MODUL PERTEMUAN KE - 1
MATA KULIAH :
TEKNOLOGI AHAN & KONSTRUKSI
TOPIK : BAHAN ALAM
Bahan alam ialah bahan bangunan yang dihasilkan dari alam, antara lain tanah dan batuan, yang didalam penggunaannya tidak melalui proses lain, hingga menjadi suatu yang berbeda dari bentuk asalnya.
2.1. Tanah
2.1.1. Definisi dan sifat umum tanah
Tanah merupakan bahan bangunan yang berasal dari alam, berupa bumi ini, yang terdiri dari air, udara dan butir-butir tanah yang padat, dimana bagian yang berisi dengan air dan udara disebut dengan rongga atau pori. Perbandingan isi air dengan udara dalam pori ini menentukan kondisi tanah tersebut, yaitu apabila tanah tersebut kering, maka volume udara dalam pori lebih sedikit dibanding volume udara, maka tanah tersebut dikatakan basah. Apabila pori penuh diisi air, sehingga tidak ada udara di dalamnya, maka tanah dikatakan sebagai tanah jenuh.
Sifat-sifat umum tanah dapat dilihat dari besarnya nilai-nilai parameter tanah yang bersangkutan, misalnya :
a. Berat volume tanah, yaitu berat tanah per satuan volume.
b. Berat volume kering, yaitu berat tanah dalam keadaan kering per satuan volume.
c. Berat volume butir, yaitu berat tanah lepas per satuan volume.
d. Spesifik gravity, yaitu berat spesifik setiap butiran tanah, atau biasa disebut
berat jenis.
e. Angka rongga, yaitu perbandingan volume rongga dengan volume total tanah.
f. Porositas merupakan perbandingan volume air dengan volume pori.
g. Kadar air merupakan jumlah air dalam tanah atau volume air dibanding dengan
volume tanah.
h. Derajat kejenuhan dan lain-lain.
2.1.2. Macam-macam tanah
Dalam membahas masalah macam-macam tanah, maka perlu diketahui bahwa yang digunakan untuk membedakannya adalah dari besar butiran, berdasarkan kepada analisa ayakan.
a. Pasir
Pasir merupakan tanah dengan butiran yang keras dan tajam, yang lolos pada ukuran saringan 0,07 mm sampai dengan 4,76 mm, merupakan butiran-butiran yang kepas. Dalam penggunaannya sebagai agregat halus pada beton tidak diijinkan mengandung lumpur lebih besar dari 5% dari berat kering pasir.
b. Lanau
Lanau merupakan tanah dengan butiran kecil dari 0,07 mm, dan bersifat mudah menyerap air. Sehingga apabila terendam air menjadi lumpur.
c. Lempung
Lempung atau tanah liat merupakan tanah dengan butiran yang sangat halus, bersifat plastik, yaitu mudah dibentuk, dan mempunyai daya lekat.
2.1.3. Pengujian terhadap lempung
Lempung mempunyai sifat yang sangat spesifik, antara lain mempunyi sifat muai susut yang sangat besar dalam keadaan aslinya, tetapi setelah lempung diolah, maka sifat muai susut yang besar ini dapat dihilangkan, sehingga dapat dipergunakan sebagai bahan banguanan olahan.
Untuk mendapatkan data-data tentang tingkat plastistas dan tingkat kejenuhan lempung, maka dilakukan pengujian-pengujian, baik di laboratorium maupun dilapangan. Jenis pengujian tanah lempung yaitu:
a. Plastic limit atau batas plastis.
b. Shringkage limit atau batasan susut.
c. Liquid limit atau batasan cair.
Berdasarkan pengujian-pengujian plastisitas tanah lempung berdasarkan pada daya lekat lempung dan tingkat muai susutnya, dengan melihat jumlah air yang dikandung, maka plastisitas yang diuji berbeda-beda pada setiap jenis lempung.
2.1.4. Pemanfaatan tanah sebagai bahan bangunan
Tanah sebagai bahan bangunan dalam kondisi alami dan yang telah diproses banyak digunakan dalam pelaksanaan pembangunan, antara lain :
2.a. Bahan tanah tanpa diolah
Yang dimaksud dengan bahan tanah tanpa diolah merupakan tanah dalam keadaan asli, yang digunakan sebagai bahan urugan maupun campuran mortar atau perekat, sebagai contoh adalah pasir yang merupakan tanah dengan butiran yang kasar, pasir merupakan bahan yang digunakan langsung menjadi bahan urugan. Sedangkan sebagai bahan yang melalui proses dicampur dengan bahan lain, misalnya dicampur dengan PC, semen merah atau kapur, campuran tersebut akan menjadi spesi atau bahan perekat.
2.b. Bahan tanah yang diolah
bahan yang diolah adalah bahan tanah yang digunakan sebagai bahan bangunan, yang memerlukan proses lanjutan dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhannya. Tanah jenis ini umumnya merupakan tanah lempung, dimana lempung dalam keadaan aslinya dengan atau tanpa bahan tambahan perlu diproses. Karena sifat muai susutnya yang besar, sehingga tidak dapat langsung digunakan dalam keadaan aslinya. Contoh dari bahan ini merupakan :
1. Bata merah
Bata merah adalah bahan bangunan yang digunakan sebagai bahan dinding bangunan. Proses pembuatannya adalah proses sederhana yang dikerjakan secara tradisional dari tanah liat yang dicampur dengan air, kemudian dicetak menjadi bentuk yang diinginkan setelah dijemur di panas matahari sampai kering. Setelah kering bata merah dibakar pada suhu yang tinggi, sehingga menjadi keras. Tingkat kekerasan bata merah ini tergantung dari proses pembakarannya.
Pada pembuatan bata merah di pabrik proses yang dilaksanakan berbeda dengan cara tradisional. Dipabrik tanah liat digiling kemudian dimasukkan kedalam alat dicampur (ekstruder). Didalam ekstruder tanah liat dicampur dengan air, hingga menjadi suatu bahan yang liat. Bahan campuran yang ada didalam ekstruder ditekan, setelah keluar akan berbentuk balok-balok tanah liat dengan ukuran lebar tertentu, selanjutnya balok-balok tersebut dipotong-potong sesuai ukuran yang diinginkan. Balok-balok tanah liat tersebut kemudian dimasukkan kedalam ruang untuk diangin-anginkan atau dilakukan pengeringan dengan udara. Setelah kering udara bata matahari. Pengeringan terakhir dilakukan dengan menggunakan tungku pengering. Hasil proses dari tungku ini merupakan bata merah yang kering. Keras dengan bentuk yang bagus, yang akhirnya dikemas, siap untuk dijual.
Bata merah produksi tradisional teksturnya kasar, kepadatannya tidak rata, ukuran
2. Genteng
Genteng dalam bangunan digunakan sebagai penutup atap, dalam buku Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI) 1982, ada beberapa macam genteng, yaitu genteng dari bahan beton, keramik, kaca, bambu dan tanah. Genteng tanah merupakan tanah liat yang diproses seperti pembuatan bata merah, sehingga menjadi bahan yang keras dan tidak tembus.
3. Keramik
Menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI) 1982 dan dalam buku “Bahan Bangunan”. Ir. Kardiyono Tjokrodimulyo, ME, (1995)., keramik merupakan tanah liat murni yang dicampur dengan kaolin, serisit, silikat (kuarsa, felspar) bahan-bahan tersebut dan seterusnya diaduk dengan ditambahkan air menjadi campuran. Selanjutnya campuran-campuran dicetak sesuai dengan bentuk yang dikendaki. Setelah kering udara dibakar pada suhu yang tinggi, sehingga menjadi produk setengah jadi. Kemudian diglazzur dengan bahan pemoles, hingga menjadi produk jadi. Dalam proses pembakaran, bahan campuran tersebut akan bereaksi satu sama lain, sehingga menjadi bahan yang keras, licin dan bersifat sebagai isolator. Pemanfaatan bahan keramik antara lain: ubin, pelapis dinding, genteng, isolator dan lain-lain.
4. Pipa tanah liat
Pipa tanah liat umumnya digunakan untuk saluran pembuangan air kotor berupa pipa lurus atau yang berbentuk leher angsa. Yang dibuat dari tanah liat dibakar seperti proses pembuatan bata merah.
2.2. Batuan
2.2.1. Latar belakang dan pembentukan batuan
Batuan merupakan suatu produk alam gabungan dari hablur mineral yang menyatu dan memadat, hingga memiliki derajat kekerasan tertentu, yang terbentuk secara alamiah melalui proses pelelehan, pembekuan, pengendapan dan perubahan alamiah lainnya. Batuan alam berasal dari gunung sebagai akibat proses vulkanik. Batuan ini disebut dengan batu gunung, dalam proses berikutnya, aliran air sungai yang membawa batuan tersebut bergerak dan berpindah sejalan dengan kemampuan aliran air yang ada. Karena benturan dengan batuan lain atau benda-benda keras lainnya, batuan tersebut menjadi pecahan-pecahan dengan bentuk dan ukuran yang bervariasi. Ini yang disebut dengan batu sungai atau batu kali. Kelompok batuan ini merupakan batuan luar.
Batuan-batuan akibat proses alamiah lainnya adalah batuan yang terbentuk dalam waktu yang lama dan menerima beban akibat tumpukan tanah, batuan in idisebut batuan metamorfose, yang termasuk dalam batuan in yaitu marmer, granit, onix dan lain-lain, tergantung bahan dasar mineral pembentuknya.
2.2.2. Komposisi dan Jenis Batuan
Batuan dapat diklasifikasikan menurut komposisi kandungan mineral dari batuan tersebut, dimana penggunaan batu pada konstruksi bangunan dibedakan menjadi :
a. Batuan kapur
b. Batuan yang mengandung bahan utama silikat
Dengan komposisi kandungan bahan pembentuk tersebut diatas, maka jenis batuan-batuan ini dijelaskan sebagai berikut :
2.a. Batuan kapur
Batuan kapur merupakan bahan bangunan yang penting dikenal sejak zaman Mesir Kuno. Batuan kapur ini lebih bersifat sebagai pengikat apabila dicampur dengan bahan yang lain dengan perbandingan tertentu, sebagai contoh kapur dicampur dengan pasir dan Portland Cement (PC), kapur dicampur dengan semen merah dan pasir. Kelebihan kapur sebagai bahan pengikat ini sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat kapur sebagai berikut :
1. Kapur mempunyai sifat plastik yang baik, dalam arti tidak getas.
2. Sebagai bahan pengikat, kapur dapat mengeras dengan mudah dan cepat, sehingga
memberikan kekuatan pengikat kepada dinding.
3. Mudah dikerjakan, tanpa harus melalui proses pabrik.
Dalam keadaan sehari-hari di pasaran dikenal beberapa jenis kapur yang digunakan sebagai bahan bangunan, yaitu :
1. Kapur tohor (Ca.O), yaitu hasil pembakaran batu kapur alam yang komposisinya
sebagian besar merupakan kalsium karbonat (Ca.CO3).
2. Kapur udara, yaitu kapur padam yang di aduk dengan air setelah beberapa waktu
campuran tersebut dapat mengeras di udara karena pengikatan karbon dioksida.
3. Kapur hidrolis merupakan kapur padam yang diaduk dengan air, setelah beberapa
waktu campuran dapat mengeras, baik di dalam air maupun di udara.
Pembuatan kapur merupakan proses pembakaran batu kapur yang mengandung kalsium karbonat (Ca.CO3) dengan suhu ± 980 Celsius, hingga karbon dioksidanya keluar. Akibat dari pemanasan dan keluarnya karbon dioksida tersebut maka unsur Ca.O atau kapurnya saja yang tertinggal.
Proses kimia dari pemanasan Ca.CO3, menjadi kapur dapat ditulis sebagai berikut :
Ca.CO3 Ca.O + CO2
Ca. O + H2O Ca. (OH2) + panas
Ca. (OH2) + CO2 Ca.CO3 + H2O
Susunan kimia maupun sifat fisis bahan dasar yang mengandung kapur ini berbeda dari satu tempat dengan tempat lain. Bahkan dalam satu tempatpun belum tentu sama. Dari proses tersebut, kalsium oksida (Ca.O) yang diperoleh, biasa disebut dengan quick lime.
Kapur dari hasil pembakaran ini, bila ditambah dengan air akan mengembang dan retak-retak sebagai akibat banyaknya jumlah panas yang dikeluarkan hingga seperti mendidih. Proses ini menghasilkan Ca. (OH2) atau kalsium hidroksida. Perbandingan berat air yang digunakan untuk proses ini merupakan 32 % dari berat kapur, tetapi karena faktor-faktor pembakaran, jenis kapur dan sebagainya, kadang-kadang jumlah air yang dibutuhkan dan sebagainya, kadang-kadang jumlah air yang dibutuhkan sampai 2 atau 3 kali berat kapur.
Proses penambahan air pada kapur ini disebut slaking, yang menghasilkan kalsium hidroksida, yang disebut dengan slaked lime atau hydrated line.
Bila kalsium hidrat ini dicampur dengan air, akan diperoleh mortar kapur atau spesi campuran kapur. Di udara terbuka mortar ini menyerap karbon dioksida CO2 dan dengan proses kimia menghasilkan Ca. CO3 yang bersifat keras dan tidak larut dalam air.
2.b. Batuan yang mengandung silikat
batuan ini lebih bersifat batuan keras, mempunyai warna yang menarik dengan permukaan licin. Warna dari batuan in banyak dipengaruhi oleh komposisi mineral pembentukan batuan tersebut yaitu :
1. Felspar yaitu kombinasi silikat, aluminium dengan kapur dan potasium, berwarna merah, merah jambu, bahkan bening.
2. Bornblende merupakan silikat aluminium yang dengan campuran kapur dan bijih besi, sebagai bahan mineral yang keras dan kuat, sebagai kristal berwarna hijau, coklat dan hitam.
3. Mica merupakan mempunyai bahan dasar utama silikat aluminium, tetapi mempunyai kombinasi dari beberapa bahan mineral besi atau potasium, biasanya merupakan butiran kristal, yang mudah lepas sebagai lempengan-lempengan kecil.
4. Sepentine merupakan silikat magnesium, yang penampilannya selalu menjadi satu dengan kapur, berwarna hijau muda atau kuning, dan permukaannya berupa lempengan rata dan halus, serta mudah dipisahkan.
Batuan berjenis silikat yang sering digunakan sebagai bahan bangunan, baik untuk lantai maupun sebagai pelapis dinding merupakan :
1. Granite
Menurut Smith & Andres dalam “Material of Construction” granit merupakan bahan batuan murni, yang merupakan kombinasi dari bahan quartz, felspar, bonblende dan mika, umumnya sangat keras, kuat dan mampu dilakukan dengan pemolesan yang tinggi, sehingga mengkilap. Kandungan kimia yang utama merupakan silicon dioksida dan aluminium oksida, dengan variasi besi, potasium, dan kalsium oksida. Berat granit bervariasi antara 2643 kg/m3 sampai dengan 3204 kg/m3 dengan batas tegangan hancur antara 1390 kg/cm2 sampai dengan 3090 kg/m2, dan kemampuan serap air merupakan 0,002 atau 0,2 dari beratnya. Finishing granit dari penggergajian sampai menjadikan permukaannya licin seperti kaca yang halus dengan cara pemolesan permukaannya dengan mesin poles. Sedang warna granit umumnya merupakan merah, merah jambu, kuning, hijau, biru, putih, hitam dan coklat. Granit dapat digunakan sebagai pelapis lantai, pelapis dinding bagian luar maupun dalam, anak tangga dengan lebar yan bervariasi. Pada umumnya granit diproduksi dengan lebar 1800 mm, dan tebal antara 57 sampai 100 mm, dan untuk ukuran yang kecil biasanya dnegan tebal 75 sampai 100 mm, atau sesuai dengan ukuran pemesan. Granit yang berupa potongan-potongan dapat digabung menjadi bentuk tertentu sesuai dengan kebutuhan. Penggunaan yang lain dari granit merupakan sebagai pelapis kerb pada jembatan dan paving stones, atau sebagai bahan finishing bangunan.
2. Marmer
Marmer atau batu pualam menurut Smith & Andres, di dalam “Material of Construction” menrupakan batu kapur bercampur dengan mineral silika yang mengalami rekristalisasi akibat pengaruh tekanan dan suhu yang sangat tinggi. Marmer seperti pada granit digunakan untuk pelapis lantai dan bahan finishing dinding, dengan warna putih salju, merah jambu, kuning, kehijau-hijauan dengan tekstur tergantung mineral yang dominan dalam kandungannya. Bentuk marmer pada umumnya merupakan dipotong menjadi lempengan-lempengan dengan tebal 57 sampai dengan 200 mm, beratnya bervariasi antara 2000 kg/m3 sampai dengan 2880 kg/m3 dengan batas tegangan hancur antara 190 kg/cm2 sampai dengan 1930 kg/cm2. dan kemampuan serap air yang terendah merupakan 0,25 % dan yang tertinggi merupakan 0,75 % dari beratnya.
2.3.3. Pemanfaatan bantuan
Pemanfaatan bantuan dalam pekerjaan konstruksi bangunan, sebagai bahan bangunan antara lain :
a. Pada butiran-butiran dengan ukuran besar, digunakan untuk struktur pondasi, dinding penahan dan lain-lainnya, dengan memakai perekat atau tanpa perekat.
b. Pada butiran-butiran kecil, baik yang berasal dari alam, atau karena proses pemecahan, digunakan untuk bahan agrerat kasar beton maupun campuran aspal.
c. Sedang bantuan metamorfose, yaitu marmer, granit dan lain-lain banyak digunakan sebagai bahan lantai, dan pelapis dinding, atau ornamen lainnya.
d. Bantuan kapur, dengan proses pembakaran dengan suhu yang tinggi, menjadi batu gamping, selanjutnya diproses untuk campuran spesi atau mortar, sebagai perekat pasangan batu maupun dinding, atau untuk sebagai plesteran dinding.
Sumber-sumber :
1. Pusat Litbang Pemukiman Balitbang PU, Direktorat Bahan Bangunan.
2. UGM, “Bahan Bangunan”, Ir. Kardiyono Tjokrodimulyo, ME, 1995.
3. Smith & Andres, “Material of Construktion”, 4th edition, 1984.
4. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI) 1982, Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, 1985.
5. Daryanto, Drs. Pengetahuan Teknik Bangunan, Rineka Cipta. 1994.
Oleh : Ir. Alizar, M.T
