3) Pada penimbunan, kapur harus selalu kering dan tertutup.

f. Mutu dan sifat-sifat kapur

Mutu kapur yang dihasilkan suatu industri sangat dipengaruhi oleh : mutu dan kemurnian batu kapur sebagai bahan baku, kesempurnaan pembakaran dan pemadaman kapur tohor.

·         Sifat-sifat penting yang menentukan mutu kapur adalah :

1) Prosentase bagian yang aktif dalam kapur, yaitu kadar CaO, SiO, Al2O3 dan MgO.

2) Kehalusan butiran. Kapur tidak boleh mengandung butiran kasar, yang biasanya terdiri dari bagian kapur yang belum terbakar sempurna, terbakar lewat atau belum terpadamkan.

3) Kekekalan bentuk adukan yang terbuat dari kapur tersebut.

4) Kekuatan adukan yaitu berupa kuat tekan adukan yang terbuat dari campuran kapur, pasir dan air.

Mengenai mutu dan sifat kapur untuk banguunan dan pengujiannya tercantum dalam SII 00244-80.

1.5 Unsur/bahan

             Bahan dasar kapur ialah batu kapur. Batu kapur mengandung kalsium karbonat (caco3). Dengan pemanasan (kiraekira 980° c) karbon oksidanya ke luar, dan tinggal kapurnya saja (cao). Susunan kimia maupun sifat bahan dasar yang merigandung kapur mi berbeda dan satu ke tempat yang lain. Bahkan dalam satu tempat pun belum tentu sama. Kalsium oksida yang diperoleh mineral biasa disebut “quicklime”kadang-kadang ditambahkan pula untuk membentuk semen yang cepat mengeras. Kemudian dimasukkan dalam kantong dengan berat tiap-tiap kantong 40 kg.

       Kapur dari hasil pembakaran ini, bila ditambah dengan air akan mengembang dan retak-retak sebagai akibat banyaknya jumlah panas yang dikeluarkan hingga seperti mendidih. Proses ini menghasilkan ca. (oh₂) atau kalsium hidroksida. Perbandingan berat air yang digunakan untuk proses ini merupakan 32 % dari berat kapur, tetapi karena faktor-faktor pembakaran, jenis kapur dan sebagainya, kadang-kadang jumlah air yang dibutuhkan dan sebagainya, kadang-kadang jumlah air yang dibutuhkan sampai 2 atau 3 kali berat kapur.

       Proses penambahan air pada kapur ini disebut slaking, yang menghasilkan kalsium hidroksida, yang disebut dengan slaked lime atau hydrated line.

       Bila kalsium hidrat ini dicampur dengan air, akan diperoleh mortar kapur atau spesi campuran kapur. Di udara terbuka mortar ini menyerap karbon dioksida co₂ dan dengan proses kimia menghasilkan ca. Co₃ yang bersifat keras dan tidak larut dalam air.

1.6 Kapur tohor

       Kapur tohor, atau dikenal pula dengan nama kimia kalsium oksida (cao), adalah hasil pembakaran kapur mentah (kalsium karbonat atau caco₃) pada suhu kurang lebih 90 derajat celcius. Jika disiram dengan air, maka kapur tohor akan menghasilkan panas dan berubah menjadi kapur padam (kalsium hidroksida, caoh)

Saat kapur tohor disiram dengan air, terjadi reaksi sebagai berikut:

Cao (s) + h₂o (l) ca(oh)₂ (aq) (δh_r = −63.7 kj/mol of cao)

1.7 Fungsi

       Reaksi kapur tohor dengan air yang memberikan energi berupa panas, telah lama diketahui dan dimanfaatkan untuk memasak dengan biaya yang murah. Catatan mengenai hal ini sudah dibuat oleh al razi dari persia, namun belum terpikirkan untuk kegunaannya dalam memasak. Barulah pada era victoria potensinya mulai disadari sebagai pengganti bahan bakar yang umum. Dan kini dipertimbangkan untuk makanan kaleng yang bisa memanaskan dirinya sendiri. Kapur tohor yang dipanaskan hingga suhu 2400 derajat celcius menghasilkan cahaya terang. Sifat ini dimanfaatkan dalam pembuatan panggung teater sebelum adanya lampu listrik. Kapur tohor dengan sifat basanya juga dimanfaatkan dalam pembuatan telur bitan.

1.8 Industri semen

       Kapur tohor adalah bahan penting dalam pembuatan semen. Komposisi dan jenis kapur yang digunakan akan mempengaruhi hasil semen yang dihasilkan.

1.9 Kapur sebagai bahan bangunan

ž    kapur merupakan salah satu bahan bangunan yang tidak asing lagi bagi kita, namun tidak banyak yang mengetahui asal kapur terbentuk, jenis kapur apa yang baik untuk bahan bangunan dan bagaimana proses pembuatan kapur untuk bahan bangunan.Terbentuknya batu kapur/gampingBatu gamping dapat dibedakan menjadi dua yaitu batu gamping non klastik dan batu gamping klastik. Batu gamping non klastik merupakan koloni binatang laut terutama terumbu dan koral yang merupakan anggota coelenterate sehingga di lapangan tidak menunjukkan perlapisan yang baik dan belum banyak mengalami pengotoran mineral lain. Sedangkan batu gamping klastik merupakan hasil rombakan jenis batu gamping non klastik. (sukandarumidi 2004, dalam koordijanto 2009)Batu gamping yang komponennya berasal dari fasies terumbu oleh fragmentasi mekanik, kemudian mengalami transportasi dan diendapkan kembali sebagai partikel padat diklasifikasikan dalam batu gamping allochton rudstoneBatu gamping (limestone) (caco3) adalah sebuah batuan sedimen terdiri dari mineral calcite (kalsium carbonate). Sumber utama dari calcite ini adalah organisme laut. Organisme ini mengeluarkan shell yang keluar ke air dan terdeposit di lantai samudra sebagai pelagic ooze

Proses pembuatan kapur untuk bahan bangunan

1. Penambangan

Gambar 1. Penambangan batu gamping untuk bahan baku industri kapur bahan bangunan

BAB II

2.1 Semen Alternatif Dengan Bahan Dasar Kapur (Hydraulic Lime)

            Semen alternatif dengan bahan dasar kapur dicampur dengan bahan pozzolan yang sesuaisering disebut sebagai hydraulic lime atau kapur. Di dalam campuran ini dari kapur diperolehkalsium hidroksida sedangkan dari bahan pozzolan diperoleh silika dan alumina (SiO2 danAl2O3). (British Geological Survey, 2005).Hydraulic limes merupakan material konstruksi tradisional yang merupakan perekat hidraulikutama yang digunakan pada mortar sebelum dikembangkannya semen Portland pada tahun1824. Bahan ini telah digunakan sejak lama setidaknya mulai dari zaman Romawi. Istilah‘hidraulik’ digunakan untuk menggambarkan bahan yang akan mengeras di dalam air akibathidrasi kimia antara kalsium hidtoksida dengan silika dan alumina yang menghasilkan senyawasenyawa(CSH dan CAH) pembentuk kekuatan bahan ini. Kekuatan tambahan diperoleh puladari proses karbonasi kalsium hidroksida yang bebas dengan menyerap CO2 yang terdapat diudara.

            Selain hydraulic limes (HL) dikenal pula natural hydraulic limes (NHL) yang merupakan bahanyang terdapat di alam yang mengandung kapur berlempung atau silika. Baik HL maupun NHLsekarang telah diklasifikasikan menurut pertumbuhan kekuatan yang dicapai pada umur 28 hariseperti material yang berbahan dasar semen. BS EN 459-1:2001 mengidentifikasi 3 klasifikasiNHL dan HL seperti yang disajikan pada Tabel 1. Dapat dicatat juga bahwa NHL dan HL akanterus mengalami pertambahan kekuatan setelah usia 28 tahun yang biasa digunakan dalamstandar.

Di Indonesia, cadangan kapur terdapat cukup banyak. Cadangan kapur di Jawa Barat menurutDinas Pertambangan dan Energi adalah sebesar 1.223.400.323 m3 yang tersebar di beberapakabupaten di Jawa Barat, seperti Kabupaten Bandung, Kabupaten Majalengka, KabupatenCirebon, dan lain-lain. Kandungan kimia yang terdapat dalam kapur telah diteliti oleh Sihotang,Abinhot, dan Hazairin (2002) dan disajikan pada Tabel 2.

2.2 Fly Ash Sebagai Pozzolan Untuk Semen Alternatif

            Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batu barayang dihaluskan pada suatu pusat pembangkit listrik (ASTM C 618). Fly ash terdiri dari bahaninorganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya.Bahan ini memadat selama berada di dalam gas-gas buangan dan dikumpulkan menggunakanpresipitator elektrostatik. Karena partikel-partikel ini memadat selama tersuspensi di dalam gas-gasbuangan, partikel-partikel fly ash umumnya berbentuk bulat. Partikel-partikel fly ash yangterkumpul pada presipitator elektrostatik biasanya berukuran silt (0.074 – 0.005 mm). Bahan initerutama terdiri dari silikon dioksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3).

Bahan ini bersifat pozzolan dan bereaksi dengan kalsium hidroksida serta alkali untukmembentuk senyawa-senyawa yang bersifat semen (cementitious).

            Menurut ASTM C 618 ada dua kelas fly ash, yaitu kelas F dan kelas C. Fly ash kelas Fdiproduksi dari pembakaran batu bara antrasit and bituminus. Fly ash ini terdiri dari bahanyang mengandung silika dan alumina, yang bila berada sendiri tidak mengandung nilai, tetapidalam bentuk halus dan dengan adanya kelembaban, akan beraksi kimia dengan kalsiumhidroksida pada temperatur biasa untuk membentuk senyawa-senyawa yang bersifat semen. Flyash kelas C diproduksi secara normal dari batu bara lignit dan sub-bituminus dan biasanyamengandung kalsium hidroksida (CaO) atau kapur dalam jumlah yang signifikan. Fly ash kelasini, disamping memiliki sifat pozzolan, juga memiliki sifat semen (ASTM C 618-99). Warnamerupakan sifat fisik fly ash yang penting untuk menentukan kandungan kapur secara kualitatif.Biasanya warna yang lebih muda mengindikasikan kandungan kalsium oksida yang tinggisedangkan warna yang lebih tua menunjukkan kandungan organic yang tinggi.Sampai saat ini pemanfaatan fly ash di Indonesia terbatas hanya sebagai bahan tambahanataupun sebagai subtitusi parsial semen Portland pada campuran beton. Fly ash belumdimanfaatkan sebagai bahan pozzolan pada pembuatan semen alternatif, padahal fly ashmemiliki kandungan kimia seperti yang telah diuraikan di atas dan dirinci pada Tabel 3.

Faktor-faktor utama yang mempengaruhi kandungan mineral fly ash dari batu bara adalah:

• Komposisi kimia batu bara

• Proses pembakaran batu bara

• Bahan tambahan yang digunakan termasuk bahan tambahan minyak untuk stabilisasi nyalaapi dan bahan tambahan untuk pengendalian korosi.

            Fly ash memiliki silika (SiO2) sebagai kandungan kimiawi dominan, sebesar 51,82 %, sehinggabila dijadikan sebagai bahan pembentuk semen alternatif, bersama-sama dengan kapurmenghasilkan suatu material bersifat semen yaitu CaOSiO2 yang bila diberi air dapat bereaksihidrasi membentuk suatu masa padat.

Dengan digunakannya fly ash sebagai material pembentuk semen alternatif, maka jugadiharapkan dapat mengurangi jumlah limbah padat hasil pembakaran batu bara tersebut.Pembentukan material yang bersifat semen melalui reaksi kapur bebas CaO dengan pozzolan(Al2O3, SiO2, Fe2O3) dan air dikenal sebagai hidrasi. Untuk fly ash kelas C, kalsium oksida(kapur) yang dikandung oleh fly ash dapat bereaksi dengan material yang mengandung silikadan alumina (pozzolan) yang ada di dalam fly ash itu sendiri. Sedangkan karena kandungankapur pada fly ash kelas F relatif rendah sehingga diperlukan penambahan kapur untukberlangsungnya reaksi hidrasi dengan pozzolan yang terkandung dalam fly ash tersebut.Melihat kandungan kimia serta jumlah cadangan tambang kapur dan jumlah produksi fly ashmaka kedua material tersebut berpotensi untuk digunakan sebagai bahandasar pembentuk semen alternatif.

2.3  Kekuatan Bahan Pada Beberapa Komponen Bangunan Di Dalam Konstruksi

Perumahan Sederhana

            Kebijakan pemerintah dalarn pembangunan Rumah Sederhana (RS) dan Rumah SangatSederhana (RSS) bagi masyarakat berpenghasilan rendah merupakan upaya mengatasi masalahperumahan di perkotaan. Jenis rumah yang dibangun meliputi Rumah Sangat Sederhana (RSS)Tipe 21, Tipe I8, Tipe 15, dan Tipe 12 dengan luas kapling 90 m2 serta Rumah Sederhana (RS)Tipe 36, Tipe 45, Tipe 54 dan Tipe 70 dengan luas kapling 90 m2 sampai dengan 200 m2(Puslitbang Permukiman, 1996).

Komponen bangunan Rumah Sederhana (RS) dan Rumah Sangat Sederhana (RSS) terdiri dari:

􀂃 Pondasi

Komponen struktur pondasi ini harus mempunyai kestabilan yang cukup dan diletakkandibawah permukaan tanah.

􀂃 Balok dan Kolom

Semua komponen balok (komponen horizontal) dan kornponen kolom (komponen vertikal)yang berfungsi sebagai kornponen utama struktur pendukung bangunan yang mempunyaikekuatan kestabilan yang cukup. Komponen balok dan kolom harus betul-betul horizontaldan vertikal dan menerus pada garis sumbu yang sama. Kolom dan balok sedapat mungkinmempunyai lebar yang sama.

􀂃 Atap

Terdiri dari balok sofi dan gording yang memikul seluruh penutup bangunan danmeneruskan beban bangunan tersebut ke balok dan kolom serta penutup bangunan (asbesgelombang) yang berfungsi memberikan perlindungan bangunan terhadap hujan, panas, danlain-lain. Komponen atap terbuat dari bahan yang ringan, kuat dan mudah untuk dikerjakan.

􀂃 Dinding

Sedapat mungkin terbuat dari bahan yang ringan tetapi mampu menambah kekuatan strukturbangunan serta mampu meredam suara dan panas. Komponen dinding pada tipe RS danRSS terbuat dari pasangan bata merah dan pasangan batako.

            Menurut Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Jawa Barat, kuat tekan semen yangdibutuhkan untuk Rumah Sederhana (RS) dan Rumah Sangat Sederhana (RSS) adalah 100kg/cm2. Kebutuhan ini sebenarnya jauh lebih rendah daripada kuat tekan mortar yangmenggunakan Semen Portland yang biasa dipakai yaitu sebesar 500 kg/cm2. Selain itu, kuattekan beton yang dibutuhkan berkisar antara 125 kg/cm2 – 175 kg/cm2, sedangkan beton yangbiasa digunakan dengan menggunakan semen Portland sebagai bahan pengikat dapatmenghasilkan kuat tekan rata-rata sebesar 450 kg/cm2. Selanjutnya, untuk mortar/adukanpasangan bata merah dibutuhkan kuat tekan sebesar 25 kg/cm2 untuk dinding yang tidakmemikul beban, sedangkan mortar yang biasa digunakan menggunakan semen Portland yangmenghasilkan kuat tekan rata-rata sebesar 29 kg/cm2.Jadi sebenarnya kekuatan tekan yang dihasilkan oleh mortar maupun beton yang menggunakansemen Portland jauh lebih besar dari yang dibutuhkan dalam konstruksi perumahan sederhana,sehingga terjadi pemborosan. Ini terutama disebabkan karena masyarakat hanya mengetahuisemen Portland saja sebagai bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengikat padahal hargasemen Portland relatif mahal dan selalu mengalami kenaikan harga dari tahun ke tahun, yangmengakibatkan kebutuhan biaya untuk membangun sebuah Rumah Sederhana (RS) ataupunRumah Sangat Sederhana (RSS) menjadi mahal.

            Berdasarkan hal tersebut, maka perlu dihasilkan semen alternatif yang mempunyai harga lebihmurah dibandingkan semen Portland untuk menekan biaya pembuatan Rumah Sederhana (RS)dan Rumah Sangat Sederhana (RSS). Biaya produksi semen alternatif tersebut harus lebihmurah dibandingkan dengan semen Portland. Untuk itu bahan dasar yang dipergunakan harusyang banyak terdapat di Indonesia dan perlu adanya penyederhanaan teknik pembuatan semenuntuk menekan biaya produksi. Penurunan kekuatan tekan semen yang dihasilkan tidak menjadimasalah selama syarat kekuatan konstruksi perumahan sederhana terpenuhi.

2.4 Desain Eksperimental Untuk Menghasilkan Semen Alternatif Bagi Konstruksi

Perumahan Sederhana

            Eksperimen dilakukan untuk menghasilkan semen alternatif berbahan dasar kapur dan fly ash . Semen alternatif yang diperoleh dicoba untuk diaplikasikan pada pembuatan pasanganbata, conblock, dan beton untuk konstruksi perumahan sederhana. Selanjutnya kekuatan tekanpasangan bata yang menggunakan mortar dari semen alternatif tersebut dibandingkan terhadapkekuatan tekan pasangan bata yang menggunakan bahan pengikat Semen Cap Rumah (SCR),Semen Pozzolan Kapur (SPK) dengan bahan dasar tras dan kapur, dan Semen Portland.

2.5 Bahan Dasar Semen Alternatif

            Kapur yang digunakan memiliki kandungan CaO sebesar 50,84 % dan fly ashmemiliki kandungan SiO2 sebesar 51,82 %. Menurut Dinas Pertambangan dan EnergiJawa Barat, cadangan kapur tersedia sebesar 1.233.400.323 m3, tersebar di beberapa kabupatendi Jawa Barat. Dengan mempertimbangkan kandungan kimia, jumlah ketersediaan bahan, dan tingkatkemudahan memperoleh bahan, maka kapur dan fly ashtersebut dipilihsebagai bahan dasar pembentuk semen alternatif.

2.6 Tungku Pembakaran

            Untuk menekan biaya produksi, proses produksi semen alternatif direncanakan lebih sederhanadari pada semen Portland. Bahan dasar berupa kapur dan fly ash dicampurkan menjadi satu dengan ukuran butir yang sama. Setelah itu proses pembakarandilaksanakan pada suhu 9000 C dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah.Peralatan yang digunakan pada proses pembakaran semen alternatif direncanakan jauh lebihsederhana dari pada peralatan pembakaran semen Portland. Peralatan pembakaran semenalternatif berbentuk tungku segi empat dengan ukuran 90 x 60 x 40 cm. Tungku dibuat denganmenggunakan pasangan bata dengan tutup tungku terbuat dari plat baja lengkung setebal 3 mm.

            Untuk alat pembakar dipilih jenis Simawar agar diperoleh semburan api dengan tekanan tinggi.Sebagai alat pengukur suhu digunakan termo kopel dengan kapasitas pengukuran sampaidengan 10000C. Tungku yang digunakan diperlihatkan pada

Gambar 1.

2.7 Hasil Eksperimen Mengenai Potensi Teknis Semen Alternatif

2.7.1 Sifat-Sifat Campuran Kapur Padalarang Dan Fly Ash Suralaya

a. Komposisi Campuran

            Beberapa komposisi campuran kapur dan fly ashyang melalui prosespembakaran dan yang tidak melalui proses pembakaran digunakan di dalam eksperimen iniuntuk mengetahui potensi teknisnya. Komposisi campuran yang digunakan disajikan padaTabel 4.

b. Kandungan Oksida

            Hasil uji untuk mengetahui kandungan oksida pada campuran semen alternatif yang melaluiproses pembakaran (dipilih semen mutu A) dan yang tidak melalui proses pembakaran (dipilihsemen mutu E) dibandingkan dengan kandungan oksida semen Portland disajikan pada Tabel 5.

Terlihat bahwa ada kenaikan kandungan oksida pada semen alternatif yang mengalami prosespembakaran dibandingkan dengan yang tidak melalui proses pembakaran. Selanjutnya,dibandingkan dengan semen Portland, semen alternatif yang diteliti ini memiliki kandunganoksida silika lebih tinggi akibat adanya kontribusi dari fly ash yang digunakan yang akanberperan di dalam reaksi hidrasi.

c. Modulus Semen

Hasil pengujian Modulus Semen disajikan pada Tabel 6.

  Pada Tabel 6 terlihat bahwa nilai Modulus Silika (Ms) semen alternatif mutu A (tanpa dibakar)lebih besar dibandingkan dengan semen alternatif mutu E (dibakar). Hal tersebut mengakibatkanwaktu ikat semen mutu A lebih lambat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa waktu ikat awalsemen alternatif mutu A adalah 3 jam sedangkan waktu ikat akhirnya adalah 4 jam. Sementaraitu waktu ikat awal semen alternatif mutu E adalah 2 jam 50 menit dan waktu ikat akhirnyaadalah 3 jam 40 menit. Waktu ikat semen alternatif lebih lambat dibandingkan semen Portland.Nilai Lime Saturation Factor (LSF) semen alternatif lebih besar dari yang disyaratkan, yaitusebesar 0,66.

            Selain mempengaruhi waktu ikat awal dan akhir, Modulus Silika (Ms) juga mempengaruhi kuattekan mortar. Hasil kuat tekan mortar yang menggunakan semen alternatif mutu A lebih rendah,yaitu rata-rata sebesar 143,31 kg/cm2 bila dibandingkan dengan kuat tekan mortar yangmenggunakan semen alternatif mutu E sebesar 280,04 kg/cm2 (lihat Tabel 7).Pada semen biasanya diharapkan nilai Modulus Alumina (Ma) yang serendah mungkin. PadaTabel 6 diatas terlihat bahwa semen alternatif mutu A memiliki nilai Modulus Alumina (Ma)yang lebih kecil dibandingkan dengan nilai Modulus Alumina (Ma) semen alternatif mutu E danbesarnya mendekati Modulus Alumina (Ma) semen Portland. Hal tersebut mengakibatkansemen alternatif mutu A lebih tahan sulfat dibandingkan dengan semen alternatif mutu E.

2.7.2 Kuat Tekan Mortar Yang Terdiri Dari Pasir Dan Semen Alternatif

            Untuk mengetahui kuat tekan mortar yang dibuat dengan semen alternatif, dilakukan pengujianpada benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 15 x 15 x 15 cm. Pasir yang digunakan adalahpasir Galunggung. Campuran memiliki komposisi semen alternatif : pasir = 1:3. Pengujian kuattekan dilakukan pada umur 7, 14, 21, dan 28 hari. Gambar 2 memperlihatkan kurva hubunganantara umur mortar dan kuat tekannya untuk masing-masing mutu semen alternatif yangdigunakan. Dari hasil percobaan tersebut diperoleh keadaan sebagai berikut:

􀂃 Semakin besar porsi fly ash di dalam campuran, semakin rendah kuat tekan mortar yang

dihasilkan.

􀂃 Secara menyeluruh kuat tekan mortar yang dibuat dengan menggunakan semen alternatifyang diteliti (maksimum 280,04 kg/cm2 pada mutu E) jauh lebih rendah dibandingkandengan kuat tekan mortar yang menggunakan semen Portland (500 kg/cm2), namun seluruhhasil pengujian kuat tekan mortar pada umur 28 hari cenderung berada diatas nilai kuattekan minimum yang disyaratkan oleh Puslitbang Permukiman (SNI 15-031), yaitu sebesar100 kg/cm2. Kekecualian terjadi pada pada mortar yang dibuat dengan semen alternatifmutu D (kapur : fly ash = 1 : 4, tanpa pembakaran) yang memiliki kuat tekan rata-ratasebesar 96,16 kg/cm2. Namun demikian, pada komposisi yang sama dengan pembakaran(mutu H) terjadi lonjakan nilai kuat tekan sebesar 67,56 % menjadi 161,13 kg/cm2.

􀂃 Nilai kuat tekan maksimum mortar yang menggunakan semen alternatif tanpa prosespembakaran terjadi pada penggunaan semen alternatif mutu A, yaitu 143,31 kg/cm2.􀂃 Proses pembakaran meningkatkan kuat tekan pada 7 hari maksimum sebesar 218,8 % (dari53,56 kg/cm2 pada mutu A menjadi 170,75 kg/cm2 pada mutu E), sedangkan untuk kuattekan pada 28 hari maksimum sebesar 95,4 % (dari 143,31 kg/cm2 pada mutu A menjadi280,04 kg/cm2 pada mutu E).

Concrete block (conblock) merupakan salah satu bahan pembentuk dinding yang seringdigunakan pada konstruksi Rumah Sederhana (RS) maupun Rumah Sangat Sederhana (RSS).Syarat sifat fisik conblock untuk keperluan tersebut diatur di dalam SNI-0349 seperti yangdisajikan pada Tabel 7.

            Untuk pembuatan conblock pada penelitian ini digunakan komposisi campuran semen alternatif: pasir = 1 : 6 dan 1 : 8. Pasir yang digunakan adalah pasir Galunggung. Ukuran conblock yangdigunakan adalah 20 x 10 x 8 cm. Pencetakan conblock dilakukan dengan menggunakan alatpress. Conblock yang telah selesai dicetak diletakkan di atas lantai yang lembab selama 24 jamdan kemudian dilaksanakan curing dengan air selama 3 hari. Pengujian tekan dilakukan padaumur 28 hari dengan skema yang diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Pengujian Conblock

            Hasil pengujian kekuatan tekan conblock yang terbuat dari semen alternatif dibandingkanterhadap yang terbuat dari semen Portland, semen Cap Rumah, dan semen Pozolan Kapurdisajikan pada Gambar 4 dan Gambar 5. Berikut ini adalah beberapa hal yang dapatdikemukakan dari hasil pengujian tersebut:

• Untuk membuat bangunan Rumah Sederhana (RS) maupun Rumah Sangat Sederhana (RSS)cukup digunakan conblock mutu A1 atau A2.

• Seluruh komposisi campuran semen alternatif menghasilkan kuat tekan conblock yangmemenuhi persyaratan SNI - 0349.

• Conblock semen alternatif mutu A dan B dengan komposisi campuran 1: 6 memenuhipersyaratan A2, sedangkan untuk Mutu C dan D memenuhi persyaratan A1. Pada komposisicampuran 1 : 8 semua semen alternatif memenuhi syarat A1.

b. Pasangan Bata Merah

            Pengujian dilakukan pada pasangan bata merah yang disusun dengan menggunakan mortardengan komposisi campuran semen alternatif : pasir = 1 : 3 dan 1 : 5. Pasir yang digunakanadalah pasir Galunggung sedangkan bata merah yang digunakan adalah dari kelas mutu 25(syarat: kekuatan tekan rata-rata minimum dari 30 buah bata yang diuji = 25 kg/cm2 dengankoefisien variasi yang diizinkan = 25% terhadap rata-rata kuat tekan bata yang diuji). Pasanganbata dibuat tiga buah untuk setiap komposisi dengan susunan dan pembebanan seperti yangterlihat pada Gambar 6. Hasil pengujian disajikan pada Gambar 7 dan Gambar 8.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan pasangan bata tidak hanya tergantung darikekuatan mortar tetapi juga dari kekuatan bata. Pola kerusakan benda uji pasangan bata yangmortarnya menggunakan semen alternatif mutu A, B, C, dan D dengan campuran semen : pasir= 1 : 3 mengindikasikan bahwa sebagian keruntuhan terjadi pada batanya. Ini berarti bahwa adaketidakseimbangan antara kekuatan mortar dan bata yang digunakan. Sedangkan pada pasanganbata yang mortarnya memiliki komposisi campuran semen : pasir = 1:5, pola kerusakan yangterjadi pada benda uji relatif seimbang. Jadi, dapat dapat disimpulkan bahwa untuk jenis batadengan kelas mutu 25 dapat digunakan mortar dengan komposisi campuran semen alternatif :pasir Galunggung = 1 : 5.

            Selanjutnya juga ternyata bahwa kuat tekan pasangan bata yang mortarnya menggunakansemen alternatif, semen Portland, semen Cap Rumah, dan semen Pozolan Kapur relatif sama,sehingga penggunaan semen alternatif sebagai bahan pengikat pada campuran mortar pasangan.Bata merah berpotensi lebih efisien dibandingkan dengan penggunaan semen Portland atausemen Cap Rumah.

Beban P

49 cm

27 cm

Gambar 6. Pengujian Pasangan Bata

Gambar 6. Kuat Tekan Pasangan Bata Dengan

Komposisi Campuran Mortar 1 : 3(Semen : Pasir)

c. Beton

            Pada pembuatan benda uji beton, digunakan semen alternatif yang mengalami prosespembakaran, yaitu mutu E, F, G, dan H karena memiliki kekuatan tekan yang lebih besardaripada semen alternatif yang tidak mengalami proses pembakaran (mutu A, B, C, dan D).Benda uji yang digunakan berbentuk kubus dengan ukuran 15 x 15 x 15 cm dengan faktorair/semen 0,50. Perencanaan campuran beton dilakukan dengan metoda Dreux, dan komposisiyang digunakan disajikan pada Tabel 8. Pengujian tekan dilakukan pada umur 7, 14, 21, dan 28hari.

             Hasil pengujian menunjukkan bahwa beton yang dibuat dengan menggunakan semenalternatif mutu E (kapur : fly ash = 1 : 1, melalui proses pembakaran 900°C) mempunyaikekuatan tekan yang paling tinggi dibandingkan dengan yang menggunakan semen alternatifmutu lainnya. Hasil pengujian untuk beton yang menggunakan semen alternatif mutu E tersebutdisajikan pada Gambar 9. Sedangkan perbandingan kekuatan tekan yang dicapai untukcampuran yang menggunakan semen alternatif mutu E, F, G, H dengan faktor semen/air 0,50diperlihatkan pada Gambar 10.

Beberapa hal yang dapat dicatat sebagai hasil pengujian adalah sebagai berikut:

􀂃 Kekuatan tekan beton yang dihasilkan semakin rendah seiring dengan semakin besarnyaporsi fly ash di dalam komposisi semen alternatif yang digunakan. Jadi, kapur yangterkandung di dalam semen lebih besar kontribusinya di dalam mencapai kekuatan tekanbeton dibandingkan dengan kandungan silika pada fly ash.

􀂃 Pada Gambar 9 terlihat bahwa walaupun kekuatan tekan beton yang menggunakan semenalternatif mutu E pada umur 28 hari (187,70 kg/cm2) lebih rendah daripada yangmenggunakan semen Portland (449,50 kg/cm2) maupun yang menggunakan semen CapRumah (377,90 kg/cm2), namun masih tetap di atas syarat kekuatan tekan untuk betonstruktural yaitu 100 kg/cm2. Kondisi ini juga terlihat untuk beton yang menggunakan semen

alternative mutu F, G, dan H.

2.8  Potensi Ekonomis Semen Alternatif Dengan Bahan Dasar Kapur Dan FlyAsh

            Potensi ekonomis semen alternatif dalam penelitian ini ditinjau dari peluangnya untuk dapatdigunakan secara luas oleh masyarakat dan diproduksi oleh industri kecil atau menengah.Potensi ini antara lain sangat tergantung dari ketersediaan bahan baku yaitu fly ash dan kapurPadalarang, proses dan biaya produksi semen alternatif, serta biaya penggunaan semen alternatifpada komponen bangunan rumah tinggal.

2.8.1 Ketersediaan Bahan Baku

            Seperti yang telah disampaikan sebelumnya, fly ash merupakan limbah pembakaran batubara.Direktorat Batubara, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral telah mengidentifikasicadangan batubara sebanyak 38.768 juta MT (Metrik Ton). Dari jumlah tersebut, sekitar 11.484juta MT merupakan cadangan terukur dan 2.484 juta MT cadangan terindikasi, dengan sekitar5.362 juta MT diklasifikasikan sebagai cadangan yang tereksploitasi.Produksi batubara di Indonesia pada tahun 2004 sebanyak 127 juta MT dan pada tahun 2005diperkirakan produksinya mencapai 150 juta MT. Dari tahun ke tahun produksi batubara diIndonesia selalu mengalami peningkatan. Sebagian besar produksi sebesar 67,5 % digunakanuntuk memenuhi pasar ekspor ke berbagai negara di Asia Pasifik dan sisanya sebesar 32,5 %digunakan untuk konsumsi dalam negeri. Pemakaian batubara terbesar di Indonesia oleh PLTUyang mencapai 20 juta MT dan diikuti oleh pabrik semen sebesar 4,2 juta MT, dan sisanyasebesar 20,8 juta MT untuk industri lain, seperti pabrik tekstil. Limbah pembakaran batubaraberupa 20 % bottom ash dan 80 % fly ash.

            Dari data diatas, maka dapat diperkirakan ketersediaan material fly ash per tahunnya sebanyak36 juta MT. Dengan melihat jumlah ketersediaan material fly ash, maka semen alternatiftersebut dapat diproduksi secara masal dengan kapasitas industri menengah. Sementara kapurmerupakan bahan alam yang cukup banyak tersedia seperti yang telah dibahas sebelumnya.

2.8.2 Proses Produksi Semen Alternatif

            Penggunaan kapur tanpa proses pembakaran untuk menghasilkan kapur padam danfly ash  yang telah tersedia sangat menyederhanakan proses produksi sehingga dapatdilaksanakan dengan relatif lebih mudah dan lebih murah oleh masyarakat umum. Baik prosesproduksi maupun prasarana dan peralatan yang diperlukan untuk menghasilkan semen alternatifjauh lebih sederhana dibandingkan dengan proses produksi dan prasarana serta peralatan untukmenghasilkan semen Portland. Dengan demikian diharapkan masyarakat dapat membuat semenalternatif sendiri untuk kebutuhannya sendiri maupun industri kecil.

            Selanjutnya, dibandingkan dengan semen Portland, bahan pembentuk semen alternatif juga jauhlebih sederhana karena hanya terdiri dari kapur dan fly ash sedangkansemen Portland memerlukan bahan baku yang terdiri dari limestone, siltstone, shale, iron sand,pozzolan, dan gypsum. Selain itu, proses produksi semen alternatif lebih sederhana danmemerlukan biaya yang lebih rendah daripada proses produksi semen Portland karena padatahap pembakarannya hanya memerlukan suhu 9000C sedangkan pada semen Portland suhumencapai 14000 C.

2.8.3 Estimasi Kasar Biaya Produksi

            Di dalam penelitian ini, estimasi didasarkan pada asumsi bahwa biaya produksi meliputi biayabangunan dan areal produksi (termasuk biaya pemeliharaan dan penyusutan), biaya peralatan(terutama tungku, mixer, genset, simawar, kompresor listrik, termasuk biaya pemeliharaan danpenyusutan), biaya tenaga kerja, biaya bahan baku dan bahan bakar (minyak tanah dan solar),dan biaya packaging. Diasumsikan pula bahwa tersedia 50 buah tungku pembakaran dengandaya tampung 80 kg semen alternatif/tungku/proses pembakaran selama 2 jam. Bila dalam satuhari dilakukan 3 kali pembakaran, maka kapasitas produksi adalah 12 ton/hari atau 300ton/bulan.

Dengan asumsi di atas diperoleh biaya produksi semen alternatif mutu E sebagai berikut:

• Bahan baku = Rp. 42.000.000,-

• Perawatan dan penyusutan peralatan = Rp. 581.250,-

• Pemeliharaan dan penyusutan bangunan = Rp. 968.000,-

• Upah pekerja = Rp. 7.200.000,-

• Bahan Bakar = Rp. 71.750.000,-

• Kantong semen = Rp. 6.750.000,-

• Biaya produksi Semen Alternatif = Rp. 129.249.250,- /bulan

Biaya produksi semen alternatif per zak :

(Rp. 129.249.250/7500 zak) = Rp. 17.233,-

Keuntungan 20 % = Rp. 3.446,-

Biaya distribusi (asumsi 10 %) = Rp. 1.723,-

Pajak 10 % = Rp. 1.723,-

Harga jual per zak = Rp. 24.125,-

Dibulatkan = Rp. 24.200,-

Sebagai pembanding, harga semen Holcim PC Rp. 38.000/zak dan semen PPC Rp. 31.000/zak.Dengan asumsi dan cara yang serupa diperoleh harga jual per zak semen alternatif mutu A(tanpa pembakaran) sebesar Rp. 8.748,-

2.8.4 Estimasi Biaya Kasar Penggunaan Semen Alternatif Pada Komponen Bangunan

Rumah Tinggal

            Berdasarkan desain campuran beton dengan mutu K-175 diperlukan 6,8 zak atau 340 kg semenPortland per m3 dengan biaya sebesar Rp. 258.400,-. Sedangkan apabila digunakan semenalternatif mutu E untuk kuat tekan yang sama, diperlukan 10 zak atau 400 kg semen alternatifper m3 dengan biaya sebesar Rp. 242.000,-. Tabel 9 menyajikan biaya material yang diperlukanuntuk menghasilkan 1 m3 beton K-175 baik dengan menggunakan semen alternatif maupunsemen Portland.

Untuk pasangan bata merah dengan komposisi mortar 1 : 3 dibutuhkan 0,42 zak atau 21 kgsemen Portland per 1 m2 dengan biaya sebesar Rp. 15.960,- (menghasilkan kuat tekan sebesar29,60 kg/cm2) sedangkan dengan menggunakan semen alternatif mutu A dengan komposisicampuran mortar yang sama diperlukan biaya sebesar Rp. 3.674,- (menghasilkan kuat tekansebesar 28,32 kg/cm2).

            Untuk pembuatan conblock mutu A2 dengan komposisi campuran 1 : 6 dibutuhkan SemenPortland 0,55 kg atau Rp. 418,- (menghasilkan kuat tekan 59,70 kg/cm2), sedangkan denganmenggunakan semen alternatif mutu A dengan komposisi campuran yang sama diperlukanbiaya sebesar Rp. 121,- (menghasilkan kuat tekan 45,83 kg/cm2).

BAB III

UJI COBA BAHAN

3.1 alat dan bahan

Bahan :

1.      2 kg kapur olahan

2.      3 kg magnesium

3.      3 kg semen merah

4.      5 kg pasir

5.      5 kg kricak (batu pecah)

6.      10 liter air

Alat :

1.      Pipa pvc diameter 1.5"

2.      Gergaji

3.      Tata-kan

4.      Ember

5.      Gelas ukur

6.      Skop

7.      Kayu

8.      Alat tulis

3.2 proses pembuatan

Langkah-langkahpembuatan beton dengan campuran 1 kapur / 3 pasir / 5 kricak :

1.      Siapkan ember kemudian masukan 1 gelas pasir,3 pasir,dan 5 kricak

2.      Aduk sampai merata,masukan air 1/3 gelas,

3.      Aduk sampai mencadi pasta semen,

4.      Siap-kan cetakan dari potongan pipa,

5.      Masukan kedalam cetakan,dan padatkan dengan kayu dengan cara dituk tusuk

6.      Diamkan selama 2 minggu

7.      Setelah 2 minggu lepaskan dari cetakan.

Langkah-langkahpembuatan beton dengan campuran 1 kapur / 3 pasir / 5 kricak + 1 semen merah :

1.      Siapkan ember kemudian masukan 1 gelas pasir,3 pasir,dan 5 kricak + 1gelas semen merah,

2.      Aduk sampai merata,masukan air 1/3 gelas,

3.      Aduk sampai mencadi pasta semen,

4.      Siap-kan cetakan dari potongan pipa,

5.      Masukan kedalam cetakan,dan padatkan dengan kayu dengan cara dituk tusuk

6.      Diamkan selama 2 minggu

7.      Setelah 2 minggu lepaskan dari cetakan.

Langkah-langkahpembuatan beton dengan campuran 1 kapur / 3 pasir / 5 kricak + 1 semen merah dan 1 magnesium :

1.      Siapkan ember kemudian masukan 1 gelas pasir,3 pasir,dan 5 kricak + 1 gelas semen merah dan 1 gelas magnesium ,

2.      Aduk sampai merata,masukan air 1/3 gelas,

3.      Aduk sampai mencadi pasta semen,

4.      Siap-kan cetakan dari potongan pipa,

5.      Masukan kedalam cetakan,dan padatkan dengan kayu dengan cara dituk tusuk

6.      Diamkan selama 2 minggu

7.      Setelah 2 minggu lepaskan dari cetakan

Tabel perbandingan

3.3 hasil percobaan

Beton campuran1 kapur / 3 pasir / 5 kricak :

Beton campuran1 kapur / 3 pasir / 5 kricak+ 1 semen merah :

Beton campuran1 kapur / 3 pasir / 5 kricak + 1 semen merah dan 1 magnesium :

BAB IV

4.1 Kesimpulan

            Semen Alternatif dengan bahan dasar kapur  dan fly ash dapat dijadikan sebagai pengganti semen Portland secara keseluruhan pada industri perumahan sederhana. Kuat tekan semen alternatif yang dihasilkan memenuhi persyaratan SNI 15-0301 yaitu ≥ 100 kg/cm2.

            Semen alternatif dapat diproduksi dengan proses pembakaran maupun tanpa proses pembakaran. Kuat tekan maksimum pada umur 28 hari untuk semen alternatif tanpa proses pembakaran adalah 143,31 kg/cm2 dengan komposisi kapur : fly ash  = 1 : 1, sedangkan untuk semen alternatif dengan proses pembakaran pada temperatur 900°C kuat tekan maksimum yang dicapai pada umur yang sama adalah 280,04 kg/cm2.

            Semakin tinggi kandungan fly ash di dalam campuran semen alternatif, semakin rendah kuat tekan yang dihasilkan pada umur 28 hari. Untuk memperoleh kuat tekan yang memenuhi persyaratan SNI 15-0301, kandungan fly ash maksimum yang dapat ada dalam campuran adalah pada perbandingan kapur : fly ash = 1 : 3 untuk semen alternatif tanpa dibakar dan 1 : 4 untuk semen alternatif dengan proses pembakaran.

            Semen alternatif mutu A, B, dan C dapat digunakan pada konstruksi non struktural, seperti plesteran, acian, drainase, pasangan bata, dll, selain itu dapat juga dijadikan sebagai bahan campuran untuk pembuatan concrete block, sedangkan semen alternatif mutu E, F, G, dan H dapat digunakan untuk konstruksi struktural, seperti balok, kolom, dan pelat lantai. Penggunaan semen tersebut terbatas pada konstruksi beton yang didesain dengan mutu K-125 dan K-175.

            Biaya produksi semen alternatif jauh lebih murah dibandingkan dengan biaya produksi semen Portland yang beredar di pasaran karena energi yang dibutuhkan lebih rendah dan proses produksi yang lebih sederhana. Dengan demikian semen alternatif akan lebih ekonomis apabila digunakan sebagai bahan pengikat pada industri perumahan sederhana dan dapat diharapkan bahwa harga rumah tersebut lebih terjangkau oleh masyarakat.Penggunaan semen alternatif pada industri perumahan akan mengurangi kebutuhan terhadap semen Portland yang telah diketahui tidak terlalu ramah lingkungan akibat emisi CO2 dalam proses produksinya.

4.2 Daftar Pustaka

1. Banerjea, H. N., (1980) ‘Technology of Portland Cement and Blended Cements’., Wheeler Publishing ltd., Allahadad.

2. Bogue, R. H., (1991) ‘Chemistry of Portland Cement’., New York.

3. British Geological Survey for the Office of the Deputy Prime Minister as part of the research project ‘ODPM-BGS Joint Minerals Programme’ (2005), ‘Natural HydraulicLimes’, Mineral Planning Worksheet, Crown Copyright.

4. Chatterjee, T. K., (1991) ‘Burnability and Clinkerization of Cement Raw Mixes’., Mysore Cements Limited., India.

5. Consortium for Fly Ash Use in Geotechnical Applications,

http://geoserver.cee.wisc.edu/fauga/new_page_1.htm

6. Ghosh, S. N., (1991) ‘Cement and Concrete Science & Technology Vol. 1 Part 1.’, ABI Books Pvt. Ltd New Delhi India.

7. Departemen Pekerjaan Umum., (1996) ‘Pengkajian Mixed Portland Cement (Semen Cap Rumah) untuk Bahan Komponen Bangunan’., Bandung.

8. Departemen Pekerjaan Umum., (1997) ‘Pengembangan Semen Alternatif’., Bandung.

9. Departemen Pekerjaan Umum., (2002) ‘Pengembangan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit untuk Rumah Sederhana’., Bandung.

10. Departemen Pekerjaan Umum., (1999) ‘Pengembangan Bahan Cementitious sebagai BahanBangunan’., Bandung.

11. Departemen Pekerjaan Umum., (1982) ‘Persyaratan Umum Bahan Bangunan’., Bandung.

12. Departemen Pekerjaan Umum., (1992) ‘Teknologi Adukan dan Pasangan Tembok’.,Bandung.

13. Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Jawa Barat., (2002) ‘Optimalisasi Pemanfaatan Teknologi Pengolahan Trass sebagai Bahan Baku Semen Pozolan di Kabupaten Bandung’.,Bandung.

14. Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Jawa Barat., (2002) ‘Aplikasi Penggunaan Semen Pozolan Kapur             (SPK) pada Komponen Rumah Sederhana’., Bandung.

15. Hanafiah., (1996) ‘Persamaan Konstitutif Beton Kinerja Tinggi dengan Abu Terbang sebagai Subtitusi Parsial Semen’.,Disertasi., Institut Teknologi Bandung., Bandung.

16. http://mail.uns.ac.id/~bkt/praktikum/uji_bata.html., Dimensi dan Sifat Fisik Bata Merah.

17. Kusnadi., (2000) ‘Teknologi Beton’., Institut Teknologi Bandung., Bandung.

18. Kurdowski, Wieslaw., (1991) ‘Cement Manufacture’., MIMBIO Akademia Gorniczo- Hutnicza., Poland.

19. Kurdowski, Wieslaw., (1991) ‘Chemistry and Mineralogy of Cement Clinker’., Institut of Building Materials., Poland.

20. Laboratorium Teknologi Beton Lembaga Politeknik Pekerjaan Umum – Institut Teknologi Bandung., (1992) ‘Pedoman Praktikum Beton’., Bandung.

21. Lisnawaty, Lina., (1997) ‘Optimasi bahan Bakar dan Bahan Baku di Pabrik Semen’., Skripsi., Institut Teknologi Nasional., Bandung.

22. http:/www.lafarge.com., ‘Blue Cycle Cement’., Diakses Tanggal 29 Juli 2005.

23. Maslehudin, M., Saricimen, H, dan Al-Mana, A., (1987) ‘Effect of Fly Ash Addition on The Corrosion Resisting Characteristics of Concrete’., ACI Material Journal. Vol. 84, No.1.

24. Mohan, Lata., (1991) ‘Advances in Some Special and Newer Cements’., India.

25. Sihotang, Abinhot., dan Hazairin., (2002) ‘Pemanfaatan Kapur dan Pozolan sebagai Bahan Baku Utama Pembuatan Semen Hidraulis Alternatif”., Bandung.

26. Suhud, Ridwan., (2001) ‘Desain Campuran Beton’., Proceedings Seminar Beton., Institut Teknologi Nasional., Bandung.

27. Sersale, Ricardo., (1991) ‘Blended Cement’., Department of Materials and Production Engineering., Italy.

28. Soenarno, Industri Semen Harus Tingkatkan Penggunaan Kapasitas

Menganggur.,http://www.kompas.com/kompas-cetak/0305/21/ekonomi/.

29. Standar Nasional Indonesia (SNI) 08-0302-1999., (1999) ‘Semen Portland Pozolan’.

30. Standar Nasional Indonesia (SNI) 05-2419-1991., (1991) ‘Spesifikasi Bahan Bangunan A’.

31. Standar Nasional Indonesia (SNI) S-15-1990., (1990) ‘Spesifikasi Abu Terbang sebagai Bahan Tambahan untuk Campuran Beton’.

32. Standar Nasional Indonesia (SNI) 15-0301., ‘Semen Pozolan Kapur’.

33. Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-2097., ‘Persyaratan Mutu Kapur Padam’.

34. Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-1750., ‘Persyaratan Agregat untuk Beton’.

35. Standar Nasional Indonesia (SNI) 0349., ‘Persyaratan Concrete Block’.

36. Swamy, R. N., (1984) ‘Fly Ash Utilization in Concrete Construction’., Proceedings, Second International Conference on Ash Technology and Marketing, London, September 16 th-21 th.

37. Tse, E. W., Lee, D. Y., and Klaiber, F. W., (1986) ‘Fatigue Behavior of Concrete Cantaining Fly Ash’.,             Proceedings, Second International Conference on Fly Ash, SilicaFume, Slag and Natural Pozzolanos in Concrete, Vol I.