4
Universitas Kristen Petra
2. STUDI LITERATUR
2.1. Geopolimer
Geopolimer adalah produk geosintetik dimana material Aluminium (Al) dan Silika (Si) mempunyai peranan yang paling penting untuk proses pengikatan polimerisasi (Davidovits, 1991). Geopolimer merupakan penemuan yang dikembangkan untuk mengolah bahan anorganik menjadi material baru yang berguna untuk menggantikan material yang sudah mulai berkurang. Material tersebut bisa berupa pelapis, perekat, pengikat, semen baru(Davidovits, 2008).
Keuntungan dari penggunaan geopolimer ini yaitu material yang tahan terhadap api (Davidovits, 2002), memiliki ketahanan terhadap asam yang lebih baik dibanding semen Portland (Bakharev, 2005), serta mempunyai rangkak susut yang kecil (Skvara et al., 2006).
2.2. Lumpur Sidoarjo
Berdasarkan data Badan Penanggulangan Lumpur Sidoarjo (BPLS), dari tahun 2006 hingga sekarang, area yang terkena dampak lumpur Sidoarjo telah melebihi dari 640 Ha. Pada tahun-tahun awal, semburan lumpur mencapai angka sekitar 100 meter kubik tiap hari. Pada akhir-akhir ini semburan lumpur sudah mulai berkurang menjadi 20 hingga 30 meter kubik tiap hari (BPLS, 2013).
Luapan lumpur Sidoarjo ini diperkirakan akan berhenti pada tahun-tahun mendatang (Rudolph et al., 2013).
Lumpur Sidoarjo banyak mengandung SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Komposisi awal dari lumpur Sidoarjo berbentuk kristal dan belum bersifat amorf. Sebelum digunakan sebagai bahan dasar pembuatan beton, lumpur ini harus melalui beberapa tahap pengolahan terlebih dahulu, yakni dengan cara melakukan pengovenan, pembakaran pada suhu tinggi, dan penggilingan. Melalui tahap-tahap pengolahan tersebut maka lumpur Sidoarjo tersebut dapat bersifat amorf dan reaktif. Komposisi yang terkandung dalam lumpur Sidorajo kering dapat dilihat pada Tabel 2.1.
5
Universitas Kristen Petra
2.3. Fly Ash
Fly ash adalah limbah padat yang dihasilkan dari pembakaran batu bara pada pembangkit tenaga listrik (Prabandiyani, 2008). Fly ash didapatkan melalui alat filtrasi partikel sebelum gas buang dari pembakaran batubara mencapai cerobong asap. Fly ash seringkali digunakan sebagai campuran pembuat beton sebagai pengganti sebagian semen. Komposisi partikel dari fly ash banyak mengandung oksida silikat (SiO2), oksida aluminium (Al2O3), oksida besi (FeeO3) dan oksida kalsium (CaO).
Fly ash memiliki bentuk partikel yang sangat kecil dan bulat, sehingga dapat meningkatkan workability. Selain itu penggunaan fly ash dapat mengurangi pemakaian air sehingga dapat meningkatkan kuat tekan (Ardiansyah, 2007).
Penggunaan fly ash yang baik sebagai campuran pembuatan beton harus memenuhi persyaratan kimia dan fisik berdasarkan ASTM C618.
Tabel 2.1. Komposisi Lumpur Sidoarjo Kering Sumber : (Suryawangi et al., 2013)
Senyawa % Senyawa % Senyawa %
SiO2 56.75 Na2O 2.7 MnO2 0.14
Al2O3 23.31 K2O 1.04 Cr2O3 0.01
Fe2O3 7.37 TiO2 0.38 SO3 0.96
CaO 2.13 MgO 2.95 LOI 1.2
6
Universitas Kristen Petra
2.4. Foam Agent
Penggunaan foam terhadap beton dipatenkan oleh Aylsworth dan Dyer pada tahun 1914 yang dikembangkan oleh Bayer dan Erikkson pada tahun 1923 (Kearsley & Wainwright, 2002). Foam agent adalah suatu larutan pekat dari bahan surfaktan, penggunaannya dilarutkan dengan air yang merupakan larutan koloid. Foam agent ini akan menghasilkan busa-busa yang digunakan untuk agregat ringan. Penambahan larutan foam agent digunakan untuk membantu proses pengembangan adonan bahan pasta sehingga dapat dihasilkan berat yang lebih ringan (Manfaluty et al., 2012). Dengan menggunakan alat foam generator maka dapat dihasilkan pre-foam awal yang stabil dalam kondisi basa oleh karena itu cocok untuk digunakan pada produksi pasta yang mengandung busa.
2.5. Alkali Aktivator dan Katalisator
Dalam proses pembuatan geopolimer diperlukan adanya alkali aktivator dan katalisator. Fungsi aktivator adalah untuk menghasilkan ikatan polimer dan mereaksikan Al dan Si. Untuk dapat digunakan pada campuran mortar geopolimer, aktivator yang harus dilarutkan ke dalam air dan penambahan air ini harus disesuaikan tingkat molaritas larutan aktivator yang dikehendaki (Davidovits, 2008). Aktivator yang umum digunakan untuk proses geopolimerisasi adalah senyawa NaOH dan KOH. Aktivator yang digunakan adalah senyawa NaOH karena merupakan aktivator yang paling kuat (Pimraksa et
Kelas
N F C
Silikon dioksida (SiO2) + Aluminium oksida (Al2O3) + Ferum trioksida, min
70.0 70.0 50.0
Sulfur trioksida (SO3), max,% 4.0 5.0 5.0
Kandungan Pelembab, max, % 3.0 3.0 3.0
Reduksi dari pembakaran, max, % 10.0 6.0 6.0 Tabel 2.2. Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash Pozzolan
Sumber : ASTM C618
7
Universitas Kristen Petra
al., 2011).Fungsi dari penggunaan NaOH dalam meningkatkan kuat tekan serta berat jenis, dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Katalisator yang digunakan berupa sodium silikat. Katalisator digunakan untuk mempercepat reaksi dan untuk menghasilkan ikatan polimer. Penggunaan sodium silikat bisa meningkatkan kuat tekan dan juga kuat tarik dari benda uji (Wijaya et al., 2004).
Jumlah sodium silikat mempengaruhi rongga di antara partikel geopolimer. Pemakaian sodium silikat dengan jumlah yang sedikit akan menghasilkan rongga yang sedikit pula. Pemakaian sodium silikat dalam jumlah yang berlebihan dapat menghasilkan terlalu banyak rongga.
2.6. Suhu dan Waktu Curing
Proses curing geopolimer dilakukan dengan memasukkan benda uji ke dalam oven pada suhu dan waktu tertentu. Tujuan dari curing adalah untuk mengurangi kandungan air serta membentuk ikatan tetrahedral SiO4 dan AlO4
yang menyempurnakan reaksi polimerisasi (Pimraksa et al., 2011).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Citra (2014) dengan memvariasikan suhu curing 60oC, 85oC, dan 110oC selama 24 jam, didapatkan bahwa curing dengan suhu yang tinggi yaitu 110 oC dapat menghasilkan kuat Gambar 2.1. Pengaruh Molaritas Aktivator Terhadap Kuat Tekan dan Berat Jenis
Sumber : (Pimraksa et al., 2011)
8
Universitas Kristen Petra
tekan beton yang lebih tinggi. Hal ini terjadi karena sodium silikat menjadi lebih reaktif terhadap suhu yang tinggi.
2.7. Ukuran Partikel
Dalam proses pembuatan geopolimer, ukuran partikel lumpur menjadi salah satu faktor penting untuk menentukan kereaktivitasan bahan. Ukuran partikel dari lumpur Sidoarjo yang lebih besar dari 150 µm bersifat kurang reaktif dan sebaliknya. Untuk mendapatkan komposisi Lumpur Sidoarjo yang bersifat reaktif, maka perlu dilakukan pembakaran dalam suhu tinggi berkisar 600-700°C yang kemudian digiling selama kurang lebih 12 jam untuk memperkecil ukuran partikel dari lumpur hingga mencapai kurang dari 63 µm (Hardjito & Antoni, 2014).
2.8. Pasta Ringan Geopolimer
Beton geopolimer adalah beton yang sama sekali tidak menggunakan semen sebagai material pengikat, fly ash dan lumpur bakar adalah beberapa material alternatif pengganti semen sebagai bahan pengikat dalam beton dan sebagai aktifatornya digunakan sodium hidroksida (NaOH) dan sodium silikat (Na2SO3) (Davidovits, 1994). Beton ringan dalam bentuk pasta ringan geopolimer dengan tujuan untuk mendapatkan komposisi dasar yang baik untuk selanjutnya bisa dipakai sebagai beton ringan geopolimer.
2.9. Celluler Lightweight Concrete (CLC)
Bata ringan dikenal ada 2 (dua) jenis: Autoclaved Aerated Concrete (AAC) dan Celluler Lightweight Concrete (CLC). Prinsip ini diambil untuk membuat campuran pasta ringan. CLC memiliki prinsip menambahkan gelembung udara dan tidak ada reaksi kimia dalam proses pencampuran adonan, foam berfungsi sebagai media untuk membungkus udara. Perbedaan prinsip AAC dengan CLC yaitu gelembung-gelembung udara pada AAC disebabkan oleh rekasi kimia dari campurannya seperti semen, kapur, sedikit gypsum,dan alumunium sebagai pengembang pasta (pengisi udara kimiawi). Pada prosas pembuatan bata ringan AACmengalami pengeringan dalam oven autoklaf, proses
9
Universitas Kristen Petra
ini diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi, sedangkan bata ringan jenis CLC mengalami proses pengeringan alami. CLC sering disebut juga sebagai Non- Autoclaved Aerated Concrete (NAAC). Fokus utama pada penelitian ini adalah dengan proses CLC, keunggulan CLC terletak pada proses pembuatan yang lebih sederhana, hanya membutuhkan mesin yang dapat memproduksi foam, berbeda dengan proses AAC yang membutuhkan proses autoklaf bertekanan tinggi yang membutuhkan biaya yang besar. Beton dapat dikatakan sebagai ringan apabila berat jenisnya berada pada kisaran 400 kg/m3 – 1500 kg/m3. Untuk Bata ringan CLC, ASTM C 869 menyatakan berat jenis bata ringan harus memenuhi < 700 kg/m3. Pada dasarnya, pembuatan CLC ini selalu berfokus pada 2 faktor yaitu:
kuat tekan dan berat jenis, bagaimana cara agar mendapatkan kuat tekan yang optimal dengan berat jenis yang diinginkan.
