KUAT TEKAN MORTAR BETON GEOPOLIMER DI TINJAU DARI KEHALUSAN FLY ASH
JURNAL PENELITIAN OLEH DODI WAHYUDI NIM : 10171021 FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL ABSTRAK Pengunaan fly ash sebagai bahan penganti semen dalam campuran geopolimer mortar beton sangat pontensial untuk digunakan dalam pekerjaan patch repair. Berdasarkan hasil penelitian-penelitian sebelumnya menunjukan geopolimer mortar beton memiliki sifat-sifat teknik yang amat mengesankan, seperti limbah kekuatan dan keawetan yang tinggi. selain itu pengunaan geopolimermortar beton yang memanfaatkan limbah ( PLTU ) dapat mengurangi emisi gas CO2 yang di hasilkan oleh industri semen dan tentunya lebih ekonomis. Akan tetapi fly ash tidak memiliki kemampuaan megikat seperti halnya semen untuk itu di perlukan sodium silicat ( NAOH ) dan sodium hydroside ( NA2 SiO3 ) untuk membantu proses polimerisasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kehalusan sekaligus kadar aktivator terhadap kuat tekan mortar beton geopolime, sehinga didapatkan komposisi campuran mortar beton geopolimer yang memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperime, yaitu dengan membuat benda uji berupa mortar ukuran 50mm x 50mm x 5 mm berdasarkan ASTM C579-01. Kuat tekan di uji pada umur 7, 14, 21, dan 28 mortar beton geopolimer yang di gunakan denga variasi campuran yang berbeda. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pengaruh peningkatan mortar beton geopolimer terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik yang berbada. Kuat tekan tertinggi didapatkan dari mortar beton geopolimer dengan campuran 0,9%. Kata kunci : mortar beton geopolimer, kuat tekan ABSTRACT The use of fly ash as a cement substitute material in a mixture of geopolymer concrete mortar so any potential for use in the repair patch work. Based on the results of previous studies showed geopolymer concrete mortar has properties very impressive teknik, such as sewage strength and durability of concrete geopolimermortar tinggi.selain the use of the use of waste (MW) can reduce CO2 emissions produced by the cement industry and of course more economical. However, the fly ash does not have the ability to bind as well as for the cement in need of sodium silicates (NaOH) and sodium hydroside (SiO3 NA 2) to assist the process of polymerization. The purpose of this study was to determine the effect at the same fineness activator levels of compressive strength of concrete mortar geopolime, so that the composition obtained geopolymer concrete mortar mix that meets the requirements of the compressive strength as a repair material.
The method used in this study is the experimental method, namely by making the test 50mm mortar x 50 mm by ASTM C579-01. The compressive strength test at the age of 7, 14, 21, and 28, geopolymer concrete mortar used a mixture of different variations premises.specimen in the form of size 50mm x Based on research that has been done, the increased influence of the geopolymer concrete mortar compressive strength is expressed in a graph berbada. Obtained the highest compressive strength of geopolymer concrete mortar with a mixture of 0.9%. Keywords : geopolymer concrete mortar, compressive strength Pembakaran batu bara ini menghasilkan berbagai limbah seperti fly ash, boilerslag,
1. PENDAHULUAN Kebutuhan
terhadap
infrastruktur
sepanjang masa menuntut ketersediaan
dan bottom ash. Limbah
yang
di
hasilkan
dari
materialnya yang seolah tidak berbatas.
pembakaran batu bara dapat menimbulkan
Beton sebagai salah satu material yang
berbagai masalah utama yang terjadi adalah
menduduki
dalam
bagaimana proses hasil pembuanganya.
penggunaannya
Proses pembuangan ini dapat mencemari
urutan
pertama
penggunaannya,
meningkat sepanjang tahun. Peningkatan
lingkungan
penggunaan
fasilitas pembuangan relative mahal. Oleh
tingginya
beton
menyebabkan
membutuhkan
karena itu limbah tersebut mulai di olah
Industri semen menjadi salah satu
untuk berbagai kegunaan misalnya sebagai
penyumbang emisi gas CO2 di udara.1
fly ash cement.Bahan campuran mortar,
ton produksi semen menyebabkan 1 ton
sebagai urungan dan juga dapat dipakai
gas CO2 teremisi ke udara. Sedangkan
sebagai material jalan.
gas
akan
serta
semen.
Emisi
kebutuhan
sekitar
karbondioksida
tersebut
merupakan penyebab pemanasan global, yang menyebabkan terjadinya perubahan
pembangkit
listrik
ataupun
industri lain yang cukup besar yang pastinya membutuhkan sumber energi yang besar juga. Salah satu sumber energi ini berasal dari
pembakan batubara yang sama sekali tidak memiliki
iklim. Suatu
Fly ash merupakan limbah dari
proses
pembakaran
batu
bara.
nilai
ekonomi
dan
juga
mengandung bahan-bahan yang berpotensi dapat merusak lingkungan. fly ash ini dapat di olah serta dimanfaatkan dengan tepat guna, karena memiliki unsur pozolan yang bersifat mengikat seperti semen dan juga
memiliki butiran yang kuat bila digunakan sebagai agregat.
Fly ash atau juga disebut dengan abu terbang adalah bagian dari sisa pembakaran
Pada penelitiaan ini penulis akan
batu bara pada biler pembangkit listrik
membahas fly ash sebagai bahan mortar
tenaga uap yang berbentuk partikel halus
beton geopolimer.
dan bersifat pozzolan, bearti abu terbang
limbah
pembakaran
Fly ash merupakan batu
bara.
Suatu
tersebut dapat bereaksi dengan kapur pada
pembangkit listrik maupun industrilain yang
suhu kamar ( 24ºC - 27 ºC ) dengan adanya
cukup besar pastinya membutuhkan sumber
media air membentuk senyawa yang bersifat
energi yang besar juga. Salah satu sumber
mengikat. Dengan sifat pozzoland tersebut
energi ini berasal dari proses pembakaran
abu terbang mempunyai prospek untuk
batu bara.
digunakan berbagai keperluan bangunan.
Fly ash memiliki ukuran butiran
Abu bahan non organic sisa pembakaran
yang beragam sehinga dapat mengisi ruang-
batu bara
dan berbentuk dari perubahan
ruang yang kosong yang berisi udara dalam
bahan mineral karena proses pembakaran.
campuran pembuata mortar geopolimer dan
Pada pembakaran batubara pada
memiliki potensi kepadatan yang tinggi
pembangkit listrik terbentuk tiga jenis abu
sangat cocok dalam pelaksanaan pengujian
yaitu abu terbang ( fly ash ), boilerslag dan
kuat tekan.
abu dasar ( bottom ash ). Partikel abu yang
Dengan dimanfaatkanya limbah abu pembakaran
batu
bara
sebagai
terbawa
gas
buang
disebut
abu
bahan
terbang.Sedangkan abu yang tertingal dan
subsitusi semen dengan berdasarkan pada
dikeluarkan dari bawah tungku disebut abu
kehalusan partikel fly ash dalam pembuatan
dasar. Sebagian abu dasar berupa lelehan
mortar beton geopolimer, oleh karena itu,
abu disebut terak ( Boilerslag ) abu terbang
penulis mengangkat judul
“ kuat tekan
ditangkap dengan Electrical precipilator
mortar beton geopolimer ditinjau dari
sebelum dibuang ke udara melalui cerobong.
kehalusan fly ash”
Pozzoland dapat dipakai sebagai bahan
2. TINJAUAN PUSTAKA
tambahan atau bahan penganti sebagian semen Portland.Bila dipakai sebagi penganti
2.1
Abu Terbang ( Fly Ash )
sebagian semen Portland umunya berkisar
2.1.1
Pengertian Abu Terbang
antara
10%
-
15%
Tjokrodimulyo, 1996 ).
berat
semen
(
Dalam
SK
SNI
S-15-1990-F
2.3
spesifikasi abu terbang sebagai bahan campuran untuk campuran beton disebutkan ada 3 jenis abu terbang,yaitu :
Pengertian Geopolimer Geopolimer
merupakan
bahan
pengikat yang berasal dari bahan alami dan mengalami reaksi polimerisasi dalam proses
Abu terbang kelas F, adalah abu terbang
pengerasannya.
yang di hasilkan dari pembakaran batu
diutamakan sebagai pengganti semen ini
bara, jenis antarsit pada suhu 1560o C
adalah material yang memiliki kandungan
b) Abu terbang kelas N, adalah hasil
oksida silika dan alumina tinggi (Davidovits,
a)
c)
Material
1994).
tanah diantonoce, shale (sepih ), tuft,
kandungan
batu apung
disebabkan karena oksida ini merupakan
Abu terbang kelas C adalah abu terbang
bahan utama yang akan mengalami proses
yang di hasilkan dari pembakaran limit
polimerisasi yang menghasilkan binder atau
atau batu bara dengan kadar kotor ±
pengikat dalam beton geopolimer
pozoland dan sifat seperti semen dengan kadar kapur di atas 10%
oksida
akan
yang
kalsinasi dari pozzoland alam seperti
60%. Abu terbang ini mempunyai sifat
Kebutuhan
alami
silika
tingginya
dan
alumina
Davidovits memperkenalkan jenis
material
pada
tahun
suatu 1978
untukmenggambarkan jenis mineral yang memiliki komposisi kimia mirip zeolit
2.2
Ciri – ciri Abu Terbang
namun
2.2.1
Warna
amorf. Davidovits memberi nama material
Abu
terbang
berwarna
abu-abu,
bervariasi dari abu-abu muda sampai abu tua.Makin mudah warnanya sifat pozoland yang dihasilkan makin baik.Dan warna kehitaman yang sering timbul disebabkan karena
adanya
karbon
yang
mempengaruhi mutu abu terbang.
dapat
mempunyai
temuannya
tersebut
merupakan
sintesa
mikrostruktur
yag
geopolimer, karena bahan-bahan
alam
nonorganik lewat proses polimerisasi. Bahan dasar
utama
yang
diperlukan
untuk
pembuatan material geopolimer ini adalah bahan-bahan yang banyak mengandung unsur-unsur silikon dan aluminium. Unsurunsur ini banyak didapati, di antaranya pada material buangan hasil sampingan industri, seperti misalnya abu terbang dari sisa
pembakaran batu bara. Untuk melarutkan
yang akan di laksanakan di Laboratorium
unsur-unsur silikon dan alumunium yang
Beton pada jurusan Teknik Sipil Universitas
memungkinkan
Bina Darma Palembang.
menghasilkan
rekasi
kimiawi, digunakan larutan yang bersifat alkalis. Seperti diketahui bahwa sifat alkali
3.3
pada semen dapat menimbulkan dampak
dan Alat
negatif akibat reaksi antara agregat (alkali =
Bahan yang di gunakan dalam penelitian ini
aggregate reaction (AAR) atau alkali silica
meliputi :
reaction (ASR) (RILEM Committe 219).
1.
Namun reaksi terhadap alkali memunculkan
Bahan
Flyash
dari
limbah
pembakaran
batubara di PLTU
ide bahan limbah seperthi flyash dapat
2.
Agregat Halus asal Tanjung Raja
diaktivasi sehingga mampu menghasilkan
3.
Aktivator berupa Natrium Silikat dan
proses
sebagaimana
proses
pengerasan
Natrium Hidroksida
semen.
Alat-alat yang digun akan dalam penelitian ini meliputi:
3. METODELOGI PENELITIAN
1.
3.1 Metode Penelitian Metode
yang
Mesin uji tekan beton berkapasitas 1500 KN
digunakan
pada
2.
beton
mortar
dengan
ukuran
50x50x50 mm
penelitian ini adalah metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium
Cetakan
3.
Saringan ayakan 25 mm, 19 mm, 9,5
Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina
mm, 4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm,
Darma Palembang.
No. 30, No. 50, No. 100 4.
Alat
penyaring
kehalusan
flyash
(Hasil modifikasi penelitian terdahulu, 3.2 Tempat Penelitian Penelitian
ini
(Firdaus, 2012) di
awali
dengan
5.
pemeriksaan karakteristik dari bahan limbah
bahan
tersebut
akan
menjadi penentu parameter dalam pengujian sifat benda uji mortar dan beton geopolimer
digunakan
untuk
sampel
dalam
pemeriksaan bahan – bahan yang akan
PLTU Bukit Asam. Sifat karakteristik dari sampel
yang
mengeringkan
abu pembakaran batubara (flyash) dari
beberapa
Oven,
digunakan dalam campuran beton. 6.
Timbangan , untuk mengetahui berat dari bahan – bahan penyusunan beton
7.
Gelasukur, untuk menakar
volume
jarak tertentu dan di bagi menjadi 4 zona
air, berat jenis dan memeriksa adar Lumpur pasir 8.
Flowing tabel, di gunakan untuk mengukur nilai slump dari mortar
9.
Mixer,
untuk
membuat
campuran
mortar 10.
Cethok, dan talam yang di gunakan untuk
menampung
dan
menuang 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
adukan beton kedalam cetakan 11.
Mistar, di gunakan untuk mengukur dimensi dari alat – alat dan benda uji
4.1
Pengumpulan Data
4.1.1
Tempat Penelitian dan Proses
yang di gunakan 12.
Stop
watch,
di
gunakan
untuk
mengukur waktu uji slump.
Tahap Awal. Tempa pelaksanaan penelitian ini
3.4 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian ini di bagi 3 tahapan pokok sebagai berikut : 1. Pemeriksaan properties flyash
dilakukan di Laboratorium bahan beton jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas
Bina
(silo dari PLTU), tidak digunakan secara langsung sebagai bahan campuran beton, namun dilakukan perlakuan berdasarkan parameter jarak jatuh flyash yang di anggap di pengaruhi oleh kehalusan fly ash Parameter zona jatuh nya fly ash di modifikasi dengan alat yang di gunakan untuk menerbangkan fly ash pada gambar 1. Zona jatuh nya fly ash di tentukan dengan
Kampus
A
Palembang, Sumatera selatan. Objek dalam penelitian
Flyash yang di peroleh dari sumbernya
Darma
ini
geopolimer, geopolimer
adalah dimana
sendiri
mortar
beton
mortar
beton
dicampur
dengan
penambahan fly ash sebagai komposisi penganti
(subsitusi
)
semen
dengan
persentase masing masing sample yang di buat. Seluruh tahap pekerjaan penelitian telah direncanakan sebelumnya. Dimula dari persiapan bahan yaitu pengambilan sample fly ash di PLTU Bukit asam Tanjung Enim.
Kemudian
melakukan
pengayakan/penyaringan
proses
fly
ash
1. Pengujian Saringan Agregat Halus
untuk
Pengujian ini dimaksudkan untuk
menyortir tingkat kehalusan fly ash dengan
mengetahui
mengunakan Blower dan pipa, dengan
menghitung besar nilai modulus dari
mengunakan pipa sepanjang 5m dimana
agregat halus yang akan digunakan untuk
setiap 1m diberi celah atau lubang untuk
campuran balok beton. Setelah dilakukan
menurukan fly ash tersebut dan sesuai
pengujian saringan agregat kasar, didapat
dengan tingkat kehalusan di setiap lubang
hasil pengujian sebagai berikut.
tersebut
dengan
mengunakan
Blower
4.2
butir
dan
Rekapitulasi kuat tekan mortar
sebagai alat bantu untuk mendorong fly ash
geopolimer
agar jatuh pada lubang/celah yang telah
Dari
ditentukan.
(gradasi)
hasil
penelitian
yang
menerapkan 4 macam komposisi campuran
Pembuatan
dengan
yang berbeda, di peroleh bahwa komposisi
beton
campuran yang memiliki kandungan sodium
geopolimer berbentuk kubus ( segi empat )
silicate lebih banyak akan mempengaruhi
dengan profil sebagai berikut
dari mortar geopolimer, hal ini dapat dilihat
geopolimer yang akan di uji
dari hasil kuat tekan yang diperoleh yaitu
Benda uji terdiri dari dua macam, yaitu :
kuat tekan optimum mencapai 14 mpa yang
1. Benda uji dengan variasi mortar
dihasilkan dari komposisi yang mengunakan
mengunakan
benda
cetakan
uji mortar
geopolimer 1 ; 1,25 ;
1,5 ;
1,75 ; dan 2. 2. Benda
uji
campuran mix design 4 yang berbeda. Besaran
dengan
variasi
kadar
kuat
tekan
rata-rata
mortar
geopolimer optimum. Di peroleh dari hasil
aktivator 43%, 40%, 55%, 61% dan
pengujian
dengan
melakukan
67%.
oerawatan kering permukaan
metode
Pada variasi mortar beton geopolimer, kadar aktivatornya adalah 49%,sehinga benda uji dengan variasi aktivator 49% tersebut tidak perlu dibuat lagi.
5.1
Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan
4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Halus
pembahasan
yang
telah
diuraikan
sebelumnya
maka
dapat
diambil
kesimpulan hal – hal sebagai berikut :
memiliki hasil kuat tekan yang
1. Ada empat tingkat kehalusan fly ash yang digunakan dalam penyaringan fly ash di dalam penelitian ini, Zona 1, fly ash yang tertingal diayakan nomor 40 sebagai tingkat kehalusan. Zona 2, fly ash yang tertingal diayakan
60
sebagai
tingkat
kehalusan. Zona 3,
fly ash yang
tertingal
nomor
diayakan
100
sebagai tingkat kehalusan. Zona 4, fly ash yang tertingal diayakan nomor
200
sebagai
tingkat
kehalusan. 2. Kualitas mortar geopolimer juga dipengaruhi
oleh
perbandingan
massa antara larutan (larutan sodium silikat dan larutan NaOH) dengan pasta fly ash, larutan sodium silikat dan larutan NaOH). Semakin sedikit kandungan larutan yang terdapat pada
mortar
menghasilkan
geopolimer kuat
tekan
akan yang
semakin tinggi pula. Akan tetapi dengan sedikitnya kandungan larutan pada
mortar
geopolimer
akan
mempengaruhi kelecakan sehingga lebih susah untuk dikerjakan. Hal ini dapat dilihat dari komposisi mortar geopolimer
dengan
larutan dengan pasta sebesar 0,3
perbandingan
paling tinggi yaitu 16,4 Mpa pada umur 28 hari dan memiliki flow sebesar 5 mm. Sehingga dari hasil kuat
tekan
tersebut
dikategorikan
sebagai
dapat mortar
geopolimer mutu tinggi. 3. Pada penelitian tentang pengaruh perbandingan massa fly ash, dapat disimpulkan bahwa semakin banyak penggunaan
fly
ash
terhadap
komposisi
campuran
mortar
maka
akan
geopolimer,
meningkatkan kuat tekan mortar geopolimer tersebut. Hal ini dapat dilihat
dari
geopolimer
komposisi yang
mortar
menggunakan
100% fly ash memiliki hasil kuat tekan yang paling tinggi yaitu 16,4 MPa pada umur 28 hari. Partikel fly ash yang telah diamati dengan SEM memiliki permukaan butiran yang halus dan berbentuk bulat, sehingga proses pemadatan menjadi lebih baik yang dapat meningkatkan kuat tekan. 4. Initial setting time dipengaruhi oleh perbandingan larutan dan pasta, juga dipengaruhi oleh perbandingan fly ash. Semakin banyak kandungan larutan dalam mortar geopolimer
maka semakin lama pula initial setting time yang terjadi. Dan semakin banyak kandungan fly ash yang terdapat dalam mortar geopolimer maka initial setting yang terjadi juga semakin lama.
DAFTAR PUSTAKA
Aleem, M.I.A, Arumairaj, P.D., 2012, Optimum Mix for Geoplymer Concrete, Iridian Journal of Science and Technology, Vol 5 No. 3. Djiwantoro, Hardjito, 2001, Abu Terbang Solusi Pencemaran Semen, Sinar Harapan. Firdaus,dkk, 2012, "Optimalisasi Penggunaan Limbah Pembakaran Batubara Sebagai bahan Subsitusi Semen Pada Betón Mutu Normal dan Betón Mutu Tinggi", Penelitian Fundamental. Laskar,
A.,I.,Bhattacharjee, R., 2011, Rheology of Flyash Based Geopolimer Concrete, ACI Materials Journal, 108-M57, SeptemberOctober, pp 535-543.
Neptune,AI, etc, Nov-Dec 2010, "Effect of Aggregate Size and Gradation on Pervious Concrete Mixtures", American Concrete Institute (ACI) Material Journal, pp 625-631. Neville, A.M, Properties of Concrete, Longman, Newyork, 1995 Nugraha, Paul, 2007,Teknologi Betón, Penerbit Andi.
Shui,Zhonghe, et al, March-April 2011, "Activation of FlyAsh with Dehydrated Cement Paste,'" American Concrete Institute (ACI) Material Journal, pp 204-208. Suprapto, Slamet, Blending Batubara untuk Pembangkit Tenaga Listrik (Studi KAsus PLTU Suralaya Unit 1-4), Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara (tekMIRA), 2009. Wu, K.R, et al, 2001, "Ejfect ofCoarse Aggregate Type on Mechanical Properties of High Performance Concrete", Cemenet and Concrete Research, V31, ppl421-1425.
