E-mail addres: (a)enangdwiyantoro2@gmail.com; (b)simonsembiring2@gmail.com, (c)syafriadi@fmipa.unila.ac.id, (d)suprihatin.1973@fmipa.unila.ac.id
Sintesis dan Karakteristik Struktur, Sifat Fisis, dan Sifat Mekanik Komposit Aspal Silika Dengan Variasi Komposisi Aspal Silika (20%:80%wt; 15%:85%wt; 10%:90%wt)
Enang Widwiyantoro a , Simon Sembiring b , Syafriadi c , dan Suprihatin d
Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141
Article Information Abstract Article history: Received March 20 rd , 2020
Received in revised form May 30 rd , 2020 Accepted June 7 rd , 2020
Keywords:
Asphalt Silica Composite, XRD, Physical and Mechanical Properties Synthesis  and  characterization  of  asphalt  silica  composites  with  various compositions have been carried out 20%: 80%wt; 15%: 85%wt; 10%: 90%wt. Silica synthesis  was  carried  out  using  the  sol-gel  method.  The  materials  used  are  rice husks,  solid  asphalt,  distilled  water,  gasoline,  NaOH  1,5%  and  HNO 3 10%.  This research  was  conducted for knowing the effect variations composition of asphalt silica on the phase structure, physical, and mechanical properties. The results of characterization  asphalt  silica  composites  with  X-Ray  Diffraction  (XRD)  obtained nothing  change  of  phase  and  so  that  the  phase  structure  still  amorphous  that consist of amorph silica and amorph carbon. The result of water adsorbent testing obtained  that  all  variation  was  infest  the  standard,  which  was  above  10%.  The result  compressive  strength  testing  obtained  the  variation  15%:85%wt  got  the highest value amount 47,55 Mpa. Informasi Artikel Abstrak Proses artikel: Diterima 20 Maret 2020
Diterima dan direvisi dari 30 Mei 2020 Accepted 7 Juni 2020

## Kata kunci:
Komposit Aspal, Silika,
XRD, Sifat Fisis dan Sifat Mekanik
Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi sampel komposit aspal silika dengan variasi komposisi 20%:80%wt; 15%:85%wt; 10%:90%wt. Sintesis silika dilakukan dengan  menggunakan  metode  sol-gel.  Bahan  yang  digunakan  adalah  sekam padi,  aspal  padat,  akuades,  bensin,  NaOH  1,5%  dan  HNO 3 10%.  Penelitian  ini dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  variasi  komposisi  aspal  silika  terhadap fasa yang terbentuk, sifat fisis (daya serap air), dan sifat mekanik (kuat tekan). Hasil karakterisasi sampel komposit aspal silika dengan X-Ray Diffraction (XRD) diperoleh  tidak  ada  perubahan  fasa  sehingga  fasa  yang  terbentuk  tetap  amorf yang  terdiri  dari  silika  amorf  dan  karbon  amorf.  Daya  serap  air  yang  telah dilakukan  memperlihatkan  semua  sampel  telah  memenuhi  standar  yang ditetapkan, yaitu dibawah 10% dengan rata-rata persentase daya serap air ~7%. Kuat  tekan  dengan  perbandingan  15%:85%wt  mendapatkan  nilai  tertinggi sebesar 47,55 MPa.

## 1. Pendahuluan
Komposit merupakan salah satu material yang sedang diciptakan atau dikembangkan pada era industri saat ini.  Material  komposit  terususun  atas  dua  bahan  atau  lebih  dan  memiliki  sifat  bahan  yang  berbeda  satu  sama lainnya  [Hildayati et  al. ,  2009].  Campuran  material  komposit  dengan  komposisi  yang  sesuai  membuat  material tersebut  menjadi  unggul,  baik  dari segi  kekuatan,  stabilitas  termal,  dan  sifat  mekaniknya  [Ardhaniswari,  2019]. Dewasa  ini,  material  komposit  yang  sering  digunakan  adalah  silika  aspal.  Silika  merupakan  senyawa  antara silikon  dan  oksigen  sehingga  memiliki  rumus  molekul  SiO 2 dan  merupakan  senyawa  yang  melimpah  dialam, seperti silika dari sekam padi [Sun, 2001]. Silika dari sekam padi memiliki sifat mudah reaktif dengan unsur lain, tahan  terhadap  temperatur  tinggi,  konduktivitas  termal  yang  rendah  sehingga  cocok  dijadikan  sebagai  bahan isolator, memiliki kekerasan yang tinggi, dan bersifat hidrofilik (mudah menyerap air) [Chandrasekhar et al , 2002; Sapei et  al.,  20015 ].  Sifat  tersebut  sering  menjadikan  silika  sekam  padi  sebagai  bahan  pengisi  ( filler )  dalam komposit,  seperti  bahan filler dalam  campuran  aspal.  Aspal  merupakan  material  perekat  berwarna  hitam  atau coklat tua dengan unsur utamanya adalah bitumen dan terbuat dari hasil (residu) distilasi minyak bumi [Sutapa,

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology, Vol 1. No. 2, 2020
Dwiyantoro  E,  Sembiring  S,  Syafriadi,  dan  Suprihatin,  2020,  Sintesis  dan  Karakteristik  Struktur,  Sifat  Fisis,  dan  Sifat  Mekanik Komposit Aspal Silika Dengan Variasi Komposisi Aspal Silika (20%:80%wt; 15%:85%wt; 10%:90%wt), Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 2, 2020
2016]. Fungsi perekat pada aspal adalah untuk meningkatkan kualitas aspal terhadap kelekatan dan kelenturan [Edison,  2010].  Selain  perekat,  meningkatan  kualitas  aspal  juga  dapat  dilakukan  dengan  menambahkan  bahan filler. Filler pada campuran aspal berfungsi sebagai pengisi rongga-rongga antar agregat yang dapat meningkatkan karakteristik aspal. Penelitian Ridwan dan Nadia (2017) juga menunjukkan bahwa penambahan silika ke material aspal  sampai  batas  tertentu  dapat  meningkatkan  nilai  stabilitas  dan  nilai  adhesi  sebesar  8,59%.  Berdasarkan latar  belakang  yang  telah  dipaparkan,  dalam  penelitian  ini  dilakukan  pembuatan  komposit  aspal  silika  dengan metode sol-gel . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi aspal  silika terhadap fasa yang terbentuk, sifas fisis (daya serap air) dan sifat mekanik (kuat tekan).

## 2.  Metode Penelitian
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  silika  dari  sekam  padi,  aspal  padat,  NaOH  1,5%,  HNO 3 10%,  akuades  dan  bensin.  Tahapan  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  yaitu  ekstraksi  silika  sekam  padi  dan pembuatan komposit aspal silika.

## 2.1 Ekstraksi Silika Sekam Padi
Membersihkan sekam padi terlebih dahulu untuk menghilangkan pengotor yang menempel pada sekam padi agar  tidak  mempengaruhi  hasil  saat  melakukan  ekstraksi  sekam  padi.  Menimbang  sekam  padi  yang  telah dibersihkan sebanyak 500 gram, lalu memasukkannya kedalam beaker glass yang berisi larutan NaOH 1,5% dan akuades 5 liter. Selanjutnya, memanaskannya dengan kompor listrik 600 watt selama 30 dan sambil diaduk agar. Melakukan aging pada  sekam  padi  yang  telah  dipanaskan  selama  24  jam  dengan  menutupnya  menggunakan plastik cling  wrap. Menyaring ampas sekam padi dari ekstrak sekam padi, agar diperoleh sol silika.  Meneteskan sol  silika  dengan  larutan  HNO 3 10%  yang  telah  dicampur  dengan  1  liter  akuades  sedikit  demi  sedikit  untuk memperoleh  gel  silika  dengan  menggunakan magnetic  strirer agar  larutan  menjadi  homogen.  Gel  silika  yang terbentuk di aging selama 24 jam dan ditutup dengan plastik cling wrap . Selanjutnya didapatkan gel silika yang berawarna  coklat  kehitaman,  lalu  gel  silika  dicuci  dengan  air  hangat  hingga  gel  menjadi  berwarna  putih. Mengeringkan gel silika dengan oven pada suhu 110°C selama 3 jam hingga diperoleh silika padatan, lalu digerus hingga  halus  dan  diayak  menggunakan  250  mesh  agar  mendapatkan  serbuk  silika  yang  lebih  halus.  Secara umum proses ekstraksi silika sekam padi ditunjukkan pada Gambar 1.

## 2.2 Pembuatan Komposit Aspal Silika
Variasi  Komposisi  aspal  silika  yang  digunakan  yaitu  20%:80%wt;  15%:85%wt;  10%:90%wt  dengan  total massa setiap komposit aspal silika adalah 5 gram. Memanaskan aspal dengan hotplate pada suhu 160°C sambil menambhakan  larutan  bensin  30  ml  untuk  mempermudah  melelehkan  aspal  padat.  Selanjutnya  memasukkan serbuk  silika  sesuai  dengan  variasi  komposisinya  sedikit  demi  sedikit  dan  diaduk  agar  tercampur  homogen. Selanjutnya  mengoven  paduan  komposit  aspal  silika  selama 3  jam  pada  suhu  150°C  agar senyawa bensin  yang terkandung  dapat  menguap.  Selanjutnya  menggerus  paduan  komposit  dan  diayak  dengan  ukuran  mesh  150 untuk mendapatkan serbuk paduan silika aspal yang lebih halus sebelum dilakukan karakterisasi XRD. Setelah itu  dilakukan  pemeletan  untuk  dilakukan  uji  fisis  (daya  serap  air) dan  uji  mekanik  (kuat  tekan).  Secara  umum proses pembuatan komposit aspal silika ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Pembuatan Komposit Aspal Silika

## 2.3 Karakterisasi dan Uji
Karakterisasi sampel komposit aspal silika yang dilakukan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) sedangkan uji yang dilakukan adalah uji fisis khususnya daya serap air dan uji mekanik khususnya kuat tekan.

## 3.  Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Hasil Karakterisasi Sampel Komposit Aspal Silika dengan XRD
Karakterisasi  sampel  komposit  aspal  silika  dengan  XRD  pada  penelitian  ini  ditujukan  untuk  mengetahui perubahan fasa yang terbentuk terhadap sampel seiring dengan pengurangan aspal dan penambahan silika. Hasil yang  diperoleh  berupa  difaktogram  hubungan  antara  sudut  difraksi  (2 ɵ )  dengan  intensitas  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 3. Terlihat pada Gambar 3 (a-c) memiliki kemiripan bentuk grafik, yaitu membentuk bukit yang melebar sehingga diindetifikasi bahwa fasa yang terbentuk adalah amorf yang terdiri dari silika amorf dan karbon amorf. Gambar 3 (a) terbentuk fasa silika amorf pada daerah 2 ɵ = 22,06° dan memiliki fasa karbon
Dwiyantoro  E,  Sembiring  S,  Syafriadi,  dan  Suprihatin,  2020,  Sintesis  dan  Karakteristik  Struktur,  Sifat  Fisis,  dan  Sifat  Mekanik Komposit Aspal Silika Dengan Variasi Komposisi Aspal Silika (20%:80%wt; 15%:85%wt; 10%:90%wt), Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 2, 2020
amorf pada 2 ɵ = 22,74°. Sementara pada Gambar 3 (b) fasa silika amorf terbentuk pada daerah 2 ɵ = 22,16° dan fasa karbon amorf terbentuk pada 2 ɵ = 22,65°. Gambar 3 (c) terbentuk fasa silika amorf pada daerah 2 ɵ = 22,24° dan fasa karbon amorf terbentuk pada 2 ɵ = 21,60°. Daerah 2 ɵ silika amorf dan karbon amorf pada Gambar 3 (a-c) mengalami pergeseran. Terjadinya pergeseran 2 ɵ disebabkan karena persentase komposisi silika yang bertambah dan  komposisi  aspal  yang  berkurang.  Semakin  banyak  persentase  silika  membuat  daerah  2 ɵ menjadi  bergeser kearah  kanan,  sedangkan  berkurangnya  persentase  aspal  membuat  daerah  2 ɵ menjadi  bergeser  kearah  kiri. Pengurangan  aspal  dan  penambahan  silika  tidak  menyebabkan  perubahan  fasa  yang  terbentuk  sehingga  fasa yang terebntuk tetap amorf, karena penambahan komposisi aspal menyebabkan ikatan pada silika murni menjadi rusak sehingga ikatan antar atomnya menjadi lemah dan tidak beraturan.
20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 Karbon Amorf Karbon Amorf Silika Amorf Karbon Amorf (a) 20%:80% 1600 1200 Inten si tas (a .u) 2 theta ( 0 ) Silika Amorf (b) 15%:85% 1200 1600 1600 1200 2 theta ( 0 ) Silika Amorf (c) 10%:90% 2 theta ( 0 ) 800
Gambar 3. Grafik hasil karakterisasi sampel komposit aspal silika dengan XRD (a) 20%:80% (SA6), (b) 15%:85% (SA5), dan (c) 10%:90% (SA4)

## 3.2 Hasil Uji Sifat Fisis Sampel Komposit Aspal Silika
Pada  penelitian  ini  uji  sifat  fisis  dilakukan  untuk  menguji  kemampuan  sampel  dalam  menyerap  air  (daya serap air). Hasil uji daya serap air dapat dilihat pada Gambar 4. Hasil grafik uji daya serap air yang didapatakan mengalami  penurunan  seiring  dengan  pengurangan  aspal  dan  penambahan  silika.  Persentase  yang  didapatkan untuk  SA4  sebesar  7,40%,  SA5  sebesar  7,22%,  dan  SA6  sebesar  7,12%.  Persentase  daya  serap  air  yang didapatkan  pada  penelitian  ini  telah  sesuai  dengan  SNI  0096:2007,  karena  nilai  persentase  dibawah  10%. Penurunan  persentase  yang  didapatkan,  diindikasikan  akibat  sifat  fisis  yang  dimiliki  oleh  aspal  yaitu  bersifat kedap  air  dan  peran  aspal  yang  mengikat  silika,  sehingga  silika  mampu  mengisi  rongga-rongga  pada  aspal  dan menyebabkan pencampuran aspal dan silika menjadi paduan yang kompak dan homogen (Sriyanti et al. , 2005).
Gambar 4. Grafik hasil karakterisasi sampel komposit aspal silika dengan XRD (SA6) 20%:80%, (SA5) 15%:85%, dan (SA4) 10%:90%
3.3 Hasil Uji Sifat Mekanik Sampel Komposit Aspal Silika
Widwiyantoro dkk, 2020/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 2, 2020
Pada penelitian ini uji sifat mekanik dilakukan dengan menguji kemampuan sampel dalam menahan beban yang  diberikan  (kuat  tekan)  yang  dilakukan  dengan  menggunakan  alat Servohydraulic  Test  System dengan kelajuan 0,1 mm/menit. Hasil uji kuat tekan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Nilai Kuat Tekan SA4, SA5, dan SA6
Kode Sampel Perbandingan Aspal dan Silika (%) Nilai Kuat Tekan (MPa) SA4 10%:90% 44,95 SA5 15%:85% 47,55 SA6 20%:80% 45,70
Tabel  1 menunjukkan  bahwa  nilai  kuat  tekan  mengalami  peningkatan  seiring  dengan  penambahan  aspal dan pengurangan silika, seperti dari SA4 ke SA5 yang mendapatkan nilai kuat tekan berturut-turut sebesar 44,95 MPa dan 47,55 MPa. Peningkatan tersebut diindikasikan akibat sampel telah tercampur secara homogen sehingga membentuk ikatan campuran aspal dan silika yang padu dan kuat. Peningkatan nilai kuat tekan pada penelitian ini  juga  didukung  berdasarkan  dari  sifat  fisis  silika,  yaitu  memiliki  kekerasan  yang  tinggi  (Mulyati et  al .,  2012). Terlihat juga pada Tabel 1 nilai kuat tekan mengalami penurunan pada SA6 dari SA5, yaitu sebesar 1,85 MPa. Penurunan  yang  terjadi  pada  SA6  diindikasikan  akibat  sampel  telah  mengalami  kejenuhan,  yaitu  aspal  sudah tidak mampu mengikat silika secara keseluruhan dan kandungan karbon pada asapl yang tinggi membuat jumlah ikatan antar karbon semakin banyak sehingga membuat sampel semakin mudah rapuh dan memiliki nilai kuat tekan yang rendah [Abdullah dan Khairurrijal, 2009].

## 4.  Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  analisis  yang  telah  dilakukan,  didapatkan  kesimpulan  bahwa  hasil karakterisasi sampel komposit aspal silika dengan XRD menunjukkan tidak ada perubahan fasa yang terbentuk seiring  dengan  penambahan  aspal  dan  pengurangan  silika,  yaitu  tetap  fasa  amorf  yang  terdiri  dari  silika  amorf dan  karbon  amorf  yang  berada  pada rentang daerah  2θ  antara 21°  sampai  dengan  22°.  Hasil  uji  sifat  fisis  juga menunjukkan  bahwa  semua  sampel  komposit  aspal  silika  telah  sesuai  dengan  standarnya  yaitu  mendapatkan rata-rata persentase daya serap ~7%, sementara hasil uji sifat mekanik yang didapatkan memiliki nilai kuat tekan diatas 40MPa untuk semua sampel dan nilai kuat tekan tertinggi didapatkan pada SA5 sebesar 47,55 MPa.

## 5. Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Laboratorium  Fisika  Material  FMIPA  Universitas  Lampung  yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian ini.

## 6.  Daftar Pustaka
Abdullah, M., dan Khairurrijal. 2009. Karakterisasi Nanomaterial. Jurnal of Nano Saintek . Vol. 2. Hal. 1-12.
Ardhaniswari, D. W. 2019. Pengaruh Penambahan Aspal Terhadap Karakteristik Termal, Struktur Fasa Sifat Fisis dan Sifat Mekanik Silika Sekam Padi. Skripsi . Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Chandrasekhar,  S.  Pramada,  P.,  Raghavan,  P.,  dan  Stayanarayana,  K.  2002.  Microsilica  from  Rice  Husk  as  A Possible  Subtitute  for  Condesed  Silica  Fume for  High  Performance Concrete. Journal  of  Material  Science Letters . Vol. 1. Pp. 145-1247.
Hildayati,  Triwikantoro,  Heny  F.,  dan  Sudirman.  2009.  Sintesis  dan  Karakterisasi  Bahan  Komposit  Karet  Alam Silika. Seminar Nasional Pascasarjana IX.
Mujiyanti, D. Whardani, S., dan Eko, S. 2010. Sintesis dan Karakterisasi Silika Gel dari Abu Sekam Padi yang di Mobilisasi dengan Trimetoksillil. Jurnal Sains dan Terapan Kimia . Vol. 4. No. 2. Hal. 150-167.
Ridwan, F. S., dan Nadia. 2017. Analisis Pengaruh Pemanfaatan Abu Sekam Padi sebagai Filler pada Campuran Aspal Beton. Jurnal Konstruksia. Vol. 8. No. 2. Hal. 1-8.
Sapei,  K.  S.,  Padmawijaya,  A.,  Sutejo,  dan  Theresia,  L.  2015.  Karakterisasi  Silika  Sekam  PAdi  dengan  Variasi Temperatur Leaching Menggunakan Asam Asetat. Jurnal Teknik Kimia . Vol. 9. No. 22. Hal. 38-42.
Sriyanti, Azmiyawati, C., dan Taslimah. 2005. Adsorpsi Kadmium pada Bahan Hibrida Tiol-Silika dari Abu Sekam Padi. Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi. Vol. 7. No. 1-12.
Dwiyantoro  E,  Sembiring  S,  Syafriadi,  dan  Suprihatin,  2020,  Sintesis  dan  Karakteristik  Struktur,  Sifat  Fisis,  dan  Sifat  Mekanik Komposit Aspal Silika Dengan Variasi Komposisi Aspal Silika (20%:80%wt; 15%:85%wt; 10%:90%wt), Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 2, 2020
Sun, L., dan Gong, K. 2001. Silicon Based Materials form Rice Husk and Their Applications. Journal of Industrial Engineering Chemistry. Vol. 40. No. 25. Pp. 5861-5877.
Sutapa,  A.  A.,  Saputra,  I.  G.  N.,  dan  Karnata,  M.  2016.  Pemulihan  Kekuatan  Tarik  Belah  Beton  dengan  Variasi Durasi Perawatan Pasca Bakar. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil . Vol. 15. No. 2. Hal. 205-215.