ABSTRAK. Kata Kunci: fly-ash tipe F, fly ash CFB, molaritas NaOH, alkali activator, kuat tekan, setting time, workability.

(1)

ix

Universitas Kristen Petra

ABSTRAK

Albert Natanegara, Benedictus Trista Dmitri Sutrisno Skripsi

Identifikasi Potensi Fly Ash PLTU Ngoro dengan Sistem Pembakaran Circulated Fluidized Bed sebagai Bahan Dasar Geopolimer

Geopolimer dibuat dengan mencampurkan dua bahan dasar yakni fly ash dan alkali activator. Penelitian-penelitian terdahulu menggunakan fly ash tipe C sebagai bahan dasarnya dan pada penelitian kali ini menggunakan fly ash dari PLTU Ngoro yang memiliki tipe F. PLTU ini memiliki sitem pembakaran Circulating Fluidized Bed (CFB), di mana karakteristik fly ash yang dihasilkan berbeda dengan fly ash PLTU pada umumnya, yang memakai sistem Pulverized Coal Combustion (PCC). Perbedaan karakteristik diakibatkan perbedaan kualitas batu bara dan suhu pembakaran. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa potensi fly ash Ngoro dan pengaruh sodium silikat terhadap kuat tekan, workability, dan setting time geopolimer. Kadar molaritas NaOH yang digunakan adalah 8M sampai 14M. Campuran dibagi menjadi tiga tahap yaitu tahap pertama dengan perbandingan massa sodium silikat:NaOH(solid) 2,5; tahap kedua dan ketiga ditentukan berdasarkan hasil tahap pertama. Tahap pertama menunjukkan bahwa dengan molaritas NaOH sebesar 8M dapat menghasilkan kuat tekan sebesar 37,8 MPa. Namun semakin tinggi sodium silikat yang dipakai, semakin turun kekuatannya. Pada tahap pertama hasil paling kuat ditunjukkan dengan perbandingan massa Si:Al = 3,03. Tahap kedua digunakan perbandingan massa Si:Al = 3 namun justru menunjukkan hasil kuat tekan turun drastis hingga 8,4 MPa. Tahap kedua jumlah sodium silikat terlalu sedikit akibat kondisi sodium silikat yang sangat cair sehingga pada tahap ketiga dilakukan penambahan jumlah silikat. Pada tahap ketiga menunjukkan hasil kuat tekan tertinggi adalah 34,8 MPa pada umur 7 hari.

Kata Kunci: fly-ash tipe F, fly ash CFB, molaritas NaOH, alkali activator, kuat tekan, setting time, workability.

(2)

ABSTRACT

Albert Natanegara, Benedictus Trista Dmitri Sutrisno Thesis

Identification of Ngoro Power Plant Fly Ash’s Potential from Cirulated Fluidized Bed Combustion System as the Basic Material of Geopolymer

Geopolymer is made by mixing two basic materials which are fly ash and alkali activator. Former researches utilized C type fly ash as basic materials and this research utilized F type fly ash from PLTU Ngoro (PLTU  Indonesian form of “Steam Electricity Power Plant”). The plant has a Circulating Fluidized Bed (CFB) combustion system, where the fly ash characteristics generated differ from those of a typical Plant fly ash, which uses a Pulverized Coal Combustion (PCC) system. Characteristic differences are due to differences in coal quality and combustion temperatures. The purposes of the research are to analyze the potential of Ngoro fly ash and influence of sodium silicate due to compressive strength, workability, and setting time of geopolymer. The molarity NaOH using 8M until 14M. The mixing divided into three phases: first by using mass ratio of sodium silicate:NaOH(solid) 2,5; second and third are determined by the result of the first phase. First phase showing that the molarity of NaOH 8M occur the compressive strength of 37,8 MPa. But the higher the amount of sodium silicate, the lower the strength. On the first phase the highest compressive strength is showed by the mass ratio of Si:Al = 3. So that on the second phase is used the mass ratio of Si:Al = 3 but the compressive strength decreasing significantly until 8,4 MPa. On the second phase the number of sodium silicate was too low because the condition of sodium silicate was too diluted, then on the third phase the number of sodium silicate was added. On the third phase, showing the highest compressive strength is 34,8 MPa at 7 day age.

Keywords: F type fly-ash, CFB fly ash, NaOH molarity, alkali activator, compressive strength, setting time, workability.

(3)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

BERITA ACARA PEMBIMBINGAN SKRIPSI ... iii

DATA SKRIPSI / TUGAS AKHIR ... v

KATA PENGANTAR ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vii

ABSTRAK ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

1. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini antara lain: ... 4

1.4 Manfaat Penelitian... 4

1.5 Ruang Lingkup Penelitian ... 4

2. STUDI LITERATUR ... 6

2.1 Beton Geopolimer ... 6

2.2 Fly Ash... 7

2.2.1 Fluidized Bed Combustion (FBC) Fly Ash dan Pulverized Coal Combustion (PCC) Fly Ash ... 8

2.2.2 Pemanfaatan Fly Ash FBC pada Geopolimer ... 11

2.3 Alkali Activator ... 14

2.4 Efflorescence ... 15

2.5 Metode Pembuatan Geopolimer ... 15

3. METODA PENELITIAN ... 17

3.1 Survey dan Wawancara ... 17

3.2 Material ... 20

3.2.1 Fly Ash ... 20

3.2.2 Agregat ... 22

3.2.3 Alkali Activator ... 22

3.3 Alat Yang Digunakan ... 23

3.4 Mix Design ... 23

(4)

3.5.1 Bekisting ... 26

3.5.2 Prosedur Pembuatan Mortar Geopolimer ... 26

3.6 Pengujian Sampel ... 27

3.6.1 Pengujian Kuat Tekan Mortar Geopolimer ... 27

3.6.2 Pengujian Setting Time Pasta Geopolimer ... 27

3.6.3 Pengujian workability ... 27

4. HASIL DAN ANALISA ... 29

4.1 Analisa Material ... 29

4.1.1 Analisa Fly ash ... 29

4.2 Kuat Tekan Mortar Geopolimer dengan Perbandingan Sodium Silikat:NaOH(solid) = 2,5 (Tahap 1) ... 30

4.3 Kuat Tekan Mortar Geopolimer dengan Perbandingan Massa Si:Al = 3 (Tahap 2 dan 3) ... 33

4.4 Hasil Pengujian Setting Time Pasta Geopolimer ... 38

4.5 Hasil dan Analisa Pengujian Workability Mortar Geopolimer ... 39

4.6 Hubungan antara Kuat Tekan dan Perbandingan Massa Si:Al ... 42

4.7 Hubungan antara Kuat Tekan dan Initial Setting Time ... 43

4.8 Masalah yang dihadapi ... 44

4.8.1 Efflorescence ... 44

4.8.2 Curing Oven pada Suhu 60o_{C Selama 24 Jam ... 47}

5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 49

5.1 Kesimpulan... 49

5.2 Saran ... 50

(5)

xiii

DAFTAR TABEL

2.1 Kandungan Senyawa Kimia dari Tiap Jenis Fly Ash ... 8

2.2 Perbandingan Kandungan Kimia Fly Ash ... 10

2.3 Kandungan Kimia Fly Ash PCC dan FBC ... 12

3.1 Hasil Tes XRF Fly Ash Ngoro ... 21

3.2 Standard Sand Requirements ... 22

3.3 Kandungan Kimia Sodium Silikat ... 23

3.4 Mix Design 1 ... 24

3.5 Mix Design 2 ... 25

4.1 Komposisi Fly ash dari PLTU Ngoro, Jawa Timur ... 30

4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan 28 Hari Mortar Geopolimer Mix Design 1 .... 31

(6)

DAFTAR GAMBAR

2.1 Korelasi antara Rasio Waterglass dan NaOH dengan Kuat Tekan ... 7

2.2 Perbedaan Bubbling Bed Unit dan Circulating Unit ... 9

2.3 Hasil Uji SEM pada Fly Ash FBC dan Fly Ash PCC ... 11

2.4 Foto SEM Sampel Umur 7 Hari; (a) Campuran Fly Ash 60PCC/40FBC; (b) Geopolimer 60PCC/40FBC; (c) Geopolimer PCC; (d) Geopolimer FBC ... 13

2.5 Perbandingan Kuat Tekan 28 Hari Geopolimer PCC/FBC ... 13

2.6 Pengaruh Perbandingan NaOH dan Sodium Silikat pada Kuat Tekan Beton Geopolimer ... 14

2.7 Pengaruh Molaritas NaOH terhadap Kuat Tekan pada Usia 7 Hari ... 15

3.1 Boiler pada PT Sinergy Power Source ... 17

3.2 Diagram Skematik Reaktor CFB CIEMAT ... 18

3.3 Tempat Penampungan Fly Ash PT Sinergy Power Source ... 19

3.4 Foto SEM dari Fly Ash PCC dan Fly Ash PLTU Ngoro ... 21

3.5 Bekisting Kubus Berukuran 5x5x5 cm ... 26

3.6 Prosedur Pencampuran Geopolimer... 26

4.1 Fly Ash dari PLTU Ngoro ... 29

4.2 Pasir Lumajang ... 29

4.3 Kuat Tekan Mortar Geopolimer Mix Design 1 ... 32

4.4 Contoh Mortar Geopolimer A1 sampai A3 ... 32

4.5 Contoh Mortar Geopolimer B1 sampai B3 ... 32

4.6 Contoh Mortar Geopolimer C1 sampai C3 ... 33

4.7 Kuat Tekan Mortar Geopolimer Mix Design 2 ... 34

4.8 Hasil Foto SEM Mortar A1 (a), D1 (b), A3 (c) ... 35

4.9 Kuat Tekan Mortar Geopolimer Sampel A1, E3, dan F ... 36

4.10 Contoh Mortar Geopolimer D1 dan D2 ... 37

4.11 Contoh Mortar Geopolimer E1 sampai E3 ... 37

4.12 Initial Setting Time Pasta Geopolimer Mix Design 1 ... 38

4.13 Initial Setting Time Pasta Geopolimer Mix Design 2 ... 39

4.14 Flow Diameter Mortar Geopolimer Mix Design 1 ... 41

4.15 Flow Diameter Mortar Geopolimer Sampel D dan E ... 41

4.16 Flow Diameter Mortar Geopolimer Sampel F ... 42

4.17 Hubungan antara Kuat Tekan dan Perbandingan Massa Si:Al pada Mix Design Tahap 1, Tahap 2, dan Tahap 3 ... 43

(7)

xv

4.19 Sampel Mortar Geopolimer dengan Curing Normal ... 46

4.20 Sampel Mortar Geopolimer dengan Curing Oven 6 Jam ... 46

4.21 Pembentukan White Crystal pada Mortar Geopolimer B3 ... 46

4.22 Pembentukan White Crystal pada Mortar Geopolimer C3 ... 47

4.23 Perbandingan Curing Tempratur Ruangan dengan Curing Oven pada Umur 7 Hari ... 47