11
Universitas Kristen Petra BAB 3
RANCANGAN PENELITIAN 3.1 Kerangka Penelitian
Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menganalisa kuat tekan, penyusutan dan ketahanan terhadap lingkungan asam dari beton dengan 100% fly ash. Ke dalam campuran ditambahkan kalsium hidroksida (Ca(OH)2 ) 7,5% dari total fly ash, boraks 1,2% dari total fly ash, pasir, dan juga superplasticizer (SP) (Ardy, Ratika, Hardjito, & Antoni, 2016). Pada penelitian ini digunakan kombinasi penambahan CaOH2 7,5% dan boraks 1.2% karena pada penelitian Ardy, Ratika, Hardjito, & Antoni, 2016, Beton Dengan 100% Fly Ash tanpa Aktivator, didapatkan bahwa kombinasi mortar tersebut memiliki kekuatan tekan paling tinggi untuk umur 28 hari. Dengan penelitian ini, diharapkan peneliti dapat menganalisa optimalisasi penggunaan fly ash dalam campuran beton dan durabilitas terhadap lingkungan konstruksi.
3.2 Material yang Digunakan
Fly ash yang digunakan berasal dari PLTU Paiton, Probolinggo. Pada fly ash yang digunakan dalam penelitian ini adalah fly ash kelas C yang memiliki kandungan CaO tinggi karenanya diharapkan dapat menggantikan penggunaan semen sebesar 100% dalam campuran beton. Untuk tingkat kehalusan, fly ash ini juga tertahan pada ayakan #325 (44μm) sebesar 12%.
Kandungan senyawa yang terkandung pada fly ash yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.(Ardy, Ratika, Hardjito, & Antoni, 2016)
Air yang digunakan pada penelitian ini adalah air aquades yang berasal dari Brataco. Boraks yang digunakan sodium tetraborate 10-hydrate, Na2B4O7.10H2. Pasir yang digunakan pada penelitian ini adalah pasir Lumajang, yang kemudian distandarkan sesuai ASTM C-618 mengenai pasir standar. Kalsium hidroksida berasal dari Brataco. Superplasticizer yang digunakan adalah Viscocrete 1003 tipe polycarboxylate dari Sika.
12
Universitas Kristen Petra Tabel 3.1 Kandungan Senyawa Fly Ash
Senyawa %wt
SiO2 35,46
Al2O3 16,91 Fe2O3 15,43
TiO2 0,75
CaO 16,98
MgO 7,23
K2O 1,32
Na2O 2,83
SO3 1,72
MnO2 0,18
P2O5 0,26
LOI 0,40
Penambahan boraks pada mortar 100% fly ash berfungsi sebagai retarder yang dapat memperlambat flash set. Selain itu juga boraks juga dapat meningkatkan kekuatan tekan mortar seperti kalsium hidroksida (Ca(OH)2).
Karena penggunaan air yang sangat minimal, yaitu w/cm 0,23 maka ditambahkan superplasticizer (SP) untuk meningkatkan workability mortar.
Diameter flow yang diharapkan untuk setiap mix design dibatasi diameter 15 - 16 cm.
Fly ash, semen, boraks, kalsium hidroksida, pasir Lumajang, air aquades, superplasticizer dan larutan H2SO4 dapat dilihat pada Gambar 3.1 sampai 3.8.
13
Universitas Kristen Petra Gambar 3.1 Fly Ash
Gambar 3.2 Semen
Gambar 3.3 Boraks
14
Universitas Kristen Petra Gambar 3.4 Kalsium Hidroksida
Gambar 3.5 Pasir Lumajang
Gambar 3.6 Air Aquades
15
Universitas Kristen Petra Gambar 3.7 Superplasticizer
Gambar 3.8 Sulfuric Acid 3.3 Peralatan yang Digunakan
Peralatan yang digunakan untuk pembuatan mortar yaitu ayakan, mixer dan bekisting. Peralatan untuk pengetesan beton berupa Universal Testing Machines, Micrometer Gauge dan timbangan.
3.4 Mix Design
Mix design yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.2. Komposisi campuran diperuntukkan untuk membuat 3 buah benda uji kubus
16
Universitas Kristen Petra
ukuran 5cm x 5cm x 5cm. Untuk pengujian kuat tekan dan ketahanan di lingkungan asam masing-masing dibuat 9 benda uji untuk tiap mix design.
Kemudian untuk pengukuran shrinkage (susut) digunakan benda uji berbentuk silinder dengan diameter 4cm dan tinggi ± 20cm untuk tiap mix design.
Pengujian kuat tekan dilakukan terhadap 3 benda uji untuk tiap pengujian pada umur mortar 28, 56, 90 hari. Setelah dilakukan pengujian kemudian data diambil sebagai rata-rata hasil pengujian dari 3 benda uji tersebut.
Pada penelitian ini menggunakan kode untuk mortar yaitu CH untuk kalsium hidroksida, B untuk boraks. Contoh penggunaan kode seperti CH7,5B1,2, maksudnya bahwa pada campuran mortar ditambahkan kalsium hidroksida 7,5%
dari total fly ash dan boraks 1,2% dari total fly ash.
Tabel 3.2 Komposisi Campuran Mortar 100% Fly Ash dengan Variasi Ca(OH)2
dan Boraks
Kombinasi FA Semen Pasir Ca(OH)2 Air SP Boraks
(gr) (gr) (gr) (gr) (gr) (%) (gr)
CH7,5
B1,2 277,5 0 600 22,5 69 0,53% 3,6
CH7,5
B1,5 277,5 0 600 22,5 69 0,53% 4,5
CH10 B1,5 270 0 600 30 69 1% 4,5
Semen 0 300 600 0 69 4% 0
3.5 Langkah Pembuatan Mortar
Pertama-tama, material dan peralatan yang dibutuhkan sesuai mix design disiapkan. Kemudian, boraks dilarutkan ke dalam air terlebih dahulu. Lalu agregat halus, fly ash, dan Ca(OH)2 diaduk sampai merata. Setelah campuran merata, air dituangkan ke dalam campuran dan diaduk sampai merata lalu superplasticizer (SP) dituangkan ke dalam campuran dan diaduk selama 5 menit hingga SP bereaksi dan kelecakan mortar mencapai diameter flow 15 – 16 cm.
Selanjutnya, mortar dimasukkan ke dalam bekisting sebanyak 1/3 tinggi bekisting dan dirojok sebanyak 25 kali, lalu dimasukkan lagi hingga mencapai 2/3 tinggi bekisting dan dirojok sebanyak 25 kali kembali. Setelah itu, bekisting diisi hingga penuh, kemudian sisi samping bekisting dipukul sebanyak 25 kali tiap sisi sebagai pengganti vibrator. Setelah itu, mortar dalam bekisting mengalami penurunan sehingga perlu dilakukan penambahan mortar hingga bekisting terisi penuh dan permukaannya rata.
17
Universitas Kristen Petra
Mortar yang telah dicetak ke dalam bekisting didiamkan selama 3 hari hingga akhirnya bekisting dilepas agar permukaan benda uji halus dan tidak mengalami retak. Kemudian, curing dilakukan dengan cara merendam benda uji dalam kolam air hingga umur beton mencapai 28, 56, dan 90 hari.
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.9 dan Gambar 3.10.
Gambar 3.9 Benda Uji Kubus 5 x 5 x 5 cm
Gambar 3.10 Benda Uji Silinder ᴓ 4cm dan Panjang ±20cm 3.6 Pengujian Rheologi
Pengujian rheologi dilakukan untuk mengukur diameter flow 15 - 16 cm.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah flow table dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Pengujian rheologi ini dilakukan sebelum pasta mortar segar dimasukkan ke dalam bekisting. Awalnya, pasta mortar segar dimasukkan ke dalam cone hingga penuh kemudian cone diangkat lalu alat flow table diketuk 25 kali. Setelah itu, diameter pasta diukur untuk mengetahui flow. Apabila setelah pengukuran
18
Universitas Kristen Petra
ternyata flow yang diinginkan tidak tercapai maka pasta dimasukkan kembali ke dalam mixer lalu ditambahkan superplasticizer (SP) untuk meningkatkan workability.
Gambar 3.11 Flow Table 3.7 Pengujian Kuat Tekan
Uji kuat tekan pada penelitian ini dilakukan pada hari ke 28, 56, 90.
Sebelum dilakukan pengujian, satu hari sebelumnya benda uji dikeluarkan dari kolam curing untuk dikeringkan. Pada keesokan harinya, sebelum benda uji dites kekuatan tekannya dilakukan penimbangan berat mortar kemudian baru dites kekuatan tekannya. Lalu hasil kuat tekan diambil rata-rata dari hasil uji kuat tekan 3 benda uji. Alat yang digunakan adalah Universal Testing Machine, seperti pada Gambar 3.12. Pengujian kuat tekan mortar mengambil pedoman dari ASTM C- 109 untuk standar pengujian kekuatan tekan mortar.
19
Universitas Kristen Petra Gambar 3.12 Universal Testing Machine
3.8 Pengujian Shrinkage
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui drying shrinkage pada beton dengan 100% fly ash. Pengujian drying shrinkage ini menggunakan micrometer gauge untuk mengukur penyusutan yang terjadi pada tiap mix design dengan ketelitian sampai 0.01mm. Pengukuran ini dilakukan untuk mengukur penyusutan yang terjadi setiap minggu. Dari data yang diambil kemudian dapat diketahui penyusutan yang terjadi tiap bulannya. Alat yang digunakan adalah Micrometer Gauge seperti pada Gambar 3.13. Prosedur pengujian drying shrinkage mengambil referensi pedoman dari ASTM 596-01.
Pada penelitian ini, penyusutan yang terjadi dilakukan dengan mengukur beda panjang pada benda uji seperti terlihat pada Gambar 3.14. Pembacaan pada micrometer gauge dilakukan tiap minggu kemudian dari hasil pembacaan dapat dihitung beda panjang dalam persen (%) yang diakibatkan oleh penyusutan.
20
Universitas Kristen Petra Gambar 3.13 Micrometer Gauge
Gambar 3.14 Alat Pengujian Shrinkage 3.9 Pengujian Acid Resistance
Uji ketahanan terhadap asam ini dilakukan merendam benda uji pada larutan H2SO4 dengan konsentrasi 10% dengan pH 1 ± 0,1. Untuk satu liter larutan H2SO4
21
Universitas Kristen Petra
dengan konsentrasi 10% didapat dengan mencampurkan larutan H2SO4 yang 98%
sebanyak 102 ml pada air aquades sebanyak 898 ml.
Pada penelitian ini dilakukan penimbangan berat tiap minggu dengan mengikuti pedoman dari penelitian Weber, 2005, Procedure for Resistance of Concrete to Sulfuric Acid.
Prosedur penelitian untuk pengujian acid resistance ini dilakukan dengan merendam 9 benda uji untuk tiap mix design pada larutan H2SO4 dengan konsentrasi 10% pada kontainer plastic dengan tata cara peletakan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.15. Benda uji yang direndam di dalam larutan H2SO4 diberi jarak dengan benda uji lainnya ± 3 cm seperti pada Gambar 3.15. Tiap minggu dilakukan penimbangan berat mortar untuk mengetahui perubahan berat yang terjadi dalam 90 hari. Sebelum ditimbang, benda uji terlebih dahulu dilap dengan lap kering. Uji visual juga dilakukan tiap minggunya dengan mengambil foto untuk tiap mix design sehingga dapat terlihat perubahan yang terjadi pada benda uji. Kemudian pengukuran pH dilakukan secara rutin untuk menjaga tingkat keasaman pada larutan agar tetap terjaga pada pH 1 ± 0,1. Apabila pH telah melewati 1 ± 0,1 maka larutan akan diganti dengan larutan H2SO4 yang baru.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan dan pH meter dapat dilihat pada Gambar 3.16 dan Gambar 3.17. Dari data penelitian yang telah diambil kemudian dapat dihitung berat akhir dari beton yang telah direndam dalam persen (%).
Gambar 3.15 Tata Cara Peletakan Benda Uji untuk Acid Resistance
22
Universitas Kristen Petra Gambar 3.16 Timbangan
Gambar 3.17 pH meter
