TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Fly Ash
2.9 Penelitian Terdahulu yang terkait
Penelitian yang terkait dengan ECC adalah eksperimen analisis kuat tarik Engineered Cementitious Composite (ECC) dengan Polypropylene fibre oleh (Khoso, Fahim, Lal Mehgwar, & Akhund, 2018) yaitu mengkaji kuat tarik ECC yang dikombinasikan dengan polypropylene fibre dengan variasi persentase fibre yang digunakan sebesar 0%, 0.25%, 0.5%, 0.75% dan 1%. Fly Ash yang digunakan dalam percobaan ini adalah Fly Ash kelas F dan benda uji yang dibuat berbentuk silinder. Hasil pengujian tiap variasi fiber dapat dilihat pada Gambar 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, dan 2.5.
Gambar 2.1: Kuat Tarik PCC (1:2:4), ECC (1:1:1) dan ECC(1:0.8:2) dengan 0% PP fibre (Khoso et al., 2018)
13 Gambar 2.2: Kuat Tarik PCC (1:2:4), ECC (1:1:1) dan ECC (1:0.8:2) dengan 0.25% PP
fibre (Khoso et al., 2018)
Gambar 2.3: Kuat Tarik PCC(1:2:4), ECC (1:1:1) dan ECC (1:0.8:2) dengan 0.5% PP fibre (Khoso et al., 2018)
14 Gambar 2.4: Kuat Tarik PCC (1:2:4), ECC (1:1:1) dan ECC (1:0.8:2) dengan 0.75% PP
fibre (Khoso et al., 2018)
Gambar 2.5: Kuat Tarik PCC (1:2:4), ECC (1:1:1) dan ECC (1:0.8:2) dengan 1% PP fibre (Khoso et al., 2018)
Penelitian lain yang terkait adalah studi karakteristik kuat tekan dan kuat tarik PVA-ECC oleh Palembangan et al., (2019). Benda uji untuk kuat tarik yang digunakan adalah dogbone dengan ukuran 25mm x 45mm x 75mm dengan mutu yang ditargetkan 50 MPa ( 45 ± 5 MPa) dengan rasio berat campuran Fly Ash 1.2, pasir 0.8, air 0.56, HRWR 0.012 dan PVA yang digunakan sebesar 2% dari total berat campuran. Pengujian dilakukan di umur 7, 14 dan 28 hari. Nilai kuat tarik yang didapatkan pada umur 7 hari
15 dengan berat sampel 0.231 kg adalah 3.108 MPa, sementara kuat tarik pada umur 14 hari dengan berat sampel 0.229 kg adalah 3.547 MPa serta kuat tarik pada umur 28 hari dengan berat sampe 0.234 kg adalah 4.340 MPa. Hasil spesifik pengujian kuat tarik dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3: Hasil pengujian studi karakteristik kuat tarik PVA-ECC Umur
Sumber: Palembangan et al., (2019)
Dapat dilihat bahwa hasil kuat tarik material PVA-ECC bertambah seiring dengan pertambahan umur yang dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6: Kurva Kuat Traik PVA-ECC (Palembangan et al., 2019)
Penelitian yang terkait selanjutnya adalah Research on the Effect of Fly Ash Content on the Tensile Properties of PVA-ECC oleh W. Li, Zhou, & Li, (2015). Penelitian ini berupa pengaruh Fly Ash terhadap sifat tarik PVA-ECC dengan benda uji berupa balok dengan ukuran 200mm x 50mm x 20mm dengan kandungan Fly Ash yang berbeda.
16 Variasi kandungan Fly Ash yang digunakan untuk penelitian ini adalah 50, 55, 60, 65, 70 dan 75%. Peningkatan regangan tarik maksimum sebesar 6.3% dan hasil paling bagus terdapat pada benda uji dengan kandungan Fly Ash sebesar 70%. Pengujian ini menggunakan America CMT5305 300kN type microcomputer control electronic universal testing machine yang dapat dilihat pada Gambar 2.7. Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 2.4 dan kurva hasil pengujian kuat tarik dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2.7: Alat Uji Kuat Tarik (W. Li et al., 2015)
Tabel 2.4: Hasil pengujian kuat tarik PVA-ECC
No σc (MPa) εc (%) σT (MPa) εT (%) Wa (mm) Sa (μm) Es (MPa)
50% FA 2.59 0.09 3.02 0.60 1.05 87 63.38
55% FA 2.47 0.13 3.45 3.04 1.27 68 30.70
60% FA 2.85 0.19 3.64 3.38 1.4 45 34.91
65% FA 1.56 0.20 1.82 1.99 1.26 39 14.98
70% FA 1.95 0.18 3.13 6.06 1.18 26 19.94
75% FA 1.46 0.10 2.61 6.23 1.14 21 18.13
Sumber: W. Li et al., (2015)
17
Gambar 2.8: Kurva Hasil Pengujian Kuat Tarik PVA-ECC (W. Li et al., 2015)
Penelitian yang terkait selanjutnya adalah Lightweight Engineered Cementitious composites (ECC) dilakukan oleh (Wang & Li, 2003)yaitu tentang pembuatan benda uji ECC yang ringan dengan masa jenis sekitar 900 – 1600 kg/m3. Benda uji yang dibuat untuk percobaan ini sebanyak 15 buah untuk pengujian kuat tarik. Pengujian ini menggunakan agregat Lightweight yang berbeda untuk setiap benda uji yang dapat dilihat pada Tabel 2.5. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.6.
18 Tabel 2.5: Mix Proportion Lightweight ECC (Wang & Li, 2003)
Tabel 2.6: Hasil pengujian Lightweight-ECC (Wang & Li, 2003)
Penelitian berikutnya berupa Engineered Cementitious Composites with High Volume Fly Ash oleh Wang and Li (2007). Pengujian ini tentang pengaruh High Volume Fly Ash terhadap ECC dengan mix proportion yang dapat dilihat pada Tabel 2.7. dan hasil pengujian kuat tarik pada Tabel 2.8. Kurva Regangan ECC dapat dilihat pada Gambar 2.9.
19 Tabel 2.7: Mix proportions ECC dengan variasi Fly Ash dan Bottom Ash
Sumber: Wang & Li, (2007)
Tabel 2.8: Hasil pengujian kuat tarik ECC dengan high volume Fly Ash
Sumber: Wang & Li, (2007)
20 Gambar 2.9: Kurva Regangan ECC R0, G0, G1, G2, G3, G4 (Wang & Li, 2007)
Pengujian selanjutnya adalah Design of Green Engineered Cementitious Composites for improved Sustainability oleh Lepech et al., (2008). Penelitian ini bertujuan untuk menciptakan ECC ramah lingkungan dengan menggunakan bahan parsial semen yang telah diuji di laboratorium dan dapat dilihat pada Tabel 2.9. Pengujian ini juga menunjukkan beberapa tipe fibre yang dapat digunakan untuk campuran ECC yang dapat dilihat pada Tabel 2.10.
21 Tabel 2.9: Evaluasi bahan parsial semen
Sumber: Lepech et al., (2008) Tabel 2.10: Tipe-tipe fibre untuk ECC
Sumber: Lepech et al., (2008)
Mohammed, Aswin, Beatty, & Hafiz, (2016) meneliti tentang Retensi Geser Longitudinal dari Pelat Komposit PVA-ECC yang bertujuan untuk menginvestigasi perilakustruktural pelat komposit yang dibuat dengan ECC dan juga mengevaluasi nilai koneksi geser parsial. Benda uji yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.10 dan alat uji kuat tarik dapat dilihat pada Gambar 2.11.
22 Gambar 2.10: Benda Uji Tarik (Mohammed et al., 2016)
Gambar 2.11: Alat Uji Kuat Tarik (Mohammed et al., 2016)
Uji tarik dilakukan pada 3 buah benda uji setiap ECC dan beton normal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12 dan Gambar 2.13. Kuat tarik dan regangan pada ECC meningkat sebesar 103,6% dan 562,8% dari beton normal. Specimen ECC dapat meningkatkan pengerasan regangan hingga mencapai beban puncak dan kemudian pelunakan ketegangan terjadi setelah beban puncak. Dapat dilihat bahwa ECC tidak langsung pecah setelah kondisi puncak tetapi masih bisa melakukan deformasi hingga pecah. Hasil pengujian Kuat Tarik ECC dan beton normal dapat dilihat pada Tabel 2.11.
23 Gambar 2.12: Hasil Uji Kuat Tarik ECC (Mohammed et al., 2016)
Gambar 2.13: Hasil Ujii Tarik Beton Normal (Mohammed et al., 2016)
24 Tabel 2.11: Hasil Pengujian Kuat Tarik ECC dan beton normal
(Mohammed et al., 2016)
Menurut penelitian Mechanical Properties of Hybrid Ultra-High Performance Engineered Cementitious Composites Incorporating Steel and Polyethylene Fibers (Zhou et al., 2018). Bahan yang digunakan adalah semen Portland 52.2R dari China Resources Cement Holdings Limited, Foshan, China. Sebagai tambahan digunakan polycarboxylate-based high-range water-reducing admixture dari Sika Co. Ltd yang digunakan pada HUHP-ECC untuk mengendalikan fluiditas dari campuran air yang sangat rendah/rasio pengikat. Pasir silika dengan ukuran diameter maksimum 300 µm dan ukuran minimum 100 µm yang dikategorikan sebagai agregat halus. Detail campuran HUHP-ECC yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2.12. Sedangkan untuk benda uji kuat tarik digunakan spesimen berbentuk dog bone yang dapat dilihat pada Gambar 2.14. Sedangkan alat uji tarik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Tabel 2.12: Mix design proportion (Zhou, Xi, Yu, Sui, & Xing, 2018)
25 Gambar 2.14: Dog Bone specimen (Zhou et al., 2018)
Gambar 2.15: Alat Uji Kuat Tarik (Zhou et al., 2018)
26 Gambar 2.16: kurva regangan-tegangan tarik HUHP-ECCs. (a) HUHP-ECC-2.0-0; (b)
HUHP-ECC-1.5-0.5; (c) HUHP-ECC-1.0-1.0; (d) HUHP-ECC-0.5-1.5;
(e) HUHP-ECC-0-2.0; (f) kapasitas regangan-tegangan fraksi volume PE dan ST yang berbeda (Zhou et al., 2018)
Hasil percobaan yang didapat terhadap HUHP-ECCs dapat dilihat pada Gambar 2.15. Sifat tarik, kekuatan dan daktilitas pada HUHP-ECC ditunjukkan dengan strain-hardening phennomenon meningkat dengan jumlah serat PE. Kapasitas regangan tarik HUHP-ECC-0.51.5 dengan fiber PE 0,5% mencapai 1,5%, yang jauh lebih tinggi
27 daripada nilai UHPC. Kapasitas regangan mencapai 9,1% dan 8,1% untuk HUHP-ECC-2.0-0 dan HUHP.
Penelitian Tentang Aplikasi ECC terhadap Bangunan Tahan Api di Daerah Pesisir (Darmayadi, 2015) bertujuan untuk membandingkan beton tahan api dengan ECC. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Detail pencampuran dapat dilihat pada tabel 2.13.
Tabel 2.13: Mix Design Detail (Darmayadi, 2015)
Proses pembakaran benda uji sesuai dengan prosedur ASTM E 119- Peraturan 95a adalah “Metode uji standar untuk uji kebakaran konstruksi dan bangunan bahan.”
Gambar 2.17: Metode standar untuk uji kebakaran (Darmayadi, 2015)
Dari grasik diatas dapat dilihat bahwa pada saat 50 menit pertama saja suhu tungu pembakaran sedikit menurun, itu karena ada masalah pada pembakaran, tetapi ini tidak
28 berlangsung lama, jika dibandingkan dengan ASTM E 119-95a, maka kenaikan suhu sesuai.
Menguji kekuatan tarik dibagi dengan uji silinder split di ASTM C496-90, hasilnya menunjukan bahwa variasi 1 (K400) lebih baik daripada variasi 2 (K350).
Degradasi variasi 1 (K400) adalah 17,7% dan variasi 2 (K350) 19,8% setelah benda uji terbakar dapat dilihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18: Kuat Tarik ECC (Darmayadi, 2015)
Modulus of Rupture (MOR) eksperimental dibandingkan dengan teori MOR, hasilnya menunjukkan bahwa eksperimental lebih rendah daripada teori dapat dilihat pada Gambar 2.19.
Gambar 2.19: Perbandingan antara MOR eksperimen dan teori-prapembakaran dan pasca pembakaran (Darmayadi, 2015)
29 Menurut penelitian ECC Ecoefficient oleh Bang,dkk (2015). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan komposit semen yang dikembangkan secara ecoefficient yang menggunakan semen tambahan bahan, termasuk fly ash dan blast furnace slag sebagai bahan pengikat. Fly ash yang digunakan pada campuran ECC ini sebesar 25%
dari berat semen, sedangkan agregat halus ECC yang disubstitusi oleh abu dasar agregat (BA) sebesar 10%, 20%, dan 30%. Penelitian ini menguji kua tekan yang menggunakan silinder dengan diameter 100 mm dan tinggi 200 mm, uji lentur yang menggunakan balok dengan dimensi 400 mm x 100 mm x 20 mm dan uji kuat tarik ECC yang menggunakan benda uji berbentuk dog bone prismatic yang dapat dilihat pada gambar 2.20 Variasi campuran ECC dapat dilihat pada Tabel 2.14.
Tabel 2.14: Variasi Campuran ECC (Bang,dkk 2015)
Gambar 2.20: Dog Bone Prismatic (Bang,dkk 2015)
30 Dari hasil pengujian benda uji dengan variasi ECC FASL-BA 30% memiliki nilai kuat tarik 4,7 MPa dan kuat tekan 35,79 MPa pada umur 28 hari yang merupakan nilai optimum dari pengujian ECC tersebut, sedangkan kapasitas kuat lentur untuk campuran FASL meningkat sebesar 7,57% dan 13,35% dibandingkan dengan campuran ECC-FA dan ECC-SL seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.15.
Tabel 2.15: Hasil Pengujian ECC (Bang,dkk 2015)
Ramya, dkk. (2015) meneliti tentang Experimental Investigation Fiber in Engineered Cementitious Composites yang bertujuan untuk mempelajari efek serat Polypropylene pada sifat mekanik ECC yang mengandung silica fume. Variasi serat Polypropylene yang digunakan adalah 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, dan 0,5% dan mix proportion campuran dapat dilihat pada Tabel 2.16, dan dibuat di cetakan berukuran 75 x 75 x 75 mm dan diuji tekan dalam 28 hari.
Tabel 2.16. Mix Proportion ECC (Ramya, dkk. 2015)
31 Hasil pengujian yang ditunjukkan pada gambar 2.21, menyatakan bahwa ECC yang menggunakan 3% silica fume dan 0,2% fiber polypropylene mendapatkan kuat tekan paling tinggi diumur 7 hari.
Gambar 2.21: Hasil Pengujian ECC (Ramya, dkk. 2015)
Uttamraj, dkk. (2016) meneliti tentang the comparative study on conventional concrete and engineered cementitious composites (ECC-PVA) yang bertujuan untuk membandingkan kuat tarik antara beton konvensional dengan ECC. Pada penelitian ini, fly ash digunakan sebagai pengganti parsial semen untuk ECC dan beton dengan tingkat pergantian sebesar 30% dan serat yang digunakan pada ECC adalah serat polyvinyl alcohol (PVA) dengan persentase 0,5% sampai 2% dan pengujian dilakukan pada umur 7 hari dan 28 hari yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 2.22.
Gambar 2.22: Kuat Tarik Belah Beton dan ECC pada umur 7 dan 28 hari (Uttamraj, dkk. 2016)
32 Penelitian dengan judul “Experimental Research On Mechanical Properties Of Desert Sand Steel-PVA Fiber Engineered Cementitious Composites” oleh Jialing, dkk.
(2017). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh dari subsitusi fly ash, pasir gurun, serat PVA, steel fiber terhadap ECC. ECC akan dicampur dengan beberapa subsitusi Fly Ash (15%; 30%; 45%; 60%), variasi Steel Fiber (0%; 0,4%; 0,8%; 1,2%), serat PVA (0%; 0,4%; 0,8%; 1,2%), dan pasir gurun. Mix proportion ECC ditunjukkan pada Tabel 2.17.
Tabel 2.17: Mix proportion ECC (Jialing, dkk. 2017)
Dari hasil pengujian didapatkan kuat tarik belah paling tinggi terdapat pada specimen ke 5 pada 7 hari dan 28 hari sebesar 32,14 Mpa dan 37,67 Mpa dengan fly ash sebesar 15%, pasir gurun sebesar 30%, serat PVA sebesar 0,8% dan steel fiber sebesar 1.2%. Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 2.18
33 Tabel 2.18: Hasil pengujian ECC (Jialing, dkk. 2017)
34 BAB 3