ABSTRAK
Juan Satria:
Tesis
Pengaruh Komposisi Larutan Alkali Aktivator terhadap Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Tipe C yang Dirawat dengan Metode Berbeda.
Masalah yang dihadapi dalam pembuatan geopolimer berbahan dasar fly ash tipe C adalah terjadinya fenomena flash setting. Selain itu, penggunaan oven untuk proses perawatan/curing geopolimer guna meningkatkan kuat tekan menjadikan geopolimer susah diproduksi ketika harus dilakukan pengecoran di tempat (cast in situ). Penelitian ini menggunakan kombinasi boraks, sodium silikat, dan sodium hidroksida sebagai larutan alkali activator. Perbandingan massa larutan sodium silikat/padatan sodium hidroksida yang digunakan bervariasi, yaitu 1, 2, dan 2.5. Curing masing sampel geopolimer dilakukan dengan dua metoda, yaitu curing pada suhu ruang dan curing di dalam oven dengan suhu 60oC selama 24 jam. Geopolimer yang dihasilkan dari larutan alkali dengan perbandingan massa larutan sodium silikat/padatan sodium hidroksida sebesar 1 pada umur 28 hari, memiliki kuat tekan lebih dari 40 MPa ketika dicuring pada suhu ruang. Initial setting time nya cukup panjang, yaitu ±200 menit. Sedangkan geopolimer yang menggunakan larutan sodium silikat/padatan sodium hidroksida sebesar 2 dan 2.5 mengalami fenomena flash setting. Efek penggunaan boraks untuk meningkatkan kuat tekan dan memperpanjang setting time geopolimer lebih terlihat secara signifikan ketika larutan sodium silikat yang digunakan semakin sedikit dan temperatur yang digunakan untuk curing semakin rendah.
Kata kunci: Fly Ash, Alkali Activator, Metoda Perawatan, Kuat Tekan, Setting Time
vi ABSTRACT
Juan Satria:
Thesis
Effect of Alkaline Activator and Curing Method on Geopolymer Based on Fly Ash Type C
The use of class C fly ash as base material for making geopolymer often causes the occurence of flash setting phenomenon. This ends up in difficulty to cast geopolymer on construction site. High temperature curing increases the difficulty even more. This study used a combination of borax, sodium silicate, and sodium hydroxide as an alkaline activator. The ratio of sodium silicate solution/sodium hydroxide flakes, by mass, was varied as 1, 2 and 2.5.
Geopolymer samples were cured under two different curing schemes, i.e. in the oven at 60oC for 24 hours or at room temperature. Geopolymer produced utilizing low dosage of sodium silicate solution, which is represented by the one with the ratio of sodium silicate solution/sodium hydroxide flakes of 1, and cured in ambient temperature, has initial setting time of up to 200 minutes. The compressive strength of the resulting geopolymer can reach up to 40 MPa.
However, geopolyer produced using higher mass ratio of sodium silicate solution/sodium hydroxide flakes of 2.5 posesses much shorter initial setting time of around 10 minutes only. The use of borax can help to increase the compressive strength and prolong the setting time of geopolymer.
Keywords : Fly Ash, Alkali Activator, Curing Method, Compressive Strength, Setting Time
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
1. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Penelitian ... 3
1.4. Manfaat Penelitian ... 4
1.5. Ruang Lingkup ... 4
2. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Fly Ash ... 5
2.2. Geopolimer ... 6
2.3. Fly Ash sebagai Bahan Dasar Geopolimer ... 7
2.4. Larutan Alkali sebagai Aktivator Geopolimer ... 10
2.5. Curing Geopolimer... 13
2.6. Penggunaan Boraks untuk Geopolimer ... 14
3. METODE PENELITIAN ... 17
3.1. Fly Ash ... 17
3.2. Agregat Halus dan Air ... 17
3.3. Larutan Alkali dan Boraks ... 18
3.4. Alat yang Digunakan ... 18
3.5. Komposisi Campuran ... 19
3.5.1. Geopolimer dengan Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator Tunggal ... 19
3.5.2. Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida dan Boraks sebagai Aktivator... 20
3.5.3. Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Laruran Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator ……..…21
3.6. Langkah-Langkah Pembuatan Mortar Geopolimer ... 23
3.7. Pengujian Sampel ... 24
3.7.1. Pengujian Setting Time Pasta Geopolimer ... 24 HALAMAN JUDUL
viii
3.7.2. Pengujian Kuat Tekan Mortar Geopolimer ... 24
3.8.3. Pengujian Photo SEM pada Mortar Geopolimer ... 24
3.8. Diagram Alir Penelitian... 25
4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ... 26
4.1. Analisa Fly Ash ... 26
4.1.2. Analisa pH ... 26
4.1.2. Analisa XRF dan Fineness ... 27
4.1.3. Analisa PSA ... 28
4.2. Kuat Tekan Mortar Geopolimer ... 29
4.2.1. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator ... 29
4.2.2. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida dan Boraks sebagai Aktivator ... 30
4.2.3. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator ... 30
4.2.3.1. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 1 ... 31
4.2.3.2. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 2 ... 35
4.2.3.3. Mortar Geopolimer dengan Menggunakan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 2.5 ... 38
4.2.3.4. Perbandingan Mortar Geopolimer dengan Rasio Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida sebesar 1, 2, dan 2.5 .42 4.2.3.5. Pengaruh SiO2/Al2O3 terhadap Kuat Tekan Geopolimer ... 46
4.3. Setting Time Pasta Geopolimer ... 49
4.3.1. Pasta Geopolimer dengan Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator ... 49
4.3.2. Pasta Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator ... 50
4.4. Mikrostruktur Geopolimer ... 54
5. KESIMPULAN ... 60
DAFTAR PUSTAKA ... 61
DAFTAR GAMBAR
2.1. Korelasi antara Nilai pH Fly Ash dengan Kandungan CaO pada Fly Ash. .. 6
2.2. Pengaruh a) Ukuran Partikel, b) SiO2/Al2O3 rasio, c) Vitreous Phase Fly Ash terhadap Kuat Tekan Geopolimer ... 7
2.3. Mortar Geopolimer yang Mengalami Kegagalan akibat Flash Setting ... 8
2.4. Peningkatan Kuat Tekan Geopolimer akibat Penambahan Kalsium ... 9
2.5. Pengaruh Perbedaan Konsentrasi Sodium Hidroksida terhadap Kuat Tekan Geopolimer ... 10
2.6. Flow Geopolimer dengan Rasio Sodium Silikat dan Sodium Hidroksida 10M yang Bervariasi ... 11
2.7. Kuat Tekan Geopolimer dengan Perbandingan Sodium Silikat dan Sodium Hidroksida 10M ... 12
2.8. Efek Pemberian Suhu Curing Selama Dua Hari terhadap Kuat Tekan Beton Geopolimer ... 14
2.9. Setting Time Geopolimer dengan Menggunakan Kadar Boraks yang Berbeda ... 15
2.10. Penurunan Kuat Tekan Geopolimer akibat Penggunaan Boraks yang Semakin Banyak... 16
3.1. Diagram Alir Penelitian ... 25
4.1. Fly Ash yang Digunakan untuk Penelitian ... 27
4.2. Hasil PSA Fly Ash ... 28
4.3. Pengaruh Perbedaan Curing untuk Rasio Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 1 terhadap Kuat Tekan Geopolimer Umur 28 hari ... 32
4.4. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Oven dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 1 ... 33
4.5. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring pada Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 1 ... 33
x
4.6. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Oven 60oC dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 1 ... 34 4.7. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 1 ... 34 4.8. Pengaruh Perbedaan Curing untuk Rasio Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2 terhadap Kuat Tekan Geopolimer Umur 28 hari ... 35 4.9. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Oven 60oC dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2 ... 36 4.10. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2 ... 37 4.11. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Oven 60oC dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2 ... 37 4.12. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2 ... 38 4.13. Pengaruh Perbedaan Curing untuk Rasio Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2.5 terhadap Kuat Tekan Geopolimer Umur 28 hari ... 39 4.14. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Oven 60oC dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2.5 ... 40 4.15. Pengaruh Umur Geopolimer terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2.5 ... 40 4.16. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Oven 60oC dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium Hidroksida = 2.5 ... 41
4.17. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer dari Umur 7 Hari ke 28 Hari yang Dicuring Suhu Ruang dengan Perbandingan Sodium Silikat/Sodium
Hidroksida = 2.5 ... 41
4.18. Pengaruh Rasio Larutan Alkali Activator terhadap Kuat Tekan Geopolimer Tanpa Boraks pada Umur 28 Hari ... 42
4.19. Pengaruh Rasio Larutan Alkali Activator terhadap Kuat Tekan Geopolimer dengan Kandungan Boraks Sebesar 5% pada Umur 28 Hari ... 43
4.20. Pengaruh Rasio Larutan Alkali Activator terhadap Kuat Tekan Geopolimer dengan Kandungan Boraks Sebesar 10% pada Umur 28 Hari ... 43
4.21. Pengaruh Rasio Larutan Alkali Activator terhadap Kuat Tekan Geopolimer dengan Kandungan Boraks Sebesar 15% pada Umur 28 Hari ... 44
4.22. Pengaruh Rasio Larutan Alkali Activator terhadap Kuat Tekan Geopolimer dengan Kandungan Boraks Sebesar 20% pada Umur 28 Hari ... 44
4.23. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer antar Rasio Larutan Alkali Activator yang Dicuring Oven 60oC pada Umur 28 Hari ... 45
4.24. Pertambahan Kuat Tekan Geopolimer antar Rasio Larutan Alkali Activator yang Dicuring Suhu Ruang pada Umur 28 Hari ... 45
4.25. Pengaruh SiO2/Al2O3 terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Oven 60oC pada Umur 28 Hari ... 47
4.26. Pengaruh SiO2/Al2O3 terhadap Kuat Tekan Geopolimer yang Dicuring Suhu Ruang pada Umur 28 Hari ... 47
4.27. Setting Time Geopolimer dengan Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator ... 50
4.28. Setting Time Geopolimer dengan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 1 ... 52
4.29. Setting Time Geopolimer dengan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 2 ... 52
4.30. Setting Time Geopolimer dengan Perbandingan Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida = 2.5 ... 53
4.31. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS1 ... 56
4.32. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS1TO... 57
4.33. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS1B5 ... 57
xii
4.34. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS1B5TO ... 58 4.35. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS2.5TO... 58 4.36. Mikrostruktur Sampel Geopolimer FNS2.5B5TO ... 59
DAFTAR TABEL
2.1. Komposisi Campuran yang Digunakan. ... 9 2.2. Kandungan Kimia Fly Ash yang Digunakan ... 9 2.3. Pengaruh Molaritas Sodium Hidroksida terhadap Workability Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Tipe C ... 11 2.4. Pengaruh Rasio Larutan Sodium Silikat/Padatan Sodium Hidroksida terhadap Kuat Tekan Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Tipe C ... 13 3.1. Gradasi Persyaratan Pasir ... 18 3.2. Komposisi Mortar Geopolimer Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator untuk Pengujian Kuat Tekan... 20 3.3. Komposisi Pasta Geopolimer Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator untuk Pengujian Setting Time ... 20 3.4. Komposisi Mortar Geopolimer Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida dan Boraks sebagai Aktivator untuk Pengujian Kuat Tekan ... 21 3.5. Komposisi Pasta Geopolimer Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator untuk Pengujian Setting Time ... 22 3.6. Komposisi Mortar Geopolimer Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator untuk Pengujian Kuat Tekan ... 23 4.1. Hasil Pengujian pH Fly Ash ... 26 4.2. Hasil Pengujian XRF... 27 4.3. Kuat Tekan Geopolimer dengan Menggunakan Larutan Sodium Hidroksida sebagai Aktivator ... 29 4.4. Kuat Tekan Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida dan Boraks sebagai Aktivator ... 30 4.5. Kandungan SiO2/Al2O3 untuk Setiap Sampel Geopolimer ... 46 4.6. Kuat Tekan Geopolimer dengan Menggunakan Kombinasi Larutan Sodium Hidroksida, Sodium Silikat, dan Boraks sebagai Aktivator ... 48 4.7. Setting Time Geopolimer yang Dicuring dengan Oven pada Suhu 60oC .. 53 4.8. Setting Time Geopolimer yang Dicuring pada Suhu Ruang ... 53
xiv
4.9. Hasil EDX Sampel Geopolimer ... 56
