Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk...

13
Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Perkembangan riset dalam bidang teknologi material beton telah memasuki era baru yaitu era dimana komponen beton dapat diproduksi melalui utilisasi bahan- bahan produk sampingan (limbah) industri, seperti; abu terbang (fly ash), endapan silika (silica fume), terak tanur tinggi (blast furnace slag), abu sekam (rice husk ash), dan lain-lan. Penggunaan bahan-bahan ini didasari atas pertimbangan dampak eksploitasi sumber daya alam yang semakin meluas dan pencemaran lingkungan yang tak terkendalikan, terutama dalam era industrialisasi masa kini maupun masa yang akan datang. Keberhasilan atas penggunaan bahan-bahan ini merupakan aktualisasi dari konsep keseimbangan pembangunan dan pelestarian lingkungan atau lebih dikenal sebagai konsep pembangunan berwawasan lingkungan. Dalam kaitannya dengan perkembangan pembangunan khususnya di perkotaan, pencemaran lingkungan tidak hanya terjadi karena dampak langsung dari eksploitasi sumber daya alam dan aktifitas industri secara besar-besaran, tetapi juga dapat terjadi karena dampak rutinitas aktifitas manusia setiap hari, terutama pada kawasan kumuh, pasar-pasar tradisional, dan semacamnya. Pada kawasan seperti ini, buangan air kotor dan penanganan sampah-sampah basah pada umumnya belum tertangani secara baik, sehingga cenderung berdampak negatif terhadap lingkungan disekitarnya, bahkan pada kondisi tertentu bisa menjadi katalisator bagi pertumbuhan mikroorganisme. Kondisi seperti ini umumnya menimbulkan bau tidak sedap sebagai pertanda berlangsungnya proses metabolik mikroorganisme. Struktur beton dengan kondisi lingkungan seperti tesebut di atas, cukup rentan terhadap kemungkinan pengrusakan, terutama jika produk metabolik mikroorganisme memiliki tingkat agresifitas yang tinggi dan mampu mengisi ruang atau pori-pori beton sedemikian sehingga dapat mempengaruhi unsur-unsur kimiawi produk hidrasi semen. Salah satu produk metabolik mikroorganisme yang 1

Transcript of Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk...

Page 1: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Bab I Pendahuluan

I.1 Latar Belakang

Perkembangan riset dalam bidang teknologi material beton telah memasuki era

baru yaitu era dimana komponen beton dapat diproduksi melalui utilisasi bahan-

bahan produk sampingan (limbah) industri, seperti; abu terbang (fly ash), endapan

silika (silica fume), terak tanur tinggi (blast furnace slag), abu sekam (rice husk

ash), dan lain-lan. Penggunaan bahan-bahan ini didasari atas pertimbangan

dampak eksploitasi sumber daya alam yang semakin meluas dan pencemaran

lingkungan yang tak terkendalikan, terutama dalam era industrialisasi masa kini

maupun masa yang akan datang. Keberhasilan atas penggunaan bahan-bahan ini

merupakan aktualisasi dari konsep keseimbangan pembangunan dan pelestarian

lingkungan atau lebih dikenal sebagai konsep pembangunan berwawasan

lingkungan.

Dalam kaitannya dengan perkembangan pembangunan khususnya di perkotaan,

pencemaran lingkungan tidak hanya terjadi karena dampak langsung dari

eksploitasi sumber daya alam dan aktifitas industri secara besar-besaran, tetapi

juga dapat terjadi karena dampak rutinitas aktifitas manusia setiap hari, terutama

pada kawasan kumuh, pasar-pasar tradisional, dan semacamnya. Pada kawasan

seperti ini, buangan air kotor dan penanganan sampah-sampah basah pada

umumnya belum tertangani secara baik, sehingga cenderung berdampak negatif

terhadap lingkungan disekitarnya, bahkan pada kondisi tertentu bisa menjadi

katalisator bagi pertumbuhan mikroorganisme. Kondisi seperti ini umumnya

menimbulkan bau tidak sedap sebagai pertanda berlangsungnya proses metabolik

mikroorganisme.

Struktur beton dengan kondisi lingkungan seperti tesebut di atas, cukup rentan

terhadap kemungkinan pengrusakan, terutama jika produk metabolik

mikroorganisme memiliki tingkat agresifitas yang tinggi dan mampu mengisi

ruang atau pori-pori beton sedemikian sehingga dapat mempengaruhi unsur-unsur

kimiawi produk hidrasi semen. Salah satu produk metabolik mikroorganisme yang

1

Page 2: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

berpotensi merusak material beton adalah zat asam, dimana jika bereaksi dengan

kalsium hidroksida (CH), sangat mungkin berakibat pada hilangnya sifat

alkalinitas, berkurangnya massa beton, dan sebagai pemicu dalam proses

deteriorasi. Selain itu stabilitas kalsium silikat hidrat (CSH) sebagai unsur

kekuatan beton dapat terganggu apabila bereaksi dengan zat asam tersebut.

Akumulasi dampak yang ditimbulkan oleh kedua reaksi tersebut adalah

meningkatnya porositas dan permeabilitas serta berkurangnya kekuatan dan

kekakuan beton.

Contoh kejadian tersebut di atas dapat diketemukan pada bangunan-bangunan

pasar tradisional, terutama komponen struktur beton disekitar area jual-beli bahan-

bahan seperti; kelapa, sayur-mayur, dan lain-lain, dimana sampah-sampah basah

yang dihasilkan dapat menjadi sumber perkembang-biakan mikroorganisme.

Pada kondisi lingkungan seperti ini, selain dapat menimbulkan dampak seperti

yang disebutkan di atas, juga merusak estetika bahkan dapat menimbulkan

dampak yang lebih luas seperti; aspek sosial, ekonomi, kesehatan, dan

keselamatan jiwa manusia.

Menyadari kemungkinan dampak-dampak tersebut di atas, selain dituntut

kesadaran yang tinggi di dalam menjaga lingkungan, juga diperlukan langkah

antisipasi dini di dalam pekerjaan konstruksi, terutama yang berkaitan langsung

dengan proses perancangan material penyusun beton. Perancangan tersebut

sedapat mungkin menghasilkan beton yang memiliki sifat-sifat, selain dapat

menghambat penyusupan mikroorganisme ke dalam pori-pori beton, juga dapat

membatasi pertumbuhannya di dalam material beton tersebut. Kedua sifat ini

sangat ditentukan oleh parameter porositas dan produk reaksi hidrasi trikalsium

silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) semen, terutama kalsium hidroksida yang

mudah dibongkar oleh mikroorganisme tersebut untuk kelangsungan hidupnya di

dalam beton. Untuk itu material yang sesuai dengan hal tersebut adalah material

yang dapat memberikan efek pengecilan pori dan efek pozzolanik. Kedua efek ini

cukup dimiliki oleh beberapa limbah industri seperti fly ash, silica fume, blast

furnace slag, slag nikel, dan lain-lain.

2

Page 3: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Dalam dasawarsa 1990-an, Indonesia telah berhasil memproduksi beton dengan

sifat-sifat fisis yang baik dan kuat tekan bisa mencapai 100 MPa melalui

penggunaan mineral tambahan berupa abu terbang dari limbah industri

Pembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), Munaf (1992), Suhud, dkk

(1999), Imran, dkk (1999)]. Dalam era yang sama, penggunaan slag nikel baik

sebagai agregat maupun sebagai pengganti sebagian porsi semen, juga telah

terbukti dapat menghasilkan beton mutu tinggi dan beton kinerja tinggi (Soegiri,

dkk, 1997, 1998).

Dalam hal prinsip kesetaraan, perkembangan penggunaan slag nikel sebagai

mineral tambahan dalam campuran beton masih jauh di bawah perkembangan

penggunaan abu terbang. Hal ini perlu mendapatkan perhatian mengingat produk

limbah nikel dari industri nikel di Indonesia relatif besar yaitu ± 1,2 juta meter

kubik pertahun. Hasil-hasil penelitian mengenai pemanafaatn limbah ini sebagai

bahan alternatif pembentuk beton masih relatif sedikit, sehingga untuk memenuhi

prinsip kesetaraan tersebut diperlukan kemitraan yang lebih luas dari berbagai

unsur terkait.

Di Indonesia terdapat dua industri pengolahan nikel yaitu PT. International Nickel

Indonesia (PT. INCO) yang berkedudukan di Soroako, Kabupaten Luwu Timur,

Propinsi Sulawesi Selatan dan PT. Aneka Tambang yang berkedudukan di

Pomalaa, Propinsi Sulawesi Tenggara. Industri pengolahan nikel PT. INCO

merupakan industri terbesar dari wujud kerjasama antara pemerintah Indonesia

dan Kanada dengan masa operasi diperkirakan sampai dengan tahun 2040.

Limbah nikel (slag nikel) yang dihasilkan oleh industri ini merupakan hasil

sampingan dari proses peleburan (smelting process) bijih laterit pada tanur listrik

(electric furnace) dengan temperatur ± 1300oC.

Seperti halnya limbah industri yang disebutkan sebelumnya, slag nikel

sebagaimana yang dilaporkan oleh Soegiri, dkk (1997), memiliki potensi sebagai

bahan pengganti sebagian porsi semen dalam campuran beton. Hal ini ditunjukkan

oleh kandungan senyawa kimia SiO2 + Fe2O3 + Al2O3 yang melebihi 70%.

3

Page 4: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Melalui reaksi pozzolanik antara senyawa kimia silika oksida (SiO2) dengan

kalsium hidroksida (CH) produk reaksi hidrasi trikalsium silikat (C3S) dan

dikalsium silikat (C2S) semen, akan memberikan tambahan kekuatan beton yaitu

dalam bentuk kalsium silikat hidrat baru (CSHsekunder). Dengan bahan substitusi

slag nikel, diharapkan kesempatan hidup mikroorganisme di dalam beton dapat

berkurang karena efek pengecilan pori dan efek pozzolanik.

Berdasarkan uraian-uraian tersebut di atas, penggunaan limbah nikel dalam

hubungannya dengan ketahanan beton terhadap intrusi mikroorganisme menarik

untuk dikaji lebih mendalam. Hal inilah yang menjadi fokus di dalam penelitian

disertasi ini.

I.2 Rumusan Masalah

Hingga saat ini informasi mengenai hasil-hasil penelitian terhadap dampak intrusi

mikroorganisme pada material beton masih sangat terbatas. Dalam era 1990-an,

beberapa peneliti, antara lain; Popesku dan Beshea (1990), Cookson (1995),

Islander (1999), dan Covino (1999), hanya melaporkan perihal keberadaan

mikroorganisme di dalam beton, bahkan dari laporan tersebut ada yang bersifat

dugaan saja, sehingga pada era ini menjadi titik awal bagi beberapa peneliti untuk

mempelajari dan mengkaji fenomena mikroorganisme di dalam material beton.

Pada awal tahun 2000-an, keberadaan mikroorganisme di dalam material beton

telah dibuktikan oleh beberapa peneliti, antara lain; Muethel (2001), Pedersen, K.

(2001) dan Hernandez, dkk (2002), namun belum secara substansial

menggambarkan dampak terhadap material beton.

Fenomena kegagalan komponen struktur beton akibat intrusi mikroorganisme

merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton. Mikroorganisme memiliki

perilaku metabolisme secara bio-kimia seperti makhluk hidup pada umumnya,

yaitu mengambil atau mengasimilasi zat-zat makanan, membongkar dan

membuang sisa-sisa yang tidak diperlukan lagi. Dalam proses pembongkaran dan

pembuangan tersebut, mikroorganisme dapat menghasilkan gas dan zat-zat asam.

Gas-gas yang dihasilkan bisa berupa gas karbon dioksida, metana, hidrogen,

4

Page 5: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

hidrogen sulfida, nitrogen atau amoniak. Sedangkan zat-zat asam bisa berupa

asam sulfat, asam nitrat, asam susu, asam cuka, dan asam lemak (Waluyo, 2005

dan Pedersen, 2005).

Salah satu sumber nutrien mikroorganisme di dalam material beton adalah unsur

kalsium. Unsur ini terdapat di dalam kalsium hidroksida (CH) dan kalsium silikat

hidrat (CSH) sebagai produk reaksi hidrasi trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium

silikat (C2S) semen dengan air.

{( )3214434421

22 OHaCHC3

HSCHSC

OHH6SC2 3233 +

−−→+ (I.1)

{( )3214434421

2323

22

OHaCHC

HSCHSC

OHH4SC2 +

−−→+ (I.2)

Apabila proses metabolisme mikroorganisme dapat berlangsung di dalam material

beton, patut diduga akan berdampak negatif terhadap perilaku fisik dan mekanik

beton. Hal ini dapat digambarkan dalam salah satu contoh kasus yaitu apabila zat

yang dihasilkan oleh mikroorganisme adalah asam asetat (CH3COOH) yang

bereaksi dengan kalsium hidroksida di dalam beton, maka akan menghasilkan

garam elektrolit dan gas etanol.

( ) ( )4342144 344 21

(metanol)gas3

t)(elektroligaram232 OHCH2COOHCaCOOHCH2OHCa +→+ (I.3)

Mikroorganisme dalam proses metaboliknya, membongkar garam elektrolit untuk

mengambil ion kalsium sebagai bahan nutriennya dan sisanya dibuang sehingga

menghasilkan zat baru, seperti ditunjukkan pada persamaan I.4 dan I.5.

( )44 344 21

)(elektolitgaram2COOHCa (I.4) { 43421

buangannutrien

2 COOH2Ca −+ +

−− +→+ OHCOOHCHOHCOOH 32 (I.5)

5

Page 6: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Persamaan I.3 hingga I.5 merupakan gambaran proses metabolik mikroorganisme

di dalam material beton.

Memperhatikan persamaan (I.1 dan I.2), kalsium hidroksida (CH) yang diproduksi

oleh trikalsium silikat (C3S) adalah tiga kali lebih banyak daripada dikalsium

silikat (C2S). Hal ini menjadi kontradiktif dengan fungsi trikalsium silikat (C3S)

sebagai kontributor utama bagi kekuatan beton apabila dikaitkan dengan sumber

nutrien bagi mikroorganisme di dalam material beton.

Oleh karena itu permasalahannya adalah bagaimana mengendalikan produk

sampingan kalsium hidroksida (CH) tersebut sedemikian sehingga dampak intrusi

mikroorganisme pada material beton dapat diminimalisasikan. Dengan kata lain

pengendalian dampak intrusi mikroorganisme tidak lain adalah minimisasi

endapan kalsium hidroksida di dalam material beton. Minimalisasi tersebut bukan

dalam arti mengurangi kuantitas secara fisik, tetapi bagaimana merubah sifatnya

yang semula hanya sebagai endapan yang porous dan sebagai sumber nutrisi bagi

mikroorganisme, sedemikian sehingga menjadi kontributif terhadap perilaku fisik

dan mekanik beton.

Mengadopsi dasar pemikiran dari berbagai peneliti sebelumnya, modifikasi sifat

kalsium hidroksida (CH) akan dilakukan dengan menggunakan salah satu limbah

industri dalam negeri, yaitu limbah nikel PT. International Nickel Indonesia (PT.

INCO). Limbah yang dimaksud telah dibuktikan pada penelitian sebelumnya oleh

Soegiri, dkk (1997).

Dengan demikian dasar pemikiran modifikasi sifat kalsium hidroksida (CH)

tersebut adalah :

HSCOH

HCa(OH)

CHPozzolan22

→++321321

(I.6)

6

Page 7: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Persamaan (I.6) menunjukkan bahwa kalsium hidroksida (CH) akan berubah

menjadi kalsium silika hidrat (CSH) setelah bereaksi dengan bahan pozzolanik

dan air. Perubahan ini bersifat kontributif terhadap perilaku mekanik dan fisik

material beton.

Berdasarkan uraian dan gambaran tersebut di atas, permasalah mendasar yang

perlu dikaji lebih mendalam adalah bagaimana memformulasikan penggunaan

limbah nikel secara optimal sebagai bahan pozzolan sedemikian sehingga dapat

merubah kalsium hidroksida (CH) menjadi kalsium silikat hidrat (CSH) sekunder

pada beton.

Dengan demikian kontribusi yang diharapkan bisa bersifat simultan yaitu selain

memberikan efek pozzolanik sebagaimana dalam persamaan (I.6), juga

memberikan efek fisik. Efek fisik lebih kearah efek penyelimutan (packing effect)

yang memungkinkan diperoleh melalui penggunaan bahan pozzolanik (limbah

nikel) dengan ukuran partikel yang lebih halus daripada partikel semen. Efek ini

akan berdampak pada mengecilnya pori-pori beton, sehingga beton menjadi lebih

padat (impermeable).

I.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah tersebut di atas, penelitian ini bertujuan untuk :

(1). Mengidentifikasi golongan mikroorganisme yang tumbuh pada media air

kelapa sebagai representasi dari contoh kejadian yang disebutkan di atas,

mengetahui dan menganalisis apakah mikroorganisme tersebut dapat hidup

dan berkembang di dalam material beton serta pengaruhnya terhadap

perilaku fisik dan mekanik beton.

(2). Mengevaluasi degradasi fisik dan mekanik beton akibat intrusi

mikroorganisme dan menganalisis sejauhmana kontribusi slag nikel serta

pengaruh mutu beton terhadap degradasi tersebut.

(3). Mengetahui dan menganalisis perubahan-perubahan yang terjadi terhadap

produk kalsium hidroksida (CH) dan kalsium silikat hidrat (CSH) beton

7

Page 8: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

terintrusi mikroorganisme serta mengkaji optimisasi penggunaan slag nikel

dalam campuran beton pada kondisi lingkungan agresif.

I.4 Signifikansi Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan berbagai manfaat, antara lain :

(1). Sebagai solusi dalam mengurangi dampak eksploitasi sumber daya alam dan

lingkungan.

(2). Sebagai solusi bagi kesinambungan fungsi bangunan pada kondisi terintrusi

mikroorganisme dan sebagai bahan pertimbangan dan masukan bagi

pemerintah, swasta, dan seluruh komponen yang terlibat dalam dunia

konstruksi, terutama dalam kaitannya dengan pembangunan infrastruktur

pada kondisi lingkungan agresif, seperti pasar-pasar tradisional, bangunan

bawah tanah (basement), dan lain-lain.

(3). Sebagai bahan masukan bagi industri produsen semen dan industri beton

pracetak dalam negeri, untuk memanfaatkan limbah nikel sebagai bahan

alternatif substitusi semen dalam campuran beton serta menjadi bahan

kajian investasi dalam bidang industri produsen mortar siap pakai (mortar

instant), sehingga akan tercipta lapangan kerja baru.

I.5 Batasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah dan tujuan yang ingin dicapai, perlu diberikan

batasan-batasan sebagai berikut :

(1). Media intrusi yang digunakan adalah air kelapa dengan fermentasi secara

alamiah.

(2). Identifikasi golongan mikroorganisme yang tumbuh pada media, hanya

dilakukan terhadap golongan yang dominan saja dan dinyatakan sebagai

koloni mikroorganisme.

(3). Parameter korosifitas tidak dikaji dalam penelitian ini.

(4). Slag nikel yang digunakan adalah hasil sampingan proses peleburan

(smelting process), bukan hasil sampingan proses pemurnian (converting

process).

8

Page 9: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

I.6 Hipotesis

Reaksi hidrasi trikalsium silikat dan dikalsium silikat semen dengan air yang

menghasilkan gel kalsium silikat hidrat dan kalsium hidroksida, pada dasarnya

merupakan produk yang memberikan kekuatan pada beton. Disisi lain senyawa

kimia tersebut, khususnya kalsium hidroksida dapat menjadi sumber kehidupan

bagi mikroorganisme, terutama jika beton tersebut memiliki pori-pori yang

mampu dilewati dan ditempati oleh mikroorganisme untuk melakukan proses

metabolisme. Kalsium hidroksida merupakan komponen yang mudah larut

dibandingkan dengan kalsium silikat hidrat, sehingga mikroorganisme cenderung

menjadikannya sebagai sumber nutrien utama yang mudah diasimilasi dan

dibongkar untuk mengambil unsur kalsiumnya.

Salah satu cara mengatasi hal tersebut di atas adalah dengan meningkatkan mutu

beton dan meminimalkan kalsium hidroksida (CH) produk reaksi hidrasi

trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) semen. Hal ini dapat

dilakukan melalui penggunaan material yang dapat menghasilkan beton dengan

porositas yang kecil dan mampu merubah kalsium hidroksida menjadi kalsium

silikat hidrat melalui reaksi pozzolanik. Salah satu material yang memiliki potensi

untuk hal tersebut adalah limbah nikel atau slag nikel (Soegiri, dkk, 1997).

Berdasarkan hal tersebut di atas, hipotesa utama penelitian ini adalah bahwa

mikroorganisme berpotensi hidup dan berkembang di dalam material beton karena

ketersediaan kalsium hidroksida dan ini berdampak buruk bagi perilaku fisik dan

mekanik beton. Slag nikel dapat/berpotensi meminimumkan dampak negatif atas

keberadaan mikroorganisme di dalam beton.

I.7 Metodologi

Untuk memperoleh hasil sesuai tujuan penelitian serta pembuktian hipotesa

tersebut di atas, operasional penelitian diatur sedemikian rupa sehingga seluruh

data yang diperoleh dapat mendukung dalam proses analisis. Gambaran

operasional penelitian terlihat pada gambar I.1.

9

Page 10: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Tahap persiapan dilakukan, pertama-tama untuk menginventarisasi hasil-hasil

penelitian sebelumnya, baik terhadap kerusakan material beton akibat intrusi

mikroorganisme maupun penggunaan limbah industri sebagai bahan pozzolanik

dalam produksi beton. Pada tahap ini dilakukan pula persiapan material, termasuk

pengolahan limbah nikel melalui proses penggilingan sedemikian sehingga

diperoleh limbah dengan ukuran butir yang lebih halus dari semen. Tingkat

kehalusannya ditentukan melalui pengujian specific surface.

Tahap pengujian awal dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisik dan kimiawi

bubuk slag nikel, campuran antara bubuk slag nikel dengan semen, dan medium.

Pengujian mikrobiologi pada media dilakukan untuk mengidentifikasi golongan

mikroorganisme dan menganalisis pertumbuhannya. Data komposisi kimia

campuran antara semen dan bubuk slag nikel digunakan untuk mendapatkan

persamaan garis pencampuran dengan menggunakan diagram sistim ternary

C-A-S (CaO-Al2O3-SiO2). Sedangkan pengujian komposisi kimia media

dilakukan untuk mendapatkan gambaran produk mikroorganisme yang akan

diintrusi ke dalam material beton. Pada tahap ini juga dilakukan pembuatan

formula campuran sebagai acuan dalam pembuatan benda uji beton.

Pemilihan parameter dilakukan selain untuk melihat perilaku-perilaku fisik dan

mekanik beton pada setiap parameter juga digunakan untuk menganalisis

hubungan antar parameter tersebut, baik dalam kondisi terintrusi maupun tak

terintrusi mikroorganisme. Dengan perilaku pada kedua kondisi tersebut,

selanjutnya dilakukan analisis degradasi fisik maupun mekanik beton.

Program eksperimental juga dilakukan terhadap mikrostruktur beton untuk

mendapatkan berbagai informasi mengenai; keberadaan mikroorganisme di dalam

beton, retak mikro, unsur-unsur kimia, endapan kalsium hidroksida (CH), dan

kristal kalsium silikat hidrat (CSH) dengan metode Scanning Electron Microscopy

(SEM). Perubahan-perubahan yang terjadi terhadap kuantitas kalsium hidroksida

(CH) dan kalsium silikat hidrat (CSH) akibat intrusi mikroorganisme diamati pula

dengan menggunakan metode X-Ray Diffraction (XRD).

10

Page 11: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Perencanaan Campuran Beton

(Concrete Mix Design)

Persiapan :- Studi literatur - Survey dan pengadaan material - Penggilingan limbah nikel - Pengadaan media intrusi

Mulai

Pengujian Fisik Pengujian kimiawi Pengujian Mikrobiologi

Pembuatan Benda Uji

Uji sifat-sifat fisis dan mekanis beton

nonintrusi mikroorganisme

Perawatan Normal Benda Uji beton

Perlakuan Beton TerintrusiMikroorganisme

Uji sifat-sifat fisis dan mekanis beton

terintrusi mikroorganisme

Analisis

Selesai

Bubuk slag nikel Semen + bubuk slag nikel Medium

Isolasi dan identifikasi Analisis pertumbuhan mikroorganisme

Uji mikrostruktur

Pemilihan parameter Uji

Gambar I.1. Bagan alir program penelitian

11

Page 12: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

I.8 Sistimatika Penulisan

Penulisan disertasi ini disusun dalam tujuh bab yang terdiri dari :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian,

signifikansi penelitian, batasan masalah, hipotesis, metodologi, dan sistimatika

penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan beberapa hal mengenai tinjauan umum mikroorganisme

yang meliputi; definisi, penggolongan, morfologi, nutrien, fase-fase pertumbuhan

jamur (fungi), dan proses metabolik mikroorganisme. Diuraikan pula mengenai

mekanisme serangan mikroorganisme pada material beton, mikroorganisme di

dalam material beton, ketahanan material beton akibat intrusi mikroorganisme,

bahan-bahan suplemen dalam campuran beton, slag nikel sebagai bahan suplemen

campuran beton, dan proporsi campuran semen dan bubuk slag nikel.

BAB III : PROGRAM EKSPERIMENTAL

Bab ini menguraikan tentang proses dan strategi operasional penelitian yang

meliputi; material, parameter pengujian, disain komposisi bahan penyusun beton,

model perlakuan beton terintrusi mikroorganisme, prosedur pengujian dan

pengukuran, dan nomenklatur benda uji.

BAB IV : HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menyajikan hasil-hasil pengujian dan pembahasan yang meliputi;

komponen zat di dalam media air kelapa, identifikasi dan analisis pertumbuhan

mikroorganisme, aspek kimiawi bubuk slag nikel, efek konsistensi dan waktu

pengikatan, profil mikroorganisme di dalam material beton, perilaku fisik dan

mekanik beton nonintrusi dan terintrusi mikroorganisme, sifat-sifat fisis dan

kimiawi material pembentuk beton, komposisi bahan campuran beton,

identifikasi dan analisis pertumbuhan mikroorganisme, perilaku fisik dan mekanik

beton intrusif dan nonintrusif mikroorganisme, degradasi fisik dan mekanik beton

akibat intrusi mikroorganisme, analisis mikrostruktur dengan Scanning Electron

12

Page 13: Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang - · PDF filePembangkit Listrik Tenaga Uap [Besari, dkk (1992), ... I.2 Rumusan Masalah ... merupakan interaksi bio-kimia dan fisik material beton

Microscopy (SEM), dan analisis senyawa kimia dengan X-Ray Diffraction

(XDR). Analisis degradasi fisik dan mekanik beton meliputi; kehilangan berat,

peningkatan porositas dan koefisien permeabilitas, dan penurunan kuat tekan

beton. Sedangkan analisis senyawa X-Ray Diffraction (XRD) dilakukan terhadap

perubahan-perubahan senyawa kimiawi; kalsium hidroksida (CH), kalsium silikat

hidrat (CSH), dan senyawa kimia minor yang meliputi; ettringite, kalsium

karbonat (calcite), kalsium magnesium aluminium silikon oksida, dan rankinite.

BAB V : OPTIMISASI BUBUK SLAG NIKEL DENGAN DIAGRAM PHASE

SISTIM TERNARY C-A-S (CaO-Al2O3-SiO2)

Bab ini menguraikan tentang penentuan persamaan garis keseimbangan melalui

penerapan persamaan reaksi dalam tiga phase utama yaitu phase pembentukan

kalsium silika hidrat (CSH), phase eliminasi kalsium hidroksida (CH) atau phase

pembentukan CSH baru, dan phase hidrogarnet, pembentukan garis pencampuran

antara semen dan bubuk slag nikel serta penentuan proporsi optimum campuran

semen dan bubuk slag nikel.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan beberapa kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini dan

saran untuk penelitian lebih lanjut.

13