BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1 Tanah Liat

Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan keramik,

dimana kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang

mudah didapat dan pemakaiannya yang sangat luas. Kira-kira 70 % atau 80 % dari

kulit bumi terdiri dari batuan yang merupakan sumber tanah liat. Tanah liat banyak

ditemukan di areal pertanian terutama persawahan. Dilihat dari sudut ilmu kimia,

tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan dalam keadaan murni mempunyai rumus :

Al2O3 2SiO2 2H2

NO

O Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan

basah akan mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi

keras, sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya,

masyarakat memanfaatkan tanah liat atau lempung ini sebagai bahan baku pembuatan

keramik, bata dan gerabah. Tanah liat memiliki komposisi kimia sebagai berikut:

Tabel 2.1 Komposisi kimia tanah liat

Unsur Kimia Jumlah (%)

1 SiO 59.14 2

2 Al2O 15.34 3

3 Fe2O3 6,88 + FeO

4 CaO 5,08

5 Na2 3.84 O

6 MgO 3,49

7 K2 1.13 O

8 H2 1,15 O

9 TiO 1,05 2

10 Lain – lain 2,9

Sumber : http://axzx.blogspot.com/2008/12/proses-pembentukan-

tanah-liat-secara.htmlengkel keramik PPG Kesenian Jogja

Universitas Sumatera Utara

2.1.1 Jenis – Jenis Tanah Liat

Berdasarkan atas tempat pengendapan dan asalnya, tanah liat (lempung) dapat dibagi

dalam beberapa jenis, sebagai berikut :

1. Lempung Residual, Lempung residual adalah lempung yang terdapat pada

tempat di mana lempung tersebut terjadi, atau dengan kata lain lempung

tersebut belum berpindah tempat sejak terbentuknya.

2. Lempung Illuvial, Lempung illuvial adalah lempung yang telah terangkut dan

mengendap pada suatu tempat tidak jauh dari tempat asalnya, misalnya di

kaki bukit. Lempung illuvial sifatnya mirip lempung residual, hanya saja pada

lempung illuvial bagian dasarnya tidak diketemukan batuan asalnya.

3. Lempung Alluvial, Lempung alluvial adalah lempung yang diendapkan oleh

air sungai di sekitar atau sepanjang sungai. Pada waktu banjir sungai akan

meluap, sehingga lempung dan pasir yang dibawanya akan mengendap di

sekitar atau sepanjang sungai. Pasir akan mengendap di tempat dekat sungai,

sedangkan lempung akan mengendap jauh dari tempat asalnya. Letak sungai

dapat berubah-ubah sehinggan hasil endapan lempung atau pasir juga akan

berubah-ubah. Oleh karena itu endapan lempung alluvial dicirikan dengan

selang-seling antara pasir dan lempung, baik vertikal maupun horizontal.

Bentuk endapan alluvial umumnya menyerupai lensa. Pada endapan alluvial

muda, lapisan pasirnya terlihat masih segar, sedangkan pada endapan alluvial

tua, lapisan pasirnya telah melapuk sebagian atau seluruhnya telah menjadi

lempung.

4. Lempung Marin, Lempung marin adalah lempung yang endapannya berada di

laut. Lempung yang dibawa oleh sungai sebagian besar diendapkan di laut.

Hanya sebagian kecil saja yang diendapkan sebagai lempung alluvial.

Lempung marin sangat halus dan biasanya tercampur dengan cangkang -

cangkang foraminefera (kapur). Lempung marin dapat menjadi padat karena

pengaruh beban di atasnya, oleh gaya geologi.

5. Lempung Rawa, Lempung rawa adalah lempung yang diendapkan di rawa –

rawa. Jenis lempung ini dicirikan oleh warna yang hitam. Apabila terdapat

dekat laut akan mengandung garam.

Universitas Sumatera Utara

6. Lempung Danau, Lempung danau adalah lempung yang diendapkan di danau.

Sifat lempung ini tidak tebal seperti lempung marin dan mempunyai sifat

seperti lempung rawa air tawar.

Di Indonesia dalam pembuatan bata merah dan genteng pada umumnya

mempergunakan lempung alluvial. Jarang sekali menggunakan lempung marin.

Karena sawah-sawahnya sebagian besar mengandung endapan alluvial, terutama di

Pulau Jawa.

2.1.2 Keramik berbahan dasar Lempung

1. Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan

dibakar pada suhu maksimum 1000 °C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya

sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus

dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya.Gerabah termasuk keramik

berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau

porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk

keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang

menarik sehingga menambah kekuatannya.

2. Keramik Batu (Stoneware)

Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api

sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°C -1300°C). Keramik jenis ini

mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik

jenis ini termasuk kualitas golongan menengah.

Adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung

murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin

jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik

putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C, bahkan ada

yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang tampaknya tipis dan

3. Porselin (Porcelain)

Universitas Sumatera Utara

rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta

keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada suhu tinggi maka dalam

bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini

mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri

karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan

cemerlang terhadap warna-warna glasir.

4. Keramik Baru (New Ceramic)

Adalah keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi

seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik,

keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon,

bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan

dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan

panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen

teknis lainnya.

2.2 Bahan Galian Industri Keramik

2.2.1 Kaolin

Kaolin berasal dari bahasa cina yaitu Kaoling dan disebut juga China Clay.

Kaolin merupakan massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan

kandungan besi yang rendah dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan.

Kaolin merupakan jenis tanah liat primer yang digunakan sebagai bahan utama dalam

pembuatan keramik putih, dan menggandung mineral kaolinit Al2Si2O5(OH)4

Dilihat dari sifat dan keadaan bahan, kaolin berwarna putih karena kandungan

besinya yang sangat rendah, tidak plastis, berbutir kasar, berat jenis 2,60-2,63 g/cm

sebagai

bagian yang terbesar. Proses pembentukan (kaolinisasi) dapat terjadi melalui proses

pelapukan dan proses hidrotermal alterasi pada batuan beku felsfatik.

3,

titik lebur 1850 0C, daya hantar panas dan listrik yang rendah. Kaolin juga mempunyai

tingkat keplastisan yang rendah sehingga taraf penyusutan dan kekuatan keringnya

Universitas Sumatera Utara

pun lebih rendah dan sangat tahan api. Oleh karena itu kaolin tidak dapat dipakai

begitu saja untuk membuat barang-barang keramik, melainkan harus dicampur dahulu

dengan bahan lain.

Cadangan kaolin di Indonesia diperkirakan sebesar 57.510.000 ton. Cadangan

tersebut mempunyai mutu yang cukup baik sebagai bahan keramik dan untuk pengisi

(misalnya untuk industri kertas), sedang untuk keperluan industri yang lain perlu

adanya penelitian lebih lanjut.

Hasil Analisa Komposisi Kimia Basa Kaolin Surabaya dengan menggunakan

AAS(Atomic Absorption Spectrometer) dapat dilihat pada tabel 2.2 dibawah ini :

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Basa Kaolin Surabaya

No Komposisi (%) % Berat

1 SiO 64,30 2

2 Al2O 11,59 3

3 CaO 8,05

4 MgO 0

5 Fe2O 0,14 3

6 LOI 15,92

Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

Kaolin banyak dipakai dalam berbagai industri, baik sebagai bahan baku utama

maupun sebagai bahan pembantu. Hal ini karena adanya sifat-sifat kaolin seperti

kehalusan, kekuatan, warna, daya hantar listrik dan panas yang rendah, dan lain-lain.

Dalam industri, kaolin dapat berfungsi sebagai pelapis (coater), pengisi (filter),

barang-barang tahan api dan isolator. Penggunaan kaolin yang utama adalah dalam

industri-industri kertas, keramik, cat, karet/ban, plastik, semen, pestisida, pupuk,

absorbent, kosmetik, pasta gigi, detergent, tekstil, dan lain-lain.

Kaolin ini juga dapat dipakai sebagai bahan konstruksi, seperti :

Keramik halus (gerabah putih atau white-earthenware) dan porselen, baik

sebagai salah satu komponen dalam badan maupun glasir

Barang-barang tahan api dalam bata-bata kaolin

Bahan-bahan bangunan keramik seperti tegel dalam gerabah atau porselen

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Felspar

Keberadaan feldspar dalam kerak bumi cukup melimpah. Walaupun demikian

untuk keperluan komersial dibutuhkan feldspar yang memiliki kandungan (K2O +

Na2O) > 10%. Selain itu material penggotor oksida besi, kuarsa, oksida titanium dan

penggotor lain yang berasosiasi dengan feldspar diusahakan sesedikit mungkin.

Felspar dari alam setelah diolah dapat dimanfaatkan untuk batu gurinda dan feldspar

olahan untuk keperluan industri tertentu. Mineral ikutannya dapat dimanfaatkan untuk

keperluan industri lain sesuai spesifikasi yang ditentukan. Industri keramik halus dan

kaca/gelas merupakan dua industri yang paling banyak mengkomsumsi feldspar

olahan, terutama yang memiliki kandungan K2O tinggi dan CaO rendah. Sebagai

mineral silikat pembentuk batuan, feldspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat

yang menunjukkan 4 (empat) atom oksigen dalam struktur tetrahedral SiO2 yang

dipakai juga oleh struktur tetrahedral lainnya. Kondisi ini menghasilkan kisi-kisi

kristal seimbang terutama bila ada kation lain yang masuk kedalam struktur tersebut

seperti pengganti silicon oleh aluminium. Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah

triklin atau monoklin. Feldspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok

mineral yaitu kalium feldspar (KAlSi3O8), natrium feldspar (NaAlSi3O8), kalium

feldspar (CaAl2Si2O8) dan barium feldspar (Ba Al2Si2O8) sedangkan secara

mineralogi feldspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-felspar.

2.2.3 Pasir kuarsa

Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas kristal-kristal silica (SiO2)

dan menggandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir

kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih, merupakan hasil pelapukan batuan yang

menggandung mineral utama seperti kuarsa dan feldspar. Pasir kuarsa mempunyai

komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K2O, berwarna

putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa penggotornya, kekerasan 7

(skala Mohs), berat jenis 2,65 , titik lebur 1715 0C , bentuk kristal hexagonal.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.3. Sifat fisis bahan baku pembuatan keramik

No Sifat Kaolinit Feldspar Pasir

1

2

3

4

5

Rumus

Plastisitas

Fusibilitas

Titik Cair

Pembakaran

Al2O3 2SiO2

2H20

Plastis

Refraktori

1785 o

K

C

Sangat cair

2O Al2O3

6SiO2,

Nonplastis

Perekat mudah

lebur

1150 o

SiO

C

Lebur

2

Nonplastis

Refraktori

1710 oC

Tidak cair

Sumber : Joelianingsih, 2004

2.2.4 Clay

Pada umumnya ada dua jenis clay yaitu: ball clay dan fire clay. Ball clay

digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas tinggi dan tegangan patah

tinggi dan tidak pernah digunakan tersendiri. Fire clay terdiri dari tiga kelas yaitu :

1. flin fire clay yang memiliki struktur kuat

2. plastic fire clay yang memiliki workabilitas yang baik

3. High alumina clay dipergunakan untuk refraktori dan bahan tahan api

2.3 Limbah Padat Pulp

Limbah padat adalah hasil buangan industri berupa padatan, Lumpur, atau

bubur yang berasal dari suatu proses pengolahan. Sumber limbah padat contohnya

adalah pabrik gula, pulp, kertas, rayon, dan lain sebagainya.

Pulp adalah kumpulan serat-serat yang diambil dari bagian tumbuhan yang

mengandung serat antara lain dari bagian batang, kulit, akar, daun, dan buah. Pulp

yang berasal dari kayu disebut pulp kayu (wood pulp).

Universitas Sumatera Utara

Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non

kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Kayu

sebagai bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara

lain :

- Selulosa, tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang

merupakan komponen yang paling disukai dalam pembuatan kertas karena

panjang dan kuat.

- Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang.

Hemiselulosa

lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pluping.

- Lignin, adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi

merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping kimia dan proses

pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selulosa

secara signifikan.

- Ekstraktif, meliputi hormone tumbuhan, resin, asam lemak dan unsure lain.

Komponen ini sangat beracun bagi kehidupan perairan dan mencapai jumlah

toksik akut dalam efluen industri kertas.

( Rini D.S 2002)

Proses pembuatan pulp diantaranya dilakukan dengan proses mekanis, kimia,

dan semikimia. Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan pengikisan

dengan menggunakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasa dikenal

diantaranya PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood). Proses semi kimia

merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini

diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu

untuk mendegradasi lignin sehingga diperoleh pulp yang memiliki rendemen yang

lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.

Proses pembuatan pulp dengan proses kimia dikenal dengan sebutan proses

kraft. Disebut kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan

lebih tinggi daripada proses mekanis dan semikimia, akan tetapi rendemen yang

Universitas Sumatera Utara

dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih

banyak (lignin, ekstraktif, dan mineral). Pembuatan pulp dengan cara kimia kekuatan

dan derajat putih kertas lebih diutamakan, cocok untuk kertas tulis (HVS).

Zat pencemar dari proses pembuatan pulp yang berpotensi mencemari

lingkungan dibagi menjadi 4 kelompok yaitu :

1. Efluen limbah cair, misalnya padatan tersuspensi, senyawa organic koloid terlarut

serat hemisellulosa, bahan organic terlarut NaOH dan lain-lain.

2. Partikulat, misalnya abu dari pembakaran kayu atau sumber energi lain.

3. Gas, misalnya gas sulfur yang berbau tidak sedap seperti H2

4. Solid Wastes, misalnya sludges dari penggolahan limbah primer dan sekunder

serta limbah padat seperti potongan kayu.

S yang dilepaskan dari

berbagai tahap dalam proses kraft pulping, oksida sulfur dari pembakaran bahan

baker fosil.

Jadi limbah padat pulp adalah limbah yang diperoleh dari sisa-sisa pengolahan

industri pulp. Limbah ini berupa gumpalan-gumpalan yaitu grits, dregs, dan

biosludges.

Universitas Sumatera Utara

1. Grit : Berasal dari proses recousstisizing, berupa bahan yang tidak bereaksi

antara green liquoer dan kapur tohor, kandungan utamanya adalah pasir yang

mengandung hidroksida. Grit mempunyai berat jenis 1,88 gram/cm3

.

Gambar 2.1 Grit

2. Dreg : Merupakan bahan endapan dari green liquoer yaitu smelt yang

dilarutkan dengan weak wash dari lime mud washer. Kandungan silica dan

karbon residu organic yang tidak sempat terbakar dalam boiler. Bahan ini kaya

akan karbon karena tidak bereaksi.

Gambar 2.2 Dreg

Universitas Sumatera Utara

3. Biosludge : Merupakan campuran dari endapan limbah cair. kandungan

utamanya adalah selulosa dan bakteri yang mati.

Gambar 2.3 Biosludge

Tabel 2.4 Komposisi Kimia Limbah Padat Pulp

No Parameter Komposisi (%)

Grit Dreg Biosludge

1 Al2O 0 3 12.02 0

2 SiO 1.78 2 41.61 2.68

3 MgO 5.83 6.98 1.07

4 CaO 53.11 15.94 12.38

5 Fe2O 0 3 1.47 0.29

6 LOI 39,28 21,98 83.58

Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

Dari ketiga jenis limbah padat pulp diatas, yakni dreg, grit dan biosludge.

Ketiga jenis limbah ini yang digunakan peneliti sebagai bahan pengisi dalam

pembuatan sampel keramik konstruksi. Adapun alasan peneliti menggunakan limbah

ini adalah dengan alasan bahan limbah ini mengandung silika (bahan pengisi), dimana

dreg mengandung 41,61 %, grit mengandung 1,78 % dan biosludge mengandung 2,68

% silika. Dimana silika inilah yang akan membuat sampel keramik memiliki kuat

tekan yang kuat. Disamping itu dreg mengandung senyawa alumina sebesar 12,02 %.

Dengan adanya silika dan alumina membuat sampel keramik dapat menjadi kuat dan

keras. Karena itulah sifat kedua bahan ini mengikat dan mengisi.

Universitas Sumatera Utara

Namun disamping mengandung alumina dan silika, ketiga bahan limbah ini

mengandung senyawa yang dianggap beracun dan berbahaya, ini dapat diketahui dari

kandungan masing-masing limbah. Contohnya adalah senyawa CaO, Fe 2 O 3 .

Senyawa ini dapat berbahaya jika masuk kedalam tubuh dengan kadar yang

tidak esensial bagi tubuh. Dengan memperhatikan senyawa diatas, penulis juga

menyadari akan bahayanya senyawa diatas jika digunakan dalam pembuatan sampel

keramik.

Dengan memperhatikan kandungan senyawa limbah dreg, grit, dan biosludge

yaitu Al, Fe, Mg, dan Ca yang dianggap berbahaya, maka peneliti berusaha

menghilangkan senyawa yang dianggap berbahaya ini dengan cara dibakar.

Tabel 2.5 Titik Cair Berbagai Unsur

Unsur Simbol Titik Cair ( 0 C)

Aluminium Al 660,4

Besi Fe 1538

Calsium Ca 839

Magnesium Mg 649

Oksigen O 218,4

Silikon S 1414

Sumber : Van Vlack, 2004

Dengan pembakaran yang digunakan peneliti dalam pembuatan keramik yaitu

sebesar 900 0 C senyawa-senyawa yang dianggap berbahaya akan habis terbakar dan

tidak akan berbahaya dalam pembuatan keramik konstruksi.

Universitas Sumatera Utara

2.4 Keramik

2.4.1 Pengertian Keramik

Keramik berasal dari bahasa yunani ”keramos”, yang artinya adalah sesuatu

yang dibakar. Pada mulanya diproduksi dari mineral lempung yang dikeringkan

dibawah sinar matahari dan dikeraskan dengan pembakaran pada temperatur tinggi.

Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari lempung. Defenisi pengertian

keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk

padat, yang terikat secara ionik dan kovalen.

2.4.2 Keramik Konstruksi

Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan

dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan properti elektrik dan

magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikonduktor, konduktor dan magnet.

Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace, biomedis,

konstruksi bangunan, dan industri nuklir.

Disebut keramik konstruksi karena jenis keramik ini ikut serta berperan di

dalam konstruksi suatu bangunan.

Klasifikasi keramik tradisional yang digunakan dalam konstruksi, di dasarkan

pada lingkup :

1. Keramik untuk lantai, dinding, maupun atap(bata)

2. peralatan sanitasi (kesehatan)

3. Alat angkut cairan dan pembuangan (pipa periuk)

4. Lantai dan dinding (ubin)

Sumber : ditulis oleh kelompok tellus, 2009

Universitas Sumatera Utara

Secara rinci sifat mekanik dan sifat fisis keramik konvensional ditunjukkan

pada tabel 2.6

Tabel 2.6 Sifat fisis dan mekanik keramik konvensional

Sifat Keramik Besar Parameter

SIFAT MEKANIK

• Kekerasan

• Kuat tarik

SIFAT FISIS

• Densitas

• Penyusutan

• Titik leleh

2600 Mpa

0,6 Gpa

3,980 g/cm3

30 %

5000 oC

Sumber : kenneth, 1996

Universitas Sumatera Utara

Sifat-sifat Fisik keramik standar ISO

Tabel 2.7 Sifat-sifat fisis keramik standar ISO

Variabel Keramik Alumina Tinggi Standar ISO 6474

alumina

Kandungan (%

berat)

Al 2 O 3 > 99,8 Al 2 O 3 > 99,5

Rapatan

(gram/cm3

> 3,98

)

> 3,90

Ukuran butiran

(micron)

3 - 6 < 7

kekasaran 0,02 -

Kekerasan

(vickers)

2300 > 2000

Kuat tekan (Mpa) 4500 -

Kuat tekuk (Mpa) 550 400

Modulus Young

(Gpa)

380 -

Sumber : amer, ceramic Soc 1991 ( ditulis kembali Anton J, Hartono, Mengenal

keramik canggih cerdas dan biokeramik, Andi Offset, Yogyakarta, 1992)

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.8 Standart Pengujian keramik konstruksi

No Pengujian Nilai

1 Densitas 2,71 g/cm 3

2 Porositas 47,22 %

3 Kuat tekan 62,9 Mpa

4 Susut bakar 1,919 %

Sumber : Sitorus Zuriah, 2010

2.4.3 Produk keramik terstruktur

Yang termaksud kedalam jenis ini adalah Termasuk dalam kelompok batu

bata, terakota, fayans dan gerabah.

Produk keramik ini berisi sejumlah bahan bangunan seperti batu bata dan batu

bata berongga, ubin, keramik dll. Produk-produk ini umumnya tidak tercakup.

Batu bata, bersama dengan batu bangunan, bahan yang umum digunakan. Kuat tekan

adalah antara 20-50 MPa dan dapat mencapai 70 MPa untuk bata padat, dibandingkan

dengan 15 MPa sampai 100 MPa dan tuf batu yang banyak digunakan dalam

konstruksi. Kekuatan tarik jauh lebih rendah, mencapai 5 % dan jarang 10% dari kuat

tekan. Batu bata memiliki keuntungan untuk dibentuk menjadi bentuk yang teratur,

yang dengan sendirinya menyebabkan meningkatnya kekuatan seluruh dari batu bata.

Dalam pembuatan batu bata tanah liat dapat digunakan tidak sangat murni, titik lebur

rendah.

Berdasarkan SNI 03-0691-1996 klasifikasi paving blok (bata beton) dibedakan

menurut kelas penggunaannya sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

Bata beton mutu A : digunakan untuk jalan

Bata beton mutu B : digunakan untuk pelataran parkir

Bata beton mutu C : digunakan untuk pejalan kaki

Bata beton mutu D : digunakan untuk taman dan pengguna lain

Tabel 2.9 Persyaratan Mutu Setiap Jenis Bata Beton Menurut SNI 03-0691-1996

Jenis Kuat Tekan (mPa*) Ketahanan Aus Penyerapan air

Rata-rata Minimum Rata-rata Minimum (Rata2 max)

A 40 35 0,090 0,103 3

B 20 17 0,130 0,149 6

C 15 12,5 0,160 0,184 8

D 10 8,5 0,219 0,251 10

Ketahanan terhadap natrium sulfat tidak boleh cacat dan kehilangan berat yang

diperkenankan maksimum 1,1.

Keterangan : * mPa = mega pascal, 1 mPa = 10 kg/cm 2

Sumber : SNI 03-0691-1996

Paving blok yang diproduksi secara manual biasanya termasuk dalam mutu

beton kelas D atau C yaitu untuk tujuan pemakaian non struktural, seperti untuk taman

dan penggunaan lain yang tidak diperlukan untuk menahan beban berat di atasnya.

Mutu paving blok yang pengerjaannya dengan menggunakan mesin pres dapat

dikategorikan ke dalam mutu beton kelas C sampai A dengan kuat tekan diatas 125

kg/cm2 bergantung pada perbandingan campuran bahan yang digunakan. Ada

keharusan melakukan pemeriksaan kekuatan paving secara kontinue/berkala untuk

paving yang diproduksi dengan spesifikasi khusus.

Penampakan antara paving blok yang diproduksi dengan cara manual dan

paving blok pres mesin secara kasat mata relatif hampir sama, namun permukaan

Universitas Sumatera Utara

paving yang diproduksi dengan mesin pres terlihat lebih rapat dibanding yang dibuat

secara manual.

Bata kliner

• Disebut juga pelapis jalan (paving block) adalah jenis bata keramik

bakaran keras dimana bata ini dibakar pada suhu hampir mencapai titik

lelehnya. Bahan bakunya adalah tanah liat dicampur dengan atau tanpa

serpih yang bermutu baik.

• Pembuatan dibentuk proses lempung dengan press tekanan tinggi

sehingga kepadatan optimal.

• Suhu pembakaran dapat mencapai 1200 0 C

• Bata kliner dipakai untuk permukaan jalan raya

• Syarat mutu :

1. tahan terhadap air, tahan terhadap perubahan cuaca, tahan

gesekan, kuat tekan tinggi.

2. kepadatan 2,3 gram/cm 3

3. kuat tekan rata-rata 280 kg/cm 2 dan bias mencapai 50 kg/cm 2

2.4.4 Bahan Baku keramik

Pada dasarnya bahan baku pembentuk keramik dapat dibagi atas :

1. Bahan plastis

Bahan baku ini berupa tanah liat(lempung) dengan kandungan mineral yang bersifat

liat Mineral ini berupa silikat, Mg, Fe, mineral yang bersifat kapur dan alkalis.

2. Bahan pelebur (Fondant)

Bahan ini berupa feldspar dengan kandungan alumina silikat alkali beraneka ragam,

yang terdiri dari :

1. Orthose : (SiAl) O8

2. Albite : (SiAl) O

K Potassis

8Na, Sodis

Universitas Sumatera Utara

3. Anorthite : (SiAl) O8

3. Bahan Penghilang Lemak

Bahan ini berupa bahan baku yang mudah dihaluskan dan koefisien

penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan baku ini berguna untuk menutupi

kekurangan-kekurangan yang terjadi karena plastisitas yang eksresif dari tanah liat

dan terdiri dari silika (SiO

Ca, Kalsis

2

2.4.5 Sifat-sifat Keramik

) atau kwarsa yang berbeda-beda bentuknya.

4. Bahan Tahan Panas

Bahan ini terdiri dari bahan baku yang menggandung Mg dan Silika Aluminium

Keramik memiliki sifat-sifat yang membuat keramik dapat digunakan dalam

berbagai aplikasi (sesuai kebutuhan), diantaranya :

a. Tahan terhadap korosi

b. Keras dan kuat

c. Bersifat isolator, semikonduktor, konduktor bahkan dapat bersifat

superkonduktor

d. Bersifat magnetik dan non magnetik

e. Konduktivitas panas yang rendah

f. Getas atau rapuh

g. Kapasitas panas yang baik

Universitas Sumatera Utara

2.4.6 Klasifikasi Keramik

Pada prinsipnya, keramik dapat dikelompokkan atas :

a. Traditional ceramics (Keramik tradisional), yaitu keramik yang dibuat dengan

menggunakan bahan baku dari alam. Contoh bahan bakunya adalah kuarsa,

kaolin, dan sebagainya. Yang termaksud kedalam jenis ini adalah bahan pecah

belah, dan keperluan rumah tangga.

b. Fine ceramic (keramik halus), yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan

oksida-oksida logam atau logam. Contoh : oksida logam (Al2O3, ZrO2, ThO2,

BeO, MgO, dan MgAl2O4 ), nitrida dan barida (Si3N4, SiC, B4

C, dan TiB).

Penggunaannya misalnya dalam bidang elektronika (elemen panas, dielektrik

semikonduktor), bidang medis, bidang otomotif dan lain sebagainya.

2.5 Proses Pembuatan Keramik

Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk

keramik, yaitu:

1. Pemilihan bahan baku

Tujuan pemilihan bahan baku ini adalah untuk memilih bahan baku yang

dianggap baik dan cocok digunakan untuk pembuatan keramik yang diinginkan.

2. Pembutiran

Tujuan dari pembutiran adalah untuk memisahkan material dengan ukuran

yang tidak sama menjadi seragam. Dalam arti pembutiran ini membuat bahan baku

yang tadinya memiliki ukuran butir yang tidak sama menjadi sama besar. Ukuran butir

biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100

mesh.

Universitas Sumatera Utara

3. Pencampuran bahan

Pencampuran bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang

homogen/seragam. Pencampuran dapat dilakukan dengan cara manual maupun

masinal dengan blunger maupun mixer.

• Die pressing

4. Pembentukan (Pencetakan)

Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat

plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada beberapa keteknikan utama

dalam membentuk benda keramik: die pressing, rubber mold pressing, extursion

molding, slip casting, injection molding.

bahan baku keramik dibuat menjadi bubuk, kemudian dicampur dengan

suatu bahan organik yang berfungsi sebagai pengikat (binder), lalu

dimasukkan kedalam cetakan (die) dan ditekan (press) untuk mendapatkan

bentuk padat yang kuat.

• Rubber mold pressing

Bubuk (powder) dimasukkan kedalam karet kemudian dibentuk dalam

ruang pencetakan hidrostatik. Bubuk ditekan/press serba sama sehingga

dihasilkan produk.

• Extursion molding

Bubuk/powder di ekstrusi dengan campuran plastik yang kaku dan

kemudian dimasukkan ke dalam cetakan. Setelah itu dipotong-potong

menjadi batangan-batangan.

• Slip casting

Suspensi diperkeras dengan pelumas (cubrican) kemudian dimasukkan

kedalam cetakan cribs yang berpori. Air akan terserap cetakan dan segera

terbentuk lapisan lempeng yang kuat.

• Injection molding

Bubuk/powder dicampur dengan bahan plastik, proses pembentukkannya

sama dengan proses pembentukan plastik. Bahan plastik sangat sulit

dihilangkan.

Universitas Sumatera Utara

1. Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan,

menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan

penyusutan berhenti

5. Pengeringan

Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah

pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang

terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi tiga

(3) proses penting:

2. Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut

3. Air yang terserap pada permukaan partikel hilang.

Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara

lambat untuk menghindari retak/cracking terlebih pada tahap 1 (Norton, 1975/1976).

Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air

secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang

mengakibatkan penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu

cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar.

6. Penimbangan (massa kering)

Setelah keramik dikeringkan secara lambat dengan cara diangin-anginkan pada

suhu kamar, langkah selanjutnya adalah ditimbang. Kegunaan dari proses

penimbangan ini adalah untuk mengetahui besar nya massa kering sampel keramik

yang selanjutnya nanti akan di bandingkan dengan besarnya massa keramik setelah

dibakar.

Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini

mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran

dilakukan dalam sebuah tungku/furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang

mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering/matang, atmosfer tungku dan tentu

saja mineral yang terlibat (Magetti, 1982). Selama pembakaran, badan keramik

7. Pembakaran

Universitas Sumatera Utara

mengalami beberapa reaksi-reaksi penting, hilang/muncul fase-fase mineral, dan

hilang berat (weight loss).

Umumnya padatan keramik sebelum dibakar terdiri dari grain-grain yang

dipisahkan oleh porositas (25%-60%), tergantung dari bahan-bahan dan metode

pembentukkannya untuk memaksimalkan sifat-sifat seperti: kekerasan, konduktivitas

thermal, dll. Proses pembakaran keramik 700 0 0C – 1800 C, tujuannya untuk

mengumpulkan partikel-partikel menjadi massa yang koheren, menghilangkan

porositas.

Proses sintering mengakibatkan :

1. perubahan ukuran dan bentuk grain

2. perubahan pori

3. perubahan ukuran pori

Hal ini akan mengakibatkan berkurangnya luas permukaan total, berkurangnya

volume total dan mengakibatkan kekuatan. Selama proses sintering ini partikel-

partikel keramik akan saling berdekatan dan bentuk pori menjadi lebih steris dan

ukurannya kecil.

Penyusutan Akibat Pembakaran

Proses densifikasi pada sintering telah menyebabkan terjadinya penyusutan, besar

penyusutan ini bergantung pada besarnya temperatur dan lamanya waktu pembakaran,

juga erat hubungannya dengan keadaan awal porositas.

Tidak semua proses penyusutan berlangsung merata. Penyusutan yang tidak merata

dapat terjadi karena :

1. Perbedaan ukuran butir

2. Distribusi temperatur tidak merata

3. Waktu sintering yang berbeda untuk setiap titik

4. Adanya penyusutan anisotropik dan orientasi partikel

Universitas Sumatera Utara

5. Komposisi dari campuran

6. Pada proses pencetakan/pembentukan sampel dengan cara dry pressing kurang

teliti

8. Pendinginan/penahanan

Setelah benda keramik selesai dibakar, maka tahap selanjutnya adalah

pendinginan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghindari terjadinya

degradasi partikel-partikel dari luar yang akan mengganggu keramik yang telah

dibuat. Pendinginan dilakukan secara lambat, hal ini perlu dilakukan karena

pendinginan yang terlalu cepat dapat mengakibatkan keramik menjadi tidak bagus.

9. Penimbangan massa setelah dibakar

Setelah keramik didinginkan secara lambat. Langkah selanjutnya adalah

ditimbang. Kegunaan dari proses penimbangan ini adalah untuk mengetahui besar nya

massa keramik setelah dibakar yang selanjutnya nanti akan di bandingkan dengan

besarnya massa keramik sebelum dibakar.

10. Pengujian

Setelah semua langkah-langkah dalam pembuatan keramik telah selesai

dilakukan. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap keramik yang

telah dibuat. Kegunaan dari pengujian ini adalah agar kita dapat melihat sifat fisis dan

mekanik dari keramik yang telah dibuat.

Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang

dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat

diperlukan untuk menghasilkan suatu produk keramik yang memuaskan.

Universitas Sumatera Utara