A. BETON
I. Pengertian Beton
Beton adalah suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan membuat suatu campuran yaitu semen, pasir, kerikil dan air untuk membuat campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang diinginkan. Kumpulan material tersebut terdiri dari agregat yang halus dan kasar. Semen dan air berinteraksi secara kimiawi untuk mengikat partikel-partikel agregat tersebut menjadi suatu massa padat (George Winter, 1993).
Pada umumnya beton terdiri dari � 15 % semen, � 8 % air, � 3 % udara, selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah mengeras mempunyai sifat yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya. Perbandingan campuran, cara pencampuran, cara mengangkut, cara mencetak, cara memadatkan, dan sebagainya akan mempengaruhi sifat-sifat beton (Wuryati Samekto, 2001).
Sifat beton meliputi: mudah diaduk, disalurkan, dicor, didapatkan dan diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan mutu beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi (Daryanto, 1994).
Material beton mempunyai beberapa keunggulan teknis jika dibanding dengan material konstruksi lainnya. Bahan baku pembuatan beton, seperti semen, pasir dan koral atau batu pecah, sangat mudah diperoleh.
Keunggulan lain yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya perawatannya relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi, sehingga banyak digunakan sebagai pelindung struktur baja terhadap pengaruh kebakaran pada bangunan gedung (Syarif Hidayat, 2009).
Sifat dan karakter mekanik beton secara umum :
1. Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength), tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength). Bahkan kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya tekannya.
2. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang rendah.
3. Konduktivitas termal beton relatif rendah.
Dalam keadaan yang mengeras, beton bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur atau semata-mata untuk tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan di bagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya).
Faktor � faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggulan � keunggulannya antara lain :
1. Kemudahan pengolahannya.
2. Material yang mudah didapat.
3. Kekuatan tekan tinggi.
4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihannya.
Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan di atas, beton juga memiliki kekurangan seperti berikut:
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi
3. Berat (bobotnya besar)
4. Daya pantul suara yang besar.
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat (Tri Mulyono, 2005).
II. Kegunaan Beton
Beton yang digunakan sebagai struktur dalam konsruksi teknik sipil, dapat dimanfaatkan untuk banyak hal, antara lain :
� Dalam teknik sipil, strukur beton digunakan untuk bangunan pondasi, kolom, balok, pelat atau pelat cangkang.
� Dalam teknik sipil hidro, beton digunakan untuk bangunan air seperti, bendung, bendungan,saluran dan drainase perkotaan.
� Dalam teknis sipil transportasi, untuk pekerjaan rigid pavement (lapis keras, permukaan yang kaku), saluran samping, gorong-gorong, dll.
Jadi beton hampir digunakan dalam semua aspek ilmu sipil. Artinya semua struktur dalam teknik sipil akan menggunakan beton, minimal dalam pekerjaan pondasi.
Beton mempunyai kuat tarik yang sangat rendah, oleh sebab itu untuk mengatasinya dapat diperkuat dengan menamabahkan tulangan baja sehingga terbentuk suatu struktur komposit yang kemudian disebut sebagaibeton bertulang.
III. Bahan penyusun beton
1) Semen
Semen adalah bahan pengikat hidrolis berupa bubuk halus yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker (bahan ini terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis), dengan batu gips sebagai bahan tambahan. Bahan baku pembuatan semen adalah bahan-bahan yang mengandung kapur, silika, alumina, oksida besi, dan oksida-oksida lainnya.(Wuryati Samekto, 2001).
Fungsi utama semen adalah sebagai perekat.Bahan-bahan semen terdiri dari batu kapur (gamping) yang mengandung senyawa: Calsium Oksida (CaO), lempung atau tanah liat (clay) adalah bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida (SiO2), Aluminium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk klinker. Klinker kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum). (Abdul Rais,2007).
Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut :
a) Proses basah : semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.
b) Proses kering : menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu :
a) Proses basah : semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.
b) Proses kering : menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu :
� Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.
� Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.
� Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).
� Proses pendinginan terak.
� Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.
Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran dengan suhu mencapai 900 derajat Celcius sehingga menghasilkan : residu (sisa) yang tak larut, sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida, oksida besi, kalsium, magnesium, alkali, fosfor, dan kapur bebas.
2) Agregat
Agregat adalah butiran mineral yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar (aduk) dan beton. Agregat menempati 65 � 80 % volum total dari beton, sifat-sifatnya sangat mempengaruhi kualitas beton.
Agregat yang baik seharusnya mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
1. Keras dan kuat
2. Bersih
3. Tahan lama
4. Masa jenis tinggi
5. Butir bulat
6. Distribusi ukuran butir yang cocok.
(Tata Surdia, 2005)
Agregat dapat diperoleh dari proses pelapukan dan abrasi atau pemecahan massa batuan induk yang lebih besar. Oleh karena itu, sifat agregat tergantung dari sifat batuan induk. Sifat-sifat tersebut diantaranya, komposisi kimia dan mineral, klasifikasi petrografik , berat jenis, kekerasan (hardness), kekuatan, stabilitas fisika dan kimia, struktur pori, warna dan lain-lain. Namun, ada juga sifat agregat yang tidak bergantung dari sifat batuan induk, yaitu ukuran dan bentuk partikel, tekstur dan absorbsi permukaan.
Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu, agregat kasar dan agregat halus. Batasan antara agregat kasar dan agregat halus berbeda antara disiplin ilmu yang satu dengan yang lainnya. Meskipun demikian, dapat diberikan batasan ukuran antara agregat halus dengan agregat kasar yaitu 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirannya lebih besar dari 4.80 mm (4.75 mm). Agregat dengan ukuran lebih besar dari 4.80 � 40 mm disebut kerikil beton yang lebih dari 40 mm disebut kerikil kasar.
Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul-tanggul penahan tanah, bronjong atau bendungan, dan lainnya. Agregat halus biasanya dinamakan pasir dan agregat kasar dinamakan kerikil, spilit, batu pecah, kricak dan lainnya.
Pemilihan agregat tergantung dari :
1. Syarat -syarat yang ditentukan beton
2. Persediaan lokasi pembuatan beton
3. Perbandingan yanag telah ditentukan antara biaya dan mutu
4. Agregat tersebut harus bersih
5. Keras dan bebas dari sifat penyerapan secara kimia
6. Tidak bercampur dengan tanah liat atau lumpur
7. Distribusi/gradari ukuran agtregat memenuhi ketentuan yang berlaku
3) Air
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan di bumi,salah satunya adalah dalam hal pembuatan beton. Air mempunyai peranan yang cukup penting dalam pembuatan beton, karena berpengaruh terhadap sifat-sifat beton, sifat-sifat yang berpengaruh adalah kemudahan pengerjaan dan penyusutan, selain itu tujuan utama pemakaian air adalah untuk proses hidrasi, yaitu reaksi antara semen dan air yang menghasilkan campuran keras setelah beberapa waktu tertentu. Setelah pengecoran, air juga berfungsi untuk perawatan guna menjamin proses pengerasan yang sempurna.
Pemeriksaan air meliputi percobaan penentuan pH atau derajat keasaman air, penentuan kadar bahan padat, kadar bahan tersuspensi dan kadar bahan organik yang terdapat dalam air. Penentuan nilai tersebut dilakukan di laboratorium dengan langkah-langkah yang telah ditentukan. pH air yang diperbolehkan adalah 4,5 � 8,5, sehingga air yang memiliki pH yang sesuai dapat digunakan untuk campuran beton, air yang demikian juga terbebas dari resiko asam. Pemeriksaan yang dilakukan untuk menentukan kadar bahan padat, kadar bahan tersuspensi, dan kadar bahan organik dalam air merupakan langkah penting yang harus dilakukan untuk mengetahui kandungan mineral, bahan yang tidak terlihat secara langsung dan bahan organik yang terkandung dalam air yang mempengaruhi kekuatan beton.
Penggunaan volume air yang berlebihan dapat beresiko menurunkan kuat tekan beton, bleeding, susut, atau terjadinya pemisahan agregat antara agregat kasar dan halus, namun untuk memperoleh hasil yang lebih maksimal, proses pengecoran, pemadatan dan perawatan beton juga harus diperhatikan.
4) Bahan Tambahan
Sifat Magnetik
Keramik yang mengandung besi oksida (Fe2O3) dapat memiliki gaya magnetik mirip dengan magnet besi, nikel dan cobalt. Keramik berbasis besi oksida ini biasa disebut ferrite. Keramik magnetis lainnya adalah oksida-oksida nikel, senyawa mangan dan barium.
IV.
V. Kelebihan dan kekurangan beton
� Kebaikan Beton
� Harganya relatif murah karena menggunakan bahan lokal.
� Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, serta mempunyai sifat tahan terhadap pengkaratan atau pembusukan oleh kondisi lingkungan.
� Adukan beton mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk dan ukuran sesuai keinginan.
� Kuat tekan beton jika dikombinasikan dengan baja akan mampu memikul beban yang berat.
� Adukan beton dapat disemprotkan di permukaan beton lama yang retak maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan. Selain itu dapat pula dipompakan ke tempat yang posisinya sulit.
� Biaya perawatan yang cukup rendah karena termasuk tahan aus dan tahan kebakaran.
� Kekurangan Beton
� Beton memiliki kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan atau tulangan kasa (meshes)
� Adukan beton menyusut saat pengeringan sehingga perlu dibuat dilatasi (ekspansion joint) untuk struktur yang panjang untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
� Beton keras (beton) mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu sehingga perlu dibuat dilatasi untuk mencegah terjadinya retak-retak.
� Beton sulit untuk kedap air secara sempurna sehingga selalu dapat dimasuki air dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
� Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan di detail secara seksama agar setelah dikomposisikan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan gempa.
B. BAJA
I. Pengertian Baja
Baja banyak di gunakan dalam pembuatan struktur atau rangka bangunan dalam bentuk baja profil, baja tulangan beton biasa, anyaman kawat, atau pada akhir-akhir ini di pakai juga dalam bentuk kawat potongan yang disebut �fibre� atau metal fibre, sebagai tulangan beton. Dalam skala yang lebih kecil logam secara luas juga di pakai sebagai penguat, misalnya bentuk paku, sekrup, baut, kawat, pelat, bantalan jembatan, atau sebagai bahan lain bentuk lembaran (misalnya bentuk atap, atau lantai jembatan), atau juga bentuk dekorasi.
Kelebihan logam sebagai bahan konstuksi adalah memiliki sifat yang di suatu pihak lebih baik karena ia : memiliki kuat tarik tinggi, dapat di rubah � rubah bentuknya, mudah di sambung / di las. Sifat lainnya adalah : memiliki harga konduktivitas listrik yang tinggi, konduktivitas panas tinggi dan dapat di haluskan sehingga berkilau permukaanya. Kelemahan sebagian besar logam, khususnya baja, ialah tidak tahan korosi karena kelembapan maupun oleh pengaruh udara sekeliling dan terjadi perubahan bentuk bila terkena suhu/panas tinggi.
II. Klasifikasi Baja
Baja merupakan besi dengan kadar karbon kurang dari 2 %. Baja dapat dibentuk menjadi berbagai macam bentuk sesuai dengan keperluan. Secara garis besar ada 2 jenis baja, yaitu :
a. Baja Karbon
Baja karbon disebut juga plain karbon steel, mengandung terutama unsure karbon dan sedikit silicon, belerang dan pospor. Berdasarkan kandungan karbonnya, baja karbon dibagi menjadi :
- baja dengan kadar karbon rendah ( < 0,2 % C)
- Baja dengan kadar karbon sedang ( 0,1%-0,5 % C)
- Baja dengan kadar karbon tinggi ( >0,5 % C)
Kadar karbon yang terdapat di dalam baja akan mempengaruhi kuat tarik, kekerasan dan keuletan baja. Semakin tinggi kadar karbonnya, maka kuat tarik dan kekerasan baja semakin meningkat tetapi keuletannya cenderung turun.
Penggunaan baja di bidang teknik sipil pada umumnya berupa baja konstruksi
atau baja profil, baja tulangan untuk beton dengan kadar karbon 0,10% - 0,50%. Selain itu baja karbon juga digunakan untuk baja/kawat pra tekan dengan kadar karbon s/d 0,90%. Pada bidang teknik sipil sifat yang paling penting adalah kuat tarik dari baja itu sendiri.
b. Baja Paduan
Baja dikatakan di padu jika komposisi unsur-unsur paduannya secara khusus, bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsure silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak di gunakan.Unsur yang paling banyak di gunakan untuk baja paduan , yaitu : Cr, Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb, Zr.
Baja paduan dapat di klasifikasikan sesuai dengan :
� Komposisi
Berdasarkan komposisi baja paduan di bagi menjadi :
� Baja tiga komponen : terdiri satu unsure pemandu dalam penambahan Fe dan C.
� Baja empat komponen : terdiri dari dua unsure pemandu dst.
� Struktur
Baja di klasifikasikan berdasarkan :
� Baja pearlit (sorbit dan trostit), di dapat jika unsur-unsur paduan relative kecil
maximum 5 %, baja ini mampu di mesin, sifat mekaniknya meningkat oleh
heat treatmen (hardening & tempering)
� Baja martensit unsure pemandunya lebih dari 5% sangat keras dan sukar di mesin.
� Baja austensit terdiri dari 10 � 30% unsure pemadu tertentu (Mi, Mn, atau Co) misalnya : baja tahan karat (stainlees steel), non magnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
� Baja ferrit terdiri dari sejumlah besar unsure pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat di keraskan.
� Baja karbit / ledeburit (ledeburit), terdiri sejumlah karbon dan unsure- unsur pembentuk karbit (Cr, W, Mn, Ti, Zr)
III. Penggunaan Baja
Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya, baja paduan diklasifikasikan :
� Baja konstruksi (structural steel)
Baja konstruksi, di bedakan lagi menjadi yiga golongan tergantung persentase unsure pemadunya, yaitu :
o Baja paduan rendah (maximum 2 %)
o Baja paduan menengah (2 � 5 %)
o Baja paduan tinggi ( lebih dari 5 %)
� Baja perkakas (tool steel) di pakai untuk alat pemotong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang di potong / di sayat pada kecepatan
potong, suhu kerja.
� Baja dengan sifat fisik khusus
IV. Kelebihan dan kekurangan baja
Kelebihan :
-Kuat tarik tinggi.
-Tidak dimakan rayap
-Hampir tidak memiliki perbedaan nilai muai dan susut
-Bisa di daur ulang
-Dibanding Stainless Steel lebih murah
-Dibanding beton lebih lentur dan lebih ringan
-Dibanding alumunium lebih kuat
Kekurangan :
-Bisa berkarat.
-Lemah terhadap gaya tekan.
-Tidak fleksibel seperti kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profile
V. Sifat baja
� Sifat fisik meliputi : berat, berat jenis, daya hantar panas dan konduktivitas listrik. Baja dapat berubah sifatnya karena adanya pengaruh beban dan panas.
� Sifat mekanis
Sifat mekanis suatu bahan adalah kemampuan bahan tersebut memberikan
perlawanan apabila diberikan beban pada bahan tersebut. Atau dapat dikatakan
sifat mekanis adalah kekuatan bahan didalam memikul beban yang berasal dari
luar. Sifat mekanis pada baja meliputi :
a. Kekuatan. Sifat penting pada baja adalah kuat tarik. Pada saat baja diberi
beban, maka baja akan cenderung mengalami deformasi/perubahan bentuk. Perubahan bentuk ini akan menimbulkan regangan/strain, yaitu sebesar terjadinya deformasi tiap satuan panjangnya. Akibat regangan tersebut, didalam baja terjadi tegangan/stress.
Ada 3 jenis tegangan yang terjadi pada baja, yaitu :
- tegangan , dimana baja masih dalam keadaan elastis
- tegangan leleh, dimana baja mulai rusak/leleh
- tegangan plastis, tegangan maksimum baja, dimana baja mencapai kekuatan maksimum.
b. Keuletan (ductility),Kemampuan baja untuk berdeformasi sebelum baja putus.
Keuletan ini berhubungan dengan besarnya regangan/strain yang permanen
sebelum baja putus. Keuletan ini juga berhubungan dengan sifat dapat
dikerjakan pada baja. Cara ujinya berupa uji tarik.
c. Kekerasan, adalah ketahanan baja terhadap besarnya gaya yang dapat
menembus permukaan baja. Cara ujinya dengan kekerasan Brinell, Rockwell,
ultrasonic, dll
d. Ketangguhan (toughness),adalah hubungan antara jumlah energi yang dapat
diserap oleh baja sampai baja tersebut putus. Semakin kecil energi yang
diserap oleh baja, maka baja tersebut makin rapuh dan makin kecil
ketangguhannya. Cara ujinya dengan cara memeberi pukulan mendadak
(impact/pukul takik).
C. Aluminium
I. Pengertian Aluminium
Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak. Aluminium, dipotong setelah dicetak dari tanur tanpa perlakuan fisik maupun termal. Aluminium (dalam bentuk bauksit) adalah suatu mineral yang berasal dari magma asam yang mengalami proses pelapukan dan pengendapan secara residual. Proses pengendapan residual sendiri merupakan suatu proses pengkonsentrasian mineral bahan galian di tempat.
Aluminium merupakan suatu metal reaktif, dan tidak terjadi secara alami. Oleh karena itu, aluminium tak dikenal sebagai unsur terpisah sampai tahun 1820-an, walaupun keberadaan nya telah diramalkan oleh beberapa ilmuwan yang telah belajar aluminum campuran. Aluminium pertama kali diproduksi dengan bebas oleh ahli kimia dan ahli ilmu fisika yang berasal dari Denmark, Hans Oersted Kristen, dan ahli kimia Jerman, Frederich Wohler, pada pertengahan tahun1820-an. Nama aluminum diperoleh dari bahasa latin: alumen, yang berarti tawas tawas ( suatu aluminium sulfate mineral).
Ciri-ciri aluminium:
� Aluminium merupakan logam yang berwarna perak-putih
� Aluminum dapat dibentuk sesuai dengan keinginan karena memiliki sifat plastisitas yang cukup tinggi
� Merupakan unsur metalik yang paling berlimpah dalam kerak bumi setelah setelah silisium dan oksigen.
Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.
Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena pasivasi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan pelindung akibat reaksi logam terhadap komponen udara sehingga lapisan tersebut melindungi lapisan dalam logam dari korosi.
Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi, kekuatan dan ductility yang cukup baik (aluminium paduan), mudah diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang). Yang paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya
Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida ketika aluminium terpapar dengan udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvanik dengan paduan tembaga.
II. Bahan Penyusun Aluminium
Bahan baku pembuatan aluminium adalah batu bauksit yang mengandung 52-80 % Al2O3. Di Indonesia sendiri, bauksit banyak terdapat di pulau Bintan. Pembuatan logam Al dilakukan dalam dua tahap, yakni pemurnian dan elektrolisis.
Tahap pertama adalah bauksit digiling halus lalu dilarutkan ke dalam larutan soda kaustik (NaOH) pekat dengan tekanan tinggi. Na-aluminat yang terbentuk dipisahkan dari kotoran lalu dihidrolisis sehingga membentuk aluminium hidroksida. Endapan yang terbentuk kemudian dikristalkan dan dipijarkan hingga suhu 1800 oC sehingga menjadi Al2O3 murni.
Tahap kedua adalah pencairan bersama kriolit (Na3AlF6) lalu dielektrolisis. Peleburan bersama kriolit dimaksudkan untuk menurunkan titik cair alumina dari 2000 oC menjadi 1000 oC. Ketika mencair, kliorit berfungsi sebagai pelarut alumina, logam Al mengendap pada katoda dan oksigen dilepaskan pada anoda yang terbuat dari karbon. Secara sederhana, reaksi reduksi alumina dapat dituliskan sebagai berikut :
2 Al2O3? 2 Al3+ + 6 O2- ? 4 Al + 3 O2
Bak elektrolisis yang digunakan harus terbuat dari besi yang dilapisi semen tahan api yang ditutupi karbon sehingga dapat mengalirkan arus listrik. Dasar bak dapat dimiringkan sehingga Al cair akan terkumpul di salah satu sisi dasar bak dan dikeluarkan melalui kran. Untuk memperoleh setengah kg Al diperlukan 10 kwh listrik, oleh karena itu pabrik pengolahan aluminium harus memiliki pembangkit listrik sendiri agar biayanya murah. Di Indonesia, pabrik peleburan aluminium terdapat di Kuala Tanjung, Sumatera Utara dan listriknya dihasilkan dari air terjun Sigura-gura. Penghasil utama aluminium dunia adalah Amerika Serikat.
III. Kegunaan Aluminium
Setiap tahunnya, 65 juta ton alumina digunakan, lebih dari 90%-nya digunakan dalam produksi logam aluminium. Aluminium hidroksida digunakan dalam pembuatan bahan kimia pengelolaan air seperti aluminium sulfat ,polialuminium klorida , dan natrium aluminat . Berton-ton alumina juga digunakan dalam pembuatan zeolit , pelapisanpigmen titania dan pemadam api.
Aluminium oksida memiliki kekerasan 9 dalam skala Mohr . Hal ini menyebabkannya banyak digunakan sebagai abrasif untuk menggantikan intan yang jauh lebih mahal. Beberapa jenis ampelas , dan pembersih CD /DVD juga.
Campuran logam ini penting kegunaannya dalam konstruksi pesawat modern dan roket. Logam ini jika diuapkan di vakum membentuk lapisan yang memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampak dan radiasi panas. Lapisan ini menjaga logam dibawahnya dari proses oksidasi sehingga tidak menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untuk memproteksi kaca teleskop dan kegunaan lainnya
? Transportasi: Mobil, kereta api, kapal, pesawat dan bahkan pesawat ulang-alik semua menggabungkan ekstrusi aluminium di panel struktural dan mekanik dan komponen elektronik.
? Komersial dan pemasok bahan bangunan dalam negeri: atap, jendela dan kusen pintu, eavestroughing, panel dinding, partisi, pagar, perabot dan perlengkapan kamar mandi dan banyak komponen arsitektur lain yang dibuat dengan menggunakan ekstrusi aluminium.
? Kemasan bahan: Minuman kaleng, foil, dan membungkus terbuat dari aluminium
? Hardware: Indoors dan keluar, aluminium digunakan sebagai alternatif untuk baja las untuk menghasilkan menangani, panel, wire mesh, frame mesin modular, lini perakitan dan banyak lagi.
? Lighting: Aluminium juga ditemukan di meja lampu, reflektor, lampu langit-langit dan produk pencahayaan umum.
? Sporting barang dan peralatan olahraga: kegiatan favorit Anda sering dimungkinkan oleh ekstrusi aluminium, dari set memanah, sepeda dan peralatan olahraga untuk rel kolam renang, mobil golf, pemukul bisbol, dan hoki tongkat.
IV. Kelebihan dan Kekurangan Aluminium
Kelebihan :
-Mempunyai bobot yang ringan.
-Kuat tarik tinggi.
-Minim perawatan.
-Tahan terhadap karat.
Kekurangan :
-Mudah tergores.
-Lemah terhadap benturan.
-Kurang fleksibel dalam hal desain.
V. Sifat Aluninium
Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik:
- Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm�, sedangkan besi � 8,1 gr/ cm�)
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan.
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan.
Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidak murnian � 0,8% biasanya berupa besi, silicon, tembaga dan magnesium. Sifat lain yang mnguntungkan dari aluminium adalah sangat mudah difabrikasi, dapat dituang (dicor) dengan cara penuangan apapun.
D. KERAMIK
I. Pengertian Keramik
Keramik (English ceramics, Greek keramos, �potter clay�), asal katanya berasal dari seni pembuatan tembikar, peralatan dari tanah liat. Sekarang, definisi keramik secara ilmiah adalah benda-benda yang dibuat dari bahan lunak dari alam yang dijadikan keras dengan cara pemanasan. Material keramik adalah non logam, senyawa inorganik, biasanya senyawa ikatan oksigen, karbon, nitrogen, boron dan silikon. Keramik pada industri tidak bisa dibayangkan sebagai benda-benda seni. Beberapa contoh keramik industri adalah pipa selokan, insulator listrik, bata tahan panas dan lainnya.
Keramik industri dibuat dari bubuk yang telah diberi tekanan sedemikian rupa kemudian dipanaskan pada temperatur tinggi. Keramik tradisional seperti porcelain, ubin (keramik lantai) dan tembikar dibuat dari bubuk yang terdiri dari berbagai material seperti tanah liat (lempung), talc, silika dan faldspar. Akan tetapi, sebagian besar keramik industri dibentuk dari bubuk kimia khusus seperti silikon karbida, alumina dan barium titanate.
Material yang digunakan untuk membuat keramik ini biasanya digali dari perut bumi dan dihancurkan hingga menjadi bubuk. Produsen seringkali memurnikan bubuk ini dengan mencampurkannya dengan suatu larutan hingga terbantuk endapan pengotor. Kemudian endapan tadi disaring dan bubuk material keramik dipanaskan untuk menghilangkan impuritis dan air. Hasilnya, bubuk dengan tingkat kemurnian tinggi dan berukuran sekitar 1 �m (0.0001 cm).
Keramik dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
-Keramik tradisional
Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory).
-Keramik industri
Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). Penggunaannya: elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis.
II. Bahan Penyusun Keramik
1. Lempung adalah aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil pelapukan dari batuan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli yang penting.
2. Ada tiga jenis feldsparyang umum, yaitu potas (K2O.Al2O3.SiO2), soda (NaO.Al2O3.6SiO2), batuan gamping (CaO.Al2O3.6SiO2), yang semuanya dipakai dalam produk keramik. Feldspar sangat penting sebagai pemberi sifat fluks dalam formulasi keramik. Feldspar bias terdapat di dalam lempung hasil penambangan, atau bisa juga ditambahkan sesuai keperluan.
3. Penyusun keramik yang ketiga yang penting adalah pasir atau flin (flint). Sifat-sifatnya yang penting dari segi industri keramik ditunjukkan pada table berikut:
Kaolinit | Feldspar | Pasir (flin) | |
Rumus Plastisitas Fusibilitas (keleburan) Titik cair Ciut pada pembakaran | Al2O3.2SiO2.2H2O Plastik Refraktori 1785oC Sangat ciut | K2O.Al2O3.6SiO2 Non plastik Perekat mudah lebur 1150oC Lebur | SiO2 Non plastik Refraktori 1710oC Tidak ciut |
III. Kegunaan Keramik Industri
Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan properti elektrik dan magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikoncuktor, konduktor dan magnet. Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace, biomedis, konstruksi bangunan, dan industri nuklir.
Beberapa contoh penggunaan keramik industri:
? Peralatan yang dibuat dari alumina dan silikon nitrida dapat digunakan sebagai pemotong, pembentuk dan penghancur logam.
? Keramik tipe zirconias, silikon nitrida maupun karbida dapat digunakan untuk saluran pada rotorturbocharger diesel temperatur tinggi dan Gas-Turbine Engine.
? Keramik sebagai insulator adalah aluminum oksida (AlO3). Keramik sebagai semikonduktor adalah barium titanate (BaTiO3) dan strontium titanate (SrTiO3). Sebagai superkonduktor adalah senyawa berbasis tembaga oksida.
? Keramik dengan campuran semen dan logam digunakan untuk pelapis pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit.
? Keramik Biomedical jenis porous alumina digunakan sebagai implants pada tubuh manusia. Porous alumina dapat berikatan dengan tulang dan jaringan tubuh.
? Butiran uranium termasuk keramik yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium hexafluorida (UF6).
? Keramik berbasis feldspar dan tanah liat digunakan pada industri bahan bangunan.
? Keramik juga digunakan sebagai coating (pelapis) untuk mencagah korosi. Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan rumah tangga yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas, kompor gas, mesin cuci, mesin pengering.
IV. Kelebihan dan Kekurangan Keramik
V. Sifat Keramik
Keramik memiliki sifat kimia, mekanik, fisika, panas, elektrik, dan magnetik yang membedakan mereka dari material lain seperti logam dan plastik. Industri keramik merubah sifat keramik dengan cara mengontrol jenis dan jumlah material yang digunakan untuk pembuatan.
- Sifat Kimia
Keramik industri sebagian besar adalah oksida (senyawa ikatan oksigen), akan tetapi ada juga senyawa carbida (senyawa ikatan karbon dan logam berat), nitrida (senyawa ikatan nitrogen), borida (senyawa ikatan boron) dan silida (senyawa ikatan silikon).
- Sifat Mekanik
Ikatan keramik dapat dibilang sangat kuat, dapat kita lihat dari kekakuan ikatan dengan mengukur kemampuan keramik menahan tekanan dan kelengkungan. Bend Strength atau jumlah tekanan yang diperlukan untuk melengkungkan benda biasanya digunakan untuk menentukan kekuatan keramik.
- Sifat Fisik
Sebagian besar keramik adalah ikatan dari karbon, oksigen atau nitrogen dengan material lain seperti logam ringan dan semilogam. Hal ini menyebabkan keramik biasanya memiliki densitas yang kecil. Sebagian keramik yang ringan mungkin dapat sekeras logam yang berat. Keramik yang keras juga tahan terhadap gesekan.
-Sifat Panas
Sebagian besar keramik memiliki titik leleh yang tinggi, artinya walaupun pada temperatur yang tinggi material ini dapat bertahan dari deformasi dan dapat bertahan dibawah tekanan tinggi. Akan tetapi perubahan temperatur yang besar dan tiba-tiba dapat melemahkan keramik.
-Sifat Elektrik
Beberapa jenis keramik dapat menghantarkan listrik. Contohnya Chromium dioksida yang mampu menghantarkan listrik sama baiknya dengan sebagian besar logam. Jenis keramik lain seperti silikon karbida, kurang dapat menghantarkan listrik tapi masih dapat dikatakan sebagai semikonduktor.
- Sifat Magnetik
Keramik yang mengandung besi oksida (Fe2O3) dapat memiliki gaya magnetik mirip dengan magnet besi, nikel dan cobalt. Keramik berbasis besi oksida ini biasa disebut ferrite. Keramik magnetis lainnya adalah oksida-oksida nikel, senyawa mangan dan barium.
Hello, my name is Jack Sparrow. I'm a 50 year old self-employed Pirate from the Caribbean.
Memang fleksibel baja tidak seperti kayu yang mudah dipotong, baja mempunyai kekuatan dan lebih tahan lama
BalasHapus