KADAR AIR PADA GIPSUM
1.2 Rumusan Masalah
Berapa
kadar air pada gipsum sebagai bahan baku semen di PT Semen Gresik (Persero) Tbk.?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka
tujuan penelitian ini adalah mengetahui kadar air pada gipsum sebagai bahan baku
semen di PT Semen Gresik (Persero) Tbk.
1.4 Batasan Masalah
Sampel
yang digunakan yaitu gipsum granular dan gipsum KG3.
1.5 Manfaat Penelitian
a. Memberikan
wawasan tentang mekanisme penentuan kadar air pada beberapa gipsum di PT Semen
Gresik (Persero) Tbk.
b. Memberikan
wawasan tentang kandungan dalam semen.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan
tambahan dalam pembuatan semen salah satunya adalah batu gipsum. Gipsum merupakan batuan sedimen yang
berumus kimia CaSO4.2H2O, yang terbentuk dari proses
kimia di alam dengan batuan kapur dan sulfat, maka terjadi senyawa baru yang
membentuk CaSO4. Bila hablur
batuan ini terkena panas mulai diatas 45 °C, molekul air yang terikat itu mulai
dapat menguap, dan akan menguap secara keseluruhan sehingga tinggal berumus
CaSO4, yang disebut Gips anhidrid (gips tampa air).
Umumnya gipsum berwarna putih, namun terdapat warna lain tergantung pada
mineral pengontrolnya (Febrianto, 1986:14).
Gipsum
dapat terbentuk dalam kondisi berbagai kemurnian dan ketebalan yang berfariasi.
Gipsum merupakan garam yang pertama kali menngendap akibat proses evaporasi air
laut diikuti oleh anhidrat dan halit ketika salanitas makin bertambah. Sebagai
mineral evaporit, endapan gipsum berbentuk lapisan diantara batuan-batuan
sedimen batu gamping, serpih merah, batu pasir, lempung, dan garam batu, serta
sering pula berbentuk endapan lensa-lensa dalam satuan satuan batuan sedimen
(Mahyudin, 2012:21).
Gipsum
juga merupakan bahan yang sangat mudah didapatkan di alam, meskipun bagitu terkadang
dalam pengolahannya gipsum dapat menghasilkan beberapa zat berbahaya dan dapat
menimbulkan efek samping jangka panjang (Mahyudin, 2012:21).
Sifat gipsum dapat larut dalam air,
sehingga penggunaan elemen bangunan atau perekat gipsum tidak baik untuk
kontruksi di luar yang akan terkena hujan. Untuk membuat gipsum yang mudah
menarik air, pemanasan dilakukan tidak lebih dari 150 ºC, sehingga akan
terbentuk gipsum dengan ½ air hablur, yaitu yang disebut gipsum hemihidrat. Gipsum
hemihidrat ini bila digiling halus berupa tepung, kemudian dicampur air, akan
menggumpal dan mengeras kembali membentuk senyawa semulanya CaSO4.2H2O.
Hemihidrat air tersebut mengeras. Karena sifat tersebut, gipsum dimanfaatkan
sebagai bahan perekat hidrolisis dilakukan dengan cara membakar gipsum yang dari
alam pada suhu antara 130 - 170 ºC (Bernasconi, 1995:230).
Gipsum dalam bentuk asli dari alam
dan buatan sering dipakai dalam pembentukan semen portland, dipakai untuk
membuat benda keramik/patung, sebagai adukan plesteran, dan sebagai perekat
pembuatan kapur tulis. Dalam bidang kesehatan, dipakai untuk tepung pembalut
apabila pasien mendapat patah tulang, sebagai penambal gigi dan sebagai cetakan
gigi (Bernasconi, 1995:230).
Dalam
pembuatan semen, batu gipsum adalah batuan yang harus ditambahkan dimana
digunakan sebagai bahan campuran pada terak sebagai penghambat reaksi (cement retarder) untuk selanjutnya
digiling. Fungsi gipsum pada pembuatan semen ini adalah untuk mengatur waktu
pengikatan daripada semen atau yang dikenal dengan sebutan retarder (Febrianto, 1986:14).
Gipsum
yang digunakan pada pembuatan semen terdapat 2 jenis yaitu gipsum sintesis dan
gipsum natural. Pada proses penggilingan clinker
menjadi semen jumlah penggunaan gipsum dikontrol melalui kandungan SO3
(Sulfur Trioksida) dari semen yang diproduksi semakin tinggi kandungan SO3
dalam semen maka ini dapat memberikan indikasi bahwa penggunaan gipsum juga
tinggi, begitu sebaliknya (Anonimous, 2009).
Gipsum
dalam semen dapat memberikan efek negatif apabila dalam jumlah yang besar, yang
mana dapat menyebabkan terjadinya pemuaian pada semen pada saat digunakan. Hal
tersebut yang menyebabkan penggunaan gipsum harus dikontrol secara ketat.
Selain sebagai pengatur waktu pengikatan dan penyebab pemuaian, gipsum juga
dapat mempengaruhi kuat tekan baik itu nilai kuat tekan maupun perkembangan
kuat tekan (Nurfiana, 2010).
Thermogravimetri
adalah salah satu metode yang digunakan untuk menentukan banyaknya air yang
terkandung dalam bahan yang dinyatakan dalam persen. Prinsip metode ini adalah
menguapkan air yang ada dalam bahan dengan jalan pemanasan. Kemudian menimbang
bahan sampai berat konstan yang berarti semua air sudah diuapkan. Secara umum
proses thermogravimetri dilakukan dengan perlakuan yang mencakup penimbangan,
pengovenan, pendinginan hingga diperoleh berat konstan (Noviar, 2002).
Metode
gravimetri ini juga mempunyai kelemahan. Kelemahan menggunakan metode ini
adalah (Nurfiana, 2010):
a) Bahan
lain disamping air juga ikut menguap dan ikut hilang bersama dengan uap air,
misalnya alkohol, asam asetat, dan minyak atsiri.
b) Dapat
terjadi reaksi selama pemanasan yang menghasilkan air atau zat mudah menguap.
Contohnya gula mengalami dekomposisi atau karamelasi, lemak mengalami oksidasi
dan lain sebagainya.
c) Bahan
yang mengandung bahan yang dapat mengikat air secara kuat sulit melepaskan
airnya meskipun sudah dipanaskan.
Untuk
mempercepat penguapan air serta menghindari terjadinya reaksi yang menyebabkan
terbentuknya air ataupun reaksi yang lain karena pemanasan, maka dapat
dilakukan pemanasan dengan suhu rendah dan tekanan vakum. Dengan demikian akan
diperoleh hasil yang lebih mencerminkan kadar air yang sebenarnya (Nurfiana,
2010).
BAB III
METODOLOGI
Penentuan Kadar Air Bebas pada
Gipsum
Penentuan kadar air bebas dilakukan
dengan cara disiapkan alat dan bahan terlebih dahulu, sampel yang digunakan
yaitu gipsum granular dan gipsum KG3. Masing-masing gipsum dihaluskan dengan
mortar dan diayak dengan ayakan 60 mesh. Setelah halus, diletakkan pada gelas
arloji dan ditimbang berat awal pada masing-masing gipsum kurang lebih 50 g. Oven
disiapkan dengan suhu 45 ºC. Setelah diketahui berat awalnya, masing-masing
gipsum dimasukkan ke dalam oven pada suhu 45 ºC selama ± 24 jam. Setelah itu
didinginkan, kemudian ditimbang. Dihitung kadar air bebas dengan menggunakan
rumus:
(3-1)
Keterangan :
Berat
awal = Berat sampel sebelum dipanaskan
45 ºC (g)
Berat
akhir = Berat sampel setelah dipanaskan 45 ºC (g)
Penentuan Kadar Air Terikat pada
Gipsum
Penentuan kadar air terikat dilakukan
dengan cara disiapkan alat dan bahan terlebih dahulu, sampel yang digunakan
yaitu sama dengan penelitian pada kadar air bebas yaitu gipsum granular dan
gipsum KG3. Masing-masing gipsum dihaluskan dengan mortar dan diayak dengan
ayakan 60 mesh. Setelah halus, direndam dengan akuadest sejumlah contoh gipsum
yang telah ditumbuk. Perendaman dibiarkan selama 48 jam. Setelah perendaman,
dibuang kelebihan air dan dituang masing-masing gipsum perendaman ke dalam
loyang dan dibiarkan selama 48 jam. Dihaluskan dengan mortar dan diayak dengan
ayakan 60 mesh setelah perendaman kering. Masing-masing gipsum ditimbang
sebanyak ± 1 gr dan dimasukkan ke dalam botol timbang bertutup asah yang telah
diketahui beratnya. Kemudian dimasukkan masing-masing gipsum tersebut ke dalam
oven dengan suhu 45 ºC selama 2 jam dengan kondisi terbuka. Botol yang berisi
gipsum tersebut ditimbang masing-masing dalam keadaan terbuka. Masing-masing
botol berisi gipsum dinginkan dan ditimbang sebagai berat akhir dengan suhu 45
ºC. Pemanasan dilanjutkan dengan temperatur 230 ºC dimana tutup botol ditimbang
dalam keadaan tertutup longgar. Pemanasan dihentikan hingga berat konstan telah
tercapai. Setelah itu, didinginkan dan ditimbang masing-masing sebagai berat
akhir suhu 230 ºC. Kemudian dihitung kadar air dengan rumus:
(3-2)
Keterangan:
Wb
= Berat botol timbang (g)
Wbm1 = Berat botol timbang + sampel setelah
dipanaskan 45 ºC (g)
Wbm2 = Berat botol timbang + sampel setelah
dipanaskan 230 ºC (g)
BAB IV
PEMBAHASAN
Penentuan Kadar Air Bebas pada Gipsum
Penentuan kadar air bebas dilakukan
bertujuan untuk mengetahui kadar air pada bahan baku pembuatan semen sebelum
diolah menjadi semen di PT Semen Gresik (Persero) Tbk. Air bebas merupakan air
yang berada dipermukaan gipsum yang mudah diuapkan. Penentuan kadar air bebas
pada gipsum biasanya dilakukan setiap 10 hari sekali. Mengetahui kadar air bebas
pada bahan baku semen sangat penting, karena dalam pembuatan semen harus digunakan
bahan yang mempunyai kadar air sesuai dengan syarat tertentu. Digunakan
beberapa sampel seperti gipsum granular dan gipsum purified. Gipsum granular yang digunakan adalah gipsum yang sudah
diolah oleh PT Petrokimia Gresik sebagai bahan pembuatan pupuk, sedangkan gipsum
purified yang digunakan adalah gipsum
KG3/koperasi warga semen yang mempunyai kadar air lebih tinggi dibandingkan
dengan gipsum granular. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. Gipsum granular
dan gipsum KG3 masing-masing ditumbuk sampai halus. Setelah halus, diayak dengan
ayakan 60 mesh agar benar-benar halus. Semakin halus maka semakin banyak partikel
yang berarti semakin luas permukaan bidang sentuh. Setelah itu ditimbang berat
awal masing-masing gipsum sebanyak ± 50 g menggunakan neraca analitik. Gipsum granular
yang sudah ditimbang didapatkan sebesar
50,0660 g dan gipsum KG3 sebesar 50,1570 g. Kemudian gipsum dimasukkan ke dalam
oven dengan suhu 45 ºC agar air bebas di dalam gipsum teruapkan. Perlakuan ini
dilakukan selama 24 jam untuk memaksimalkan penguapan. Setelah itu dikeluarkan
dalam oven, dibiarkan beberapa saat agar tidak terlalu panas, kemudian masing-masing
gipsum ditimbang untuk mengetahui berat akhirnya. Berat gipsum granular adalah
sebesar 47,8819 g dan berat gipsum KG3 adalah sebesar 43,707 g. Perhitungan
dengan rumus dilakukan setelah diketahui berat awal dan akhir dari
masing-masing gipsum. Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan kadar air bebas
pada gipsum granular adalah sebesar 4,36244
% dan kadar air bebas pada gipsum KG3 adalah sebesar 12,8596 %. Standar kadar
air bebas gipsum granular yang sudah ditetapkan oleh jaminan mutu PT Semen
Gresik (Persero) Tbk. adalah maksimal 9 % dan pada gipsum KG3 adalah maksimal 20
%. Hasil dapat dikatakan sudah memenuhi standar yang telah ditetapkan. Jika terjadi
kelebihan kadar air pada gipsum granular dan gipsum KG3, maka akan membutuhkan
kalori tinggi karena bahan baku dikatakan terlalu basah, sehingga akan
membutuhkan bahan bakar lebih banyak pada proses pembuatan semen. Selain itu,
kelebihan kadar air akan memperlama pengeringan semen ketika digunakan. Kadar
air pada gipsum yang tidak sesuai standar akan dikembalikan pada produsen awal
bahan tersebut, sebaliknya jika kadar air pada gisum sesuai maka kualitas semen
akan baik.
Penentuan Kadar Air
Terikat pada Gipsum
Penentuan
kadar air terikat bertujuan untuk mengetahui kemampuan gipsum dalam mengikat
air. Air terikat adalah air yang terikat secara fisik menurut sistem kapiler
atau air absorbsi karena adanya tenaga penyerapan. Penentuan
kadar air dilakukan dengan menggunakan metode thermogravimetri dimana anhidrat
dan hidrat dalam gipsum akan dipisahkan sehingga molekul air yang terdapat di
dalam senyawa gipsum (CaSO4.2H2O) akan terlepas dan
membentuk CaSO4 anhidrat. Sampel yang digunakan pada penentuan ini yaitu
gipsum granular dan gipsum purified.
Gipsum granular yang digunakan adalah gipsum yang sudah diolah oleh PT
Petrokimia Gresik sebagai bahan pembuatan pupuk, sedangkan gipsum purified yang digunakan adalah gipsum
KG3/koperasi warga semen yang mempunyai kadar air lebih tinggi dibandingkan
dengan gipsum granular. Alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan terlebih
dahulu. Masing-masing gipsum ditumbuk sampai halus dan diayak dengan ayakan 60
mesh. Penghalusan dilakukan agar semakin besar luas permukaan bidang sentuhnya.
Gipsum dimasukkan ke dalam gelas piala 250 ml dan direndam dalam akuadest agar
gipsum dapat terikat dengan air. Perendaman dilakukan selama 48 jam untuk memaksimalkan
pengikatan air oleh gipsum. Setelah dilakukan perendaman, dibuang kelebihan air
dan dituang masing-masing gipsum perendaman ke dalam loyang. Loyang digunakan
karena mempunyai ukuran luas sehingga air bebas yang berada dalam gipsum akan
cepat terlepas. Kemudian dibiarkan selama 48 jam untuk memaksimalkan
terlepasnya air bebas. Gipsum perendaman dihaluskan dengan mortar dan diayak
dengan ayakan 60 mesh agar semakin besar luas bidang sentuhnya. Masing-masing
gipsum tersebut didapatkan berbentuk serbukan halus setelah diayak. Gipsum diambil
dan ditimbang sebanyak ± 1 g. Setelah itu dimasukkan ke dalam botol timbang
bertutup asah yang telah diketahui beratnya dan dimasukkan ke dalam oven dengan
suhu 45 ºC. Gipsum dipanaskan dalam oven dengan suhu 45 ºC untuk menguapkan air
bebas yang dimungkinkan masih berada di dalam gipsum. Pemanasan dilakukan selama
2 jam dalam kondisi terbuka. Setelah itu botol dibiarkan untuk mengetahui berat
konstannya dan ditimbang sebagai berat akhir suhu 45 ºC. Berat akhir suhu 45 ºC
pada gipsum granular adalah 54,2866 g dan pada gipsum KG3 adalah 61,2418 g. Pemanasan
dilanjutkan dengan temperatur 230 ºC dimana tutup botol timbang dalam keadaan
tertutup longgar. Pemanasan dengan suhu 230 ºC ini dilakukan untuk menguapkan
sejumlah air yang terikat oleh gipsum. Ferawati (2009) menyimpulkan bahwa air
di dalam gipsum akan sepenuhnya hilang dengan pemanasan suhu 200 ºC. Pemanasan
dihentikan hingga berat konstan telah tercapai yang berarti hidrat/air yang
terikat oleh gipsum terlepas karena sudah menguap. Setelah dipanaskan,
didiamkan untuk mengetahui berat konstan gipsum dan ditimbang sebagai berat
akhir 230 ºC. Setelah ditimbang, didapatkan berat akhir suhu 230 ºC pada gipsum
granular adalah 54,0982 g dan berat akhir suhu 230 ºC pada gipsum KG3 adalah
61,0428 g. Setelah itu dihitung kadar air terikat pada masing-masing gipsum. Kadar
air terikat pada gipsum granular didapatkan
sebesar 18,8834 % dan kadar air terikat pada gipsum KG3 didapatkan sebesar
19,9239 %. Standar kadar air terikat pada gipsum granular yang sudah ditetapkan
oleh jaminan mutu PT Semen Gresik (Persero) Tbk. adalah maksimal 19 % dan pada
gipsum KG3 adalah maksimal 20 %. Hasildapat dikatakan sudah memenuhi standar
yang telah ditetapkan. Jika hasil yang didapatkan tidak memenuhi standar akan menyebabkan
memburuknya pengikatan semen dan retak pada proses pengerasan sehingga gipsum dikembalikan
pada produsen awal.
Setelah
diketahui kadar air terikat pada gipsum, kadar CaSO4.2H2O
pada gipsum dapat diketahui dengan menggunakan rumus:
(4-1)
Keterangan:
BM = Berat molekul
Kadar
air terikat (%) = Kadar air terikat yang
sudah diketahui hasilnya (%)
Sehingga
dapat dimasukkan BM CaSO4.2H2O adalah 172 dan BM 2H2O
adalah 36. Kadar terikat pada gipsum granular sebesar 18,8834 % dan pada gipsum
KG3 sebesar 19,9239 %. Setelah dihitung, didapatkan kandungan CaSO4.2H2O
pada gipsum granular adalah 90,2269 % dan pada gipsum KG3 adalah 95,1919 %.