62
BAHAN DAN MATERIAL BANGUNAN RAMAH LINGKUNGAN Serly E1B1 13 021 Tugas MID

Good Afternoon Everybody ^

Embed Size (px)

Citation preview

  • BAHAN DAN MATERIAL BANGUNAN RAMAH LINGKUNGAN Serly E1B1 13 021 Tugas MID

  • KAYUKayu adalah salah satu bahan bangunan yang sudah lama dikenal oleh masyarakat kita dan telah dipakai untuk berbagai keperluan, termasuk sebagai pendukung struktur bangunan. Di Indonesia terdapat banyak sekali jenis pohon yang dihasilkan dari hutan. Sebagai hasil utama hutan, kayu akan tetap terjaga keberadaannya selama hutan dikelola secara lestari dan berkesinambungan. Bila dibandingkan dengan bahan struktur bangunan yang lain kayu memiliki beberapa keandalan diantaranya :

  • Kayu memiliki berat jenis yang ringan sehingga berat sendiri struktur menjadi ringan;

    Mudah pelaksanaan pekerjaan dengan peralatan yang sederhana;

    Struktur bangunan dari kayu lebih aman terhadap bahaya gempa;

    Bahan bangunan dari kayu memiliki nilai estetika yang cukup tinggi;

    Kayu dapat dibudidayakan;

    Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu.

  • Pada masa lalu perancangan konstruksi kayu dilakukan secara intuitif dan coba-coba sehingga pemanfaatan kayu menjadi kurang optimal dan cenderung boros.

    Akan tetapi dengan penguasaan teknologi pada saat ini dimana teknik-teknik analisis dan perencanaan sudah semakin berkembang, maka perencanaan konstruksi kayu dapat dilakukan secara rasional dan mengikuti ketentuan-ketentuan yang berlaku sehingga pemakaian kayu menjadi lebih efektif dan ekonomis.

  • Di negara-negara penghasil kayu seperti Amerika, Swedia dan lain-lain pemakaian kayu sebagai pendukung struktur bangunan yang besar sering menggantikan baja dan beton bertulang, sedangkan di Indonesia kebanyakan struktur kayu masih menjadi pilihan untuk bangunan-bangunan sederhana.

    Sebelum membahas lebih detail tentang perencanaan konstruksi kayu, pengetahuan tentang sifat dan perilaku kayu dalam mendukung beban perlu dipahami terlebih dahulu.

    Hal ini akan menjadi dasar pertimbangan untuk memilih/menentukan jenis dan ukuran kayu yang akan dipergunakan sebagai pendukung beban pada struktur bangunan

  • Anatomi A Kayu

    Senyawa utama penyusun sel kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan komposisi kira-kira 50% selulosa, 25% hemiselulosa, dan 25% lignin (Desch dkk, 1981, dalam Alimudin dan Irawati, 2005). Sel-sel kayu ini kemudian secara berkelompok membentuk pembuluh, parenkim, dan serat. Pembuluh memiliki bentuk seperti pipa yang berfungsi untuk saluran air dan zat hara. Parenkim memiliki bentuk kotak, berdinding tipis dan berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara hasil fotosintesis. Sedangkan serat memiliki bentuk panjang langsing dan berdinding tebal serta berfungsi sebagai penguat pohon.

  • Kelompok sel kayu bergabung membentuk bagian/anatomi pohon seperti pada Gambar 1. Bagian luar kayu yang disebut kulit (bark), merupakan lapisan yang padat dan cukup kasar. Pada bagian sebelah dalam kulit terdapat lapisan tipis yang disebut lapisan kambium, lapisan ini merupakan tempat pertumbuhan sel-sel kayu. Di sebelah dalam lapisan kambium terdapat bagian kayu lunak yang berwarna keputih-putihan disebut kayu gubal (sapwood), bagian ini berfungsi sebagai penghantar zat-zat makanann dari akar menuju daun, dan dapat pula berfungsi sebagai tempat menyimpan bahan makanan. Karena itu jika dipakai sebagai bahan konstruksi, bagian kayu ini akan cepat lapuk. Tebalnya lapisan kayu gubal ini kira-kira 2 cm sampai 10 cm dan relatif tetap demikian sepanjang hidup pohon (Mandang dkk, 1997).

  • Gambar 1. Potongan melintang pohon kayu

  • Ketika pohon mulai dewasa (tua), sebagian kayu di dalam batang mati berangsur-angsur sehingga tidak dapat berfungsi sebagai saluran air atau zat hara, dan tidak dapat berfungsi pula sebagai tempat penyimpanan hasil fotosintesis. Warna kayu berubah menjadi lebih tua karena pengendapan zat-zat ekstraktif. Lapisan kayu ini dikenal dengan nama teras (heartwood)dengan fungsi sebagai penguat pohon. Karena pada kayu teras tidak terdapat zat-zat makanan, maka bagian kayu ini jika digunakan sebagai bahan konstruksi akan lebih awet

  • Pertumbuhan sel-sel kayu ini desertai dengan munculnya struktur seperti cincin yang disebut dengan cincin tahunan (annual ring). Pohon kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan memiliki cincin tahunan yang lebih lebar jika dibandingkan dengan pohon kayu yang memiliki pertumbuhan lambat. Pada bagian tengah batang disebut inti (pith) yang dikelilingi oleh sejumlah cincin tahunan yang dapat memperkirakan umur dari pohon kayu tersebut.

  • Kayu adalah bahan alam yang tidak homogen. Sifat tidak homogen ini disebabkan oleh pola pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan pertumbuhan yang sering tidak sama. Sifat-sifat fisis dan sifat-sifat mekanis kayu berbeda pada arah longitudinal, radial, dan tangensial.

  • Perbedaan sifat fisis dan mekanis pada ketiga arah ini menyebabkan kayu tergolong sebagai bahan ortho-tropik.

    Pada Gambar 2 dapat dilihat potongan tampang kayu pada arah longitudinal, radial, dan tangensial. Kekuatan kayu pada arahh longitudinal lebih beesar dibandingkan dengan arah radial maupun tangensial, dan angka kembang susut pada arah longitudinal lebih kecil dari pada arah radial maupun arah tangensial.

  • Gambar 2. Arlongitudinal, radial, dan tangensial pada pohon kayu, (American Forest Product Laboratory, 1991)ah

  • B. Sifat-sifat Fisis KayuKandungan air kayu merupakan bahan higroskopis, artinya kayu memiliki kaitan yang sangat erat dengan air. Kemampuan menyerap dan melepaskan air sangat tergantung dari kondisi lingkungan seperti temperatur dan kelembaban udara

  • Kandungan air yang terdapat pada sebuah pohon kayu sangat bervariasi tergantung pada spesiesnya. Dalam satu spesies yang sama terjadi pula perbedaan kandungan air yang disebabkan oleh umur, ukuran pohon dan lokasi pertumbuhannya.

  • Pada bagian batang sebuah pohon kayu terjadi perbedaan kandungan air, dimana pada kayu gubal lebih banyak dari pada kayu teras.Air yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu air bebas (free water) yang terletak diantara sel-sel kayu, dan air ikat (bound water) yang terletak pada dinding sel. Selama air bebas masih ada, maka dinding-dinding sel kayu akan tetap jenuh.

  • Air bebas merupakan air yang pertama yang akan berkurang seiring dengan proses pengeringan, dan pengeringan selanjutnya akan dapat mengurangi air ikat pada dinding sel. Ketika batang kayu mulai diolah (ditebang dan dibentuk), kandungan air pada batang berkisar antara 40% hingga 300%.

    Kandungan air ini dinamakan kandungan air segar. Setelah ditebang dan dimulai dibentuk atau diolah, kandungan air mulai bergerak keluar. Suatu kondisi dimana air bebas yang berada di antara sel-sel sudah habis sedangkan air ikat yang berada pada dinding sel masih jenuh dinamakan titik jenuh serat (fiber saturation point). Kandungan air pada kondisi ini berkisar antara 25% hingga 30%.

  • Pengeringan selanjutnya (di bawah titik jenuh serat) akan mengurangi kandunga air ikat pada dinding sel, dan hal ini akan menyebabkan terjadinya perubahan dimensi tampang melintang batang kayu, perubahan sifat-sifat mekanis, dan ketahanan lapuk.

    Kandungan air pada kayu akan sangat dipengaruhi oleh kelembaban udara lingkungan.

  • Bila kelembaban udara lingkungan meningkat, maka kandungan air pada kayu juga akan meningkat, dan begitupun sebaliknya.

    Pada lingkungan yang memiliki kelembaban udara yang stabil, maka kandungan air pada kayu juga akan cenderung tetap. Kondisi kandungan air yang tetap pada kayu ini disebut kadar air imbang (equilibrium moisture content).

  • Kerapatan dan Berat Jenis

    Kerapatan kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume. Pengukuran kerapatan dimaksudkan untuk mengetahui porositas atau persentase rongga (void) pada kayu. Kerapatan dan volume sangat bergantung pada kandungan air.Berat jenis adalah perbandingan antara berat kayu tanpa air dengan berat air pada volume yang sama. Kayu terdiri dari bagian padat (sel kayu), air dan udara. Ketika kayu dimasukkan ke dalam oven untuk dikeringkan maka volume yang tetap tinggal adalah volume bagian padat atau volume udara saja, sedangkan airnya sudah menguap. Berat jenis kayu mempunyai korelasi yang positif dengan kekuatan kayu. Semakin tinggi berat jenis kayu semakin baik kekuatannya dan begitupun sebaliknya.

  • 1. Cacat kayu

    Cacat atau kerusakan kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi. Cacat kayu yang sering terjadi adalah retak (cracks), mata kayu (knots), dan kemiringan serat (slope of grain). Retak pada kayu terjadi karena proses penyusutan akibat penurunan kandungan air selama proses pengeringan. Pada batang kayu yang tipis, retak dapat terjadi lebih besar yang disebut dengan belah (split).

  • Jenis-Jenis Penggunaan Kayu Dalam penggunaan sehari-hari, untuk tujuan atau keperluan tertentu hanya beberapa jenis kayu yang dapat dipergunakan sedangkan jenis kayu lainnya tidak dapat dipergunakan. Pemilihan dan penggunaan untuk suatu tujuan pemakaian memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu dan persyaratan teknis yang diperlukan. Pengetahuan ini tidak saja dapat memilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaannya, akan tetapi juga dapat memilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis kayu yang bersangkutan terlalu mahal atau sulit diperoleh. Jenis-jenis kayu, macam-macam penggunaan serta persyaratan teknis untuk tiap penggunaan tertentu secara umum dapat dilihat pada Tabel 1.

  • Bambu adalah tanaman dengan laju pertumbuhan tertinggi di dunia, dilaporkan dapat tumbuh 100cm (39in) dalam 24 jam.Namun laju pertumbuhan ini amat ditentukan dari kondisi tanah lokal, iklim, dan jenis spesies.

  • Laju pertumbuhan yang paling umum adalah sekitar 310 sentimeters (1,23,9in) per hari. Bambu pernah tumbuh secara besar-besaran pada periode Cretaceous, di wilayah yang kini disebut dengan Asia. Beberapa dari spesies bambu terbesar dapat tumbuh hingga melebihi 30m (98kaki) tingginya, dan bisa mencapai diameter batang 1520cm (5,97,9in). Namun spesies tertentu hanya bisa tumbuh hingga ketinggian beberapa inci saja.

  • Bambu termasuk dalam keluarga rumput-rumputan, yang dapat menjadi penjelasan mengapa bambu memiliki laju pertumbuhan yang tinggi. Hal ini berarti bahwa ketika bambu dipanen, bambu akan tumbuh kembali dengan cepat tanpa mengganggu ekosistem. Tidak seperti pohon, batang bambu muncul dari permukaan dengan diameter penuh dan tumbuh hingga mencapai tinggi maksimum dalam satu musim tumbuh (sekitar 3 sampai 4 bulan). Selama beberapa bulan tersebut, setiap tunas yang muncul akan tumbuh vertikal tanpa menumbuhkan cabang hingga usia kematangan dicapai. Lalu, cabang tumbuh dari node dan daun muncul.

  • Di tahun berikutnya, dinding batang yang mengandung pulp akan mengeras. Di tahun ketiga, batang semakin mengeras. Hingga tahun ke lima, jamur dapat tumbuh di bagian luar batang dan menembus hingga ke dalam dan membusukkan batang. Hingga tahun ke delapan (tergantung pada spesies), pertumbuhan jamur akan menyebabkan batang bambu membusuk dna runtuh. Hal ini menunjukkan bahwa bambu paling tepat dipanen ketika berusia antara tiga hingga tujuh tahun. Bambu tidak akan bertambah tinggi atau membesar batangnya setelah tahun pertama, dan bambu yang telah runtuh atau dipanen tidak akan digantikan oleh tunas bambu baru di tempat ia pernah tumbuh.

  • Banyak spesies bambu tropis akan mati pada temperatur mendekati titik beku, sementara beberapa bambu di iklim sedang mampu bertahan hingga temperatur 29C (20F).

    Beberapa bambu yang tahan dingin tersebut mampu bertahan hingga zona 5-6 dalam kategori USDA Plant Hardiness Zones, meski pada akhirnya mereka akan meruntuhkan daun-daunnya dan menghentikan pertumbuhan, namun rizomanya akan selamat dan menumbuhkan tunas bambu baru di musim semi berikutnya.

  • B. BATU BATA MERAH

    Batu bata merahmerupakan salah satu bahanmaterialsebagai bahan pembuat dinding. Batu bata terbuat daritanah liatyang dibakar sampai berwarna kemerah merahan. Seiring perkembangan teknologi, penggunaan batu bata semakin menurun. Munculnya material-material baru sepertigipsum,bambuyang telah diolah, cenderung lebih dipilih karena memiliki harga lebih murah dan secaraarsitekturlebih indah.

  • Batu bata merah dibuat dari tanah liat yang dicetak, kemudian dibakar. Tidak semua tanah lihat bisa digunakan. Hanya yang terdiri dari kandungan pasir tertentu.

    Umumnya memiliki ukuran: panjang 17 23 cm, lebar 7 11 cm, tebal 3 5 cm. Berat rata-rata 3 kg/biji (tergantung merek dan daerah asal pembuatannya)

    Bahan baku batu bata adalah tanah liat atau tanah lempung yang telah dibersihkan dari kerikil dan batu-batu lainnya. Tanah ini banyak ditemui di sekitar kita. Itulah salah satu penyebab, batu bata mudah didapatkan. Adakalanya, kita melihat batu bata yang warna dan tingkat kekerasannya berbeda. Perbedaan ini disebabkan karena perbedaan bahan baku tanah yang digunakan serta perbedaan teknik pembakaran yang diterapkan.

  • C. BETONBeton adalah material buatan atau artifisial (berbeda dengan kayu, dan baja), yang terdiri dari beberapa campuran: 1.Semen 2.Air 3.Agregat (kerikil) kasar dan halus. 4.zat aditif jika diperlukan

  • Sifat dan Karakteristik BetonKuat tekan beton, yaitu kemampuan beton untuk menerima gaya tekan per satuan luas dan dinyatakan dengan Mpa atau N/mm2 Kemudahan pengerjaan, kemudahan pengerjaan beton juga merupakan karakteristik utama yang juga dipertimbangkan sebagai material struktur bangunan. Walaupun suatu struktur beton dirancang agar mempunyai kuat tekan yang tinggi, rancangan tersebut juga harus dapat diimplementasikan di lapangan. Rangkak dan susut

  • Beton SegarHal-hal penting yang berkaitan dengan sifat-sifat beton segar, yaitu: 1.Kemudahan pengerjaan (workability) Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan. Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar:

  • a.Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. Makin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar dikerjakan.

    b.Penambahan semen kedalam campuran karena pasti diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk memperoleh nilai fas tetap.

    c.Gradasi campuran pasir dan kerikil.

    d.Pemakaian butir maksimum kerikil yang dipakai.

    e.Pemakaian butir-butir batuan yang bulat

    f.Cara pemadatan adukan beton menentukan sifat pengerjaan yang berbeda.

  • 2.Pemisahan kerikil.

    Kecenderungan butir-butir kerikil untuk memisahkan diri dari campuran adukanbeton disebut segregation. Kecenderungan pemisahan kerikil ini diperbesar dengan:

    a.Campuran yang kurus (kurang semen).

    b.terlalu banyak air.

    c.Semakin besar butir kerikil.

    d.Semakin kasar permukaan kerikil.

  • Pemisahan kerikil dari adukan beton berakibat kurang baik terhadap betonnya setelah mengeras. Untuk mengurangi kecenderungan pemisahan kerikil tersebut maka diusahakan hal-hal sebagai berikut

    3.Pemisahan air.Kecenderungan air campuran untuk naik ke atas (memisahkan diri) pada beton segar yang baru saja dipadatkan disebut bleeding. Pemisahan air dapat dikurangi dengan cara-cara berikut:

    a.Memberi lebih banyak semen.

    b.Menggunakan air sesedikit mungkin.

    c.Menggunakan pasir lebih banyak

  • Beton Keras1.Sifat mekanis beton keras diklasifikasikan: Sifat jangka pendek atau sesaat, yang terdiri dari: Kekuatan tekan Kuat tekan beton dipengaruhi oleh: 1.Perbandingan airsemen dan tingkat pemadatannya. 2.Jenis semen dan kualitasnya (mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas beton). 3.Jenis dan lekak-lekuk bidang permukaan agregat. 4.Umur (pada keadaan normal kekuatan bertambah sesuai dengan umurnya) 5.Suhu (kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnyasuhu). 6.Efisiensi dan perawatan

  • Kekuatan Tarik

    Kekuatan tarik beton berkisar 1/18 kuat tekan beton pada waktu umurnya masih muda dan berkisar 1/20 sesudahnya. Biasanya tidak diperhitungkan di dalam perencanaan bangunan beton. Kuat tarik merupakan bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air dan suhu.

    Kekuatan geser

    Di dalam praktek, geser dalam beton selalu diikuti oleh tekan dan tarik oleh lenturan dan bahkan di dalam pengujian tidak mungkin menghilangkan elemen lentur.

  • Aluminium composite panel adalah aluminium yang termasuk ke dalam jenis aluminium yang ringan, akan tetapi aluminium composite panel ini meskipun memiliki beban yang ringan tetapi dikenal sangat kuat. Gambaran panel datar, itulah sebutan aluminium composite panel yang dikenal di Indonesia. Aluminium composite panel yaitu terdapat antara dua lembar aluminium tanpa ikatan, dan bahannya pun terbuat dari bahan yang non aluminium. Cat polyester adalah bahan yang digunakan untuk Aluminium composite panel atau aluminium lembaran tersebut, yang juga digunakan sebagai penyekat dan sebagainya.

  • Aluminium composite panel biasanya digunakan untuk bahan atau bagian external dari bangunan, tapi tidak terbatas untuk bagian external saja, karena Aluminium composite panel dapat juga digunakan untuk bagian internal bangunan, seperti digunakan untuk langit langit dan sebagainya

  • PASIRPasir adalah bahan bangunan yang banyak dipergunakan dari struktur paling bawah hingga paling atas dalam bangunan. Baik sebagai pasir urug, adukan hingga campuran beton. Beberapa pemakaian pasir dalam bangunan dapat kita jumpai seperti :sebagai bahan campuran untuk pembuatan material cetak seperti pembuatan paving block, kansteen, batako dan lain lain.

    Disamping itu masih banyak penggunaan pasir dalam bahan bangunan yang dipergunakan untuk :

  • Penggunaan sebagai urugan, misalanya pasir urug bawah pondasi, pasir urug bawah lantai, pasir urug dibawah pemasangan paving blockdan lain lain.

    Penggunaan sebagai mortar atau spesi, biasanya digunakan sebagai adukan untuk lantai kerja, pemasangan pondasi batu kali, pemasangan dinding bata,spesi untuk pemasangan keramik lantai dan keramik dinding, spesi untuk pemasangan batu alam, plesteran dinding dan lain lain.

    Penggunaan sebagai campuran beton baik untuk beton bertulang maupun tidak bertulang, bisa kita jumpai dalam struktur pondasi beton bertulang, sloof, lantai, kolom , plat lantai, cor dak, ring balok dan lain -lain.Disamping itu masih banyak penggunaan pasir dalam bahan bangunan yang dipergunakan sebagai bahan campuran untuk pembuatan material cetak seperti pembuatan paving block, kansteen, batako dan lain lain.

  • Sumber PasirSaat ini sumber pasir ada dua jenis :Pasir Alam, yaitu pasir yang bersumber dari gunung, sungai, pasir laut, bekas rawa dan ada juga daripasir galian .Pasir Pabrikasi, yaitu pasir yang didapatkan dari penggilingan bebatuan yang kemudian diolah dan disaring sesuai dengan ukuran maksimum dan minimum aggregat halus.

  • Pengolahan PasirSemua pasir yang diambil dari sumbernya harus tetap diolah sebelum dijual di pasaran. Pasir harus di cuci dari kotoran dan harus dilakukan penyaringan sesuai dengan gradasi yang di syaratkan.

    Terutama pasir yang diambil harus benar benar dicuci untuk menghilangkan kandungan kandungan organik yang tergandung didalam pasir.

  • Persyaratan Pasir yang Bagus Sebagai Bahan BangunanMenurut standar nasional indonesia (SK SNI S 04 1989 F : 28) disebutkan mengenai persyaratan pasir atau agregat halus yang baik sebagai bahan bangunan sebagai berikut :Agregat halus harus terdiri dari butiran yang tajam dan keras dengan indeks kekerasan < 2,2.Sifat kekal apabila diuji dengan larutan jenuh garam sulfat sebagai berikut:

  • jika dipakai natriun sufat bagian hancur maksimal 12%.jika dipakai magnesium sulfat bagian halus maksimal 10%.Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% dan apabila pasir mengandunglumpur lebih dari 5% maka pasir harus dicuci.Pasir tidak boleh mengadung bahan-bahan organik terlalu banyak, yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari AbransHarder dengan larutan jenuh NaOH 3%.Susunan besar butir pasir mempunyai modulus kehalusan antara 1,5 sampai 3,8 dan terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam.Untuk beton dengan tingkat keawetan yang tinggi reaksi pasir terhadap alkali harus negatif.Pasir laut tidak boleh digunakan sebagai agregat halus untuk semua mutu beton kecuali dengan petunjuk dari lembaga pemerintahan bahan bangunanyang diakui.Agreagat halus yang digunakan untuk plesteran dan spesi terapan harusmemenuhi persyaratan pasir pasangan

  • 3. Syarat batas gradasi pasir

  • KACAKaca merupakan bahan lutsinar, kuat, tahan hakis, lengai, dan secara biologi merupakan bahan yang tidak aktif, yang boleh dibentuk menjadi permukaan yang tahan dan licin. Ciri-ciri ini menjadikan kaca sebagai bahan yang sangat berguna. Komponen utama kaca ialah silika. Silika ialah galian yang mengandungi silikon dioksida. Nama IUPAC silikon dioksida ialah silikon(IV) oksida. Silika wujud secara semulajadi dalam pasir. Kaca merupakan bahan pejal sekata, biasanya terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk jaringan kekisi kristal biasa terbentuk.

  • Kaca biasa biasanya terdiri daripada silikon dioksida (SiO2), yang merupakan sebatian kimia yang serupa dengan kuarza, atau dalam bentuk polihabluran, pasir. Silika tulen mempunyai tahap lebur sekitar 2000 Selsius, jadi dua bahan lain sering dicampurkan kepada pasir dalam pembuatan kaca.

    Satu daripadanya adalah soda (sodium karbonat Na2CO3), atau potasy, setara dengan sebatian kalium karbonat, yang menurunkan tahap lebur kepada sekitar 1000 Selsius. Bagaimanapun, bahan soda menjadikan kaca larut, jadi kapur (kalsium oksida, CaO) merupakan bahan ketiga, ditambah untuk menjadikan kaca tidak larut.

  • Silikon(IV) oksida ialah molekul kovalen raksasa. Oleh itu, silikon(IV) oksida memerlukan banyak tenaga haba untuk mengatasi setiap ikatan kovalen antara atom dalam struktur raksasa. Maka, silikon(IV) oksida mempunyai takat lebur yang sangat tinggi, iaitu 1710 C. Dalam silikon(IV) oksida, setiap atom silikon diikat secara kovalen kepada 4 atom oksigen dalam bentuk tetrahedron dengan sudut antara ikatan 109.5 .

    Unit itu diulangi secara tidak terhingga dengan setiap atom oksigen terikat kepada 2 atom silikon untuk membentuk molekul kovalen raksasa seperti struktur berlian. Kaca merupakan bahan pejal sekata, biasanya terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk jaringan kekisi kristal biasa terbentuk.

  • Salah satu ciri kaca adalah ia lutsinar. Sifat lutsinar disebabkan kaca terdiri daripada bahan yang tidak mempunyai keadaan perubahan garisan atomik dalam tenaga cahaya. Juga disebabkan kaca adalah sekata pada tahap gelombang yang lebih besar daripada cahaya, ketidaksekataan menyebabkan cahaya terbias, menghalang pemancaran imej. Kaca tulen boleh dijadikan begitu lutsinar sehinggakan beratus kilometer kaca boleh ditembusi gelombang cahaya infra dalam kabel gentian optik.

  • Kaca biasa mempunyai campuran bahan lain untuk mengubah cirinya. Kaca bertimah hitam adalah lebih berkilauan, kerana peningkatan index pantulannya, sementara boron ditambah bagi mengubah ciri terma dan elektriknya, seperti Pyrex. Menambah barium juga meningkatkan indeks pantulannya, dan serium digunakan dalam kaca yang menyerap tenaga infra. Logam oksida juga ditambah bagi menukarkan warna kaca.

    Peningkatan soda atau potash menurunkan lagi tahap lebur, sementara mangan ditambah bagi menyingkirkan warna yang tidak dikehendaki. Kaca berwarna dihasilkan dengan bercampur dengan sedikit oksida logam peralihan. Misalnya, oksida mangan akan menghasilkan warna ungu, oksida kuprum dan kromium memberikan warna hijau, dan oksida kolbalt memberikan warna biru.

  • Soda atau sodium karbonat, Na2CO3 yang menurunkan tahap lebur kepada sekitar 1000 C. Bagaimanapun, bahan soda menjadikan kaca larut, jadi kapur (kalsium oksida, CaO) biasanya ditambah untuk menjadikan kaca tidak larut. Kaca kadang-kala terbentuk secara semulajadi daripada lava gunung berapi dalam bentuk obsidia.

  • Jenis-Jenis KacaSecara umum, kaca komersial dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan:1. Silika leburSilika lebur atau silika vitreo dibuat melalui pirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. Kaca ini sering disebut kaca kuarsa (quartz glass). Kaca ini mempunyai ciri-ciri nilai ekspansi rendah dan titik pelunakan tinggi. Karena itu, kaca ini mempunyai ketahanan termal lebih tinggi daripada kaca lain. Kaca ini juga sangat transparan terhadap radiasi ultraviolet. Kaca jenis inilah yang sering digunakan sebagai kuvet untuk spektrometer UV-Visible yang harganya sekitar dua jutaan per kuvet.

  • 2. Alkali silikatAlkali silikat adalah satu-satunya kaca yang mengandung dua komponen yang di publikasikan secara komersial. Pada proses pembuatannya pasir dan soda dilebur bersama-sama, dan hasilnya disebut Natrium silikat. Larutan silikat soda juga dikenal sebagai kaca larut air (water soluble glass) dan banyak dipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang yang memiliki sifat tahan api.

  • 3. Kaca soda gamping

    Kaca soda gamping (soda-lime glass) merupakan 95 persen dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca ini digunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil dan barang pecah belah.4. Kaca timbal

    Dengan menggunakan oksida timbal sebagai pengganti kalsium dalam campuran kaca cair, didapatlah kaca timbal (lead glass). Kaca ini sangat penting dalam bidang optik, karena mempunyai indeks refraksi dan dispersi yang tinggi. Kandungan timbalnya bisa mencapai 82% (densitas 8,0, indeks bias 2,2). Kandungan timbal inilah yang memberikan kecemerlangan pada kaca potong (cut glass). Kaca ini juga digunakan dalam jumlah besar untuk membuat bola lampu, lampu reklame neon, radiotron, terutama karena kaca ini mempunyai tahanan (resistance) listrik tinggi. Kaca ini juga cocok dipakai sebagai perisai radiasi nuklir.

  • 5.Kaca borosilikat

    Kaca borosilikat biasanya mengandung 10 sampai 20% B2O3, 80% sampai 87% silika, dan kurang dari 10% Na2O. Kaca jenis ini mempunyai koefisien ekspansi termal rendah, lebih tahan terhadap kejutan dan mempunyai stabilitas kimia tinggi, serta tahanan listrik tinggi. Kaca borosilikat juga digunakan sebagai isolator tegangan tinggi, dan digunakan juga untuk lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS).

    6. Kaca khusus

    Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan, fitokrom, kaca optik dan kaca keramik semuanya termasuk kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diinginkan.

  • 7. Serat kaca (fiber glass)

    Serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus, yang tahan terhadap kondisi cuaca. Kaca ini biasanya mempunyai kandungan silika sekitar 55%, dan alkali lebih rendah. Selain itu, ada juga kaca silika yang digunakan di dalam keteknikan yang mempunyai berbagai substansi yang ditambahkan ke SiO2, sehingga membuatnya lebih mudah direkayasa, tetapi titik fusinya menjadi lebih rendah. Kaca-silika di dalam keteknikan diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu :

  • 1. Kaca alkali tanpa oksida berat. Kaca ini mempunyai titik lebur yang agak rendah. Pemakaiannya antara lain untuk botol dan kacajendela.

    2. Kaca alkali yang mengandung oksida berat. Kaca ini mempunyai sifat kelistrikan yang tinggi dibandingkan dengan kaca alkali kelompok 1. Kaca flint ditambah dengan PbO atau kaca crown ditambah dengan BaO digunakan sebagai kaca optik. Kaca khusus untuk bahan dielektrik kapasitor adalah kaca flint yang disebut minos. Di antara kaca-kaca crown terdapat jenis yang disebut pireks. Pireks mempunyai koefisien thermal 33. 10-7 per oC dan mampu menahan perubahan suhu yang mendadak.

    3. Kaca non alkali.Penggunaan kaca ini adalah sebagai kaca optik dan bahan isolasi listrik. Beberapa jenis kaca dari kelompok ini mempunyai titik pelunakan yang sangat tinggi.

  • Sifat-Sifat Kaca

    1. Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8,1 g/cm3.

    2. Kekuatan tekannya 6000 hingga 21000 kg/cm2.

    3. Kekuatan tariknya 1 hingga 300 kg/cm2. Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yang regas. Walaupun kaca adalah substansi berongga, tetapi tidak mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan-lahan ketika suhu pemanasan dinaikkan.

  • 4. Titik pelembekan kaca berkisar antara 500 hingga 1700 C. Makin sedikit kandungan SiO2 makin rendah titik pelembekan kaca. Demikian pula halnya dengan muai panjang (), makin banyak kadar SiO2 yang dikandungnya akan makin kecil nya.

    5. Muai panjang untuk kaca berkisar antara 5,5. 10-7 hingga 150. 10-7 per derajat celcius. Nilai dari angka muai panjang adalah sangat penting bagi suatu kaca dalam hubungannya dengan kemampuan kaca menahan perubahan suhu. Piranti dari kaca yang dipanaskan atau didinginkan secara tiba-tiba akan meregang. Hal ini disebabkan distribusi suhu yang tidak merata pada lapisan luarnya dan keadaan tersebut menyebabkan piranti retak.

  • Adapun beberapa sifat-sifat lain dari kaca secara umum. Sifat-sifat tersebut adalah:

    Padatan amorf (short range order). Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair. Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu) Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012 Pa.s) Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium. Efektif sebagai isolator. Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.

    Reaksi yang terjadi dalam pembuatan kaca secara ringkas adalah sebagai berikut: Na2CO3 + aSiO2 ? Na2O.aSiO2 + CO2CaCO3 + bSiO2 ? CaO.bSiO2 + CO2Na2SO4 + cSiO2 + C ? Na2O.cSiO2 + SO2 + SO2 + CO

  • THANK YOU

    ^___^