3. RANCANGAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi pengaruh penggunaan bottom ash sebagai pengganti pasir terhadap campuran mortar HVFA dengan fly ash tipe C. Digunakan campuran mortar HVFA agar dapat meminimalisir pengurangan workability yang diakibatkan oleh adanya penggunaan bottom ash.
Maka dari itu, akan dijelaskan lebih lanjut mengenai material dan alat yang digunakan, serta pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini.
3.1. Bahan dan Alat Yang Digunakan
Dalam penelitian ini digunakan berbagai macam material dan alat. Material yang digunakan adalah:
1. Semen PPC produksi PT. Semen Gresik 2. Fly ash dari PT YTL di PLTU Paiton 3. Bottom ash dari PT YTL di PLTU Paiton 4. Pasir dari Lumajang
5. Superplasticizer (SP) Polycarboxylate Ether merk Viscocrete 1003 produksi PT. Sika
6. Air aquades demineralized (Aqua DM) dengan pH 7
Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan alat yang ada di Laboratorium Beton & Konstruksi milik Universitas Kristen Petra Surabaya. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Micro pipette merk DragonLab 2. Bor mesin merk Metabo
3. Bekisting baja, menghasilkan tiga kubus berukuran 5cm x 5cm x 5cm 4. Alat tes tekan merk Wykeham Farrance
5. Oven merk Memmert 6. Sieve shaker
7. Mesin getar 8. Flow table
9. Drum kedap udara
10. Gelas ukur merk Iwaki 11. pH-meter merk EZDO
3.2. Fly Ash
Fly ash yang digunakan pada penelitian ini merupakan fly ash tipe C dan melalui tes pH didapatkan nilai pH sebesar 11,8. Fly ash yang dipakai dapat dilihat di Gambar 3.1. Komponen kimia dari fly ash yang didapatkan melalui tes X-Ray Fluorescence (XRF) ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Gambar 3.1. Fly Ash
Tabel 3.1. Komposisi Kimia Fly Ash Sesuai Hasil XRF Komponen Kandungan (%) Standar Pengujian
SiO2 3 4 , 2 9 ASTM D4326-11
Al2O3 1 6 , 6 2 ASTM D4326-11
Fe2O3 1 5 , 3 8 ASTM D4326-11
TiO2 0 , 7 3 ASTM D4326-11
CaO 1 8 , 1 8 ASTM D4326-11
MgO 7 , 5 2 ASTM D4326-11
K2O 1 , 3 5 ASTM D4326-11
Na2O 2 , 9 7 ASTM D4326-11
SO3 1 , 6 3 ASTM D4326-11
MnO2 0 , 1 7 ASTM D4326-11
P2O5 0 , 2 5 ASTM D4326-11
L O I 0 , 3 6 ASTM D7348-13
3.3. Tahapan Pembuatan Mortar
Terdapat beberapa tahapan dalam pembuatan setiap komposisi campuran mortar beton, yaitu:
1. Persiapan material
Beberapa material perlu dipersiapkan menjadi suatu keadaan tertentu sebelum digunakan dalam komposisi campuran. Material yang perlu persiapan khusus adalah:
- Pasir
Pasir yang akan dipakai diayak terlebih dahulu agar ukuran partikel berkisar antara 0-5mm. Warna beserta partikel dari pasir dapat dilihat pada Gambar 3.2. Setelah itu pasir dibuat dalam keadaan SSD dengan cara menaruh pasir yang telah direndam dalam air selama satu malam di dalam oven dengan suhu 110°C selama 3 jam. Selama pasir dimasukkan dalam oven, pasir dikeluarkan setiap 30 menit untuk diaduk agar terjadi penguapan secara merata. Setelah 3 jam, kadar air pasir dicek secara berkala hingga mencapai keadaan SSD (Saturated Surface Dry).
Gambar 3.2. Pasir
- Bottom Ash
Semua bottom ash dalam penelitian ini ditetapkan dalam keadaan water content 2% dengan cara membuat bottom ash dalam keadaan oven dry terlebih dahulu lalu ditimbang dan ditambahkan air sebanyak 2% dari berat tertimbang. Setelah penambahan air, bottom ash diaduk agar penyerapan air yang lebih merata dan dibiarkan dalam drum
penyimpanan selama satu malam sebelum digunakan. Terdapat 4 jenis bottom ash yang dipakai dalam penelitian ini, yaitu:
1) Raw Bottom Ash (RBA), yaitu bottom ash yang diambil langsung dari PLTU Paiton, memiliki ukuran yang bervariasi dan juga terdapat bongkahan bottom ash padat, dapat dilihat pada Gambar 3.3.
2) Coarse Bottom Ash (CBA), yaitu bottom ash yang lolos ayakan ukuran 5mm, dapat dilihat pada Gambar 3.4.
3) Fine Bottom Ash (FBA), yaitu bottom ash yang lolos dari ayakan ukuran 2,36mm, dapat dilihat pada Gambar 3.5.
4) Pounded Bottom Ash (PBA), yaitu RBA yang ditumbuk selama 5 menit lalu diayak dengan ayakan ukuran 5mm, yang tidak lolos akan ditumbuk ulang bersama dengan penumbukan RBA berikutnya, dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Semua material yang telah dipersiapkan disimpan di dalam dua lapis kantong plastik dan karung beras yang dimasukkan di drum penyimpanan kedap udara.
Gambar 3.3. Raw Bottom Ash
Gambar 3.5. Fine Bottom Ash
Gambar 3.4. Coarse Bottom Ash
Gambar 3.6. Pounded Bottom Ash
Komponen kimia dari bottom ash yang didapatkan melalui tes XRF ditunjukkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Komposisi Kimia Bottom Ash Sesuai Hasil XRF Komponen Kandungan (%) Standar Pengujian
SiO2 3 4 , 3 9 ASTM D4326-11
Al2O3 1 0 , 0 2 ASTM D4326-11
Fe2O3 1 8 , 4 1 ASTM D4326-11
TiO2 0 , 6 5 ASTM D4326-11
CaO 2 1 , 1 6 ASTM D4326-11
MgO 9 , 7 0 ASTM D4326-11
K2O 0 , 9 0 ASTM D4326-11
Na2O 0 , 2 4 ASTM D4326-11
SO3 0 , 6 6 ASTM D4326-11
MnO2 0 , 2 2 ASTM D4326-11
L O I 3 , 5 4 ASTM D7348-13
2. Rancangan Campuran
Setelah material dipersiapkan maka dapat dilanjutkan dengan proses mixing sesuai dengan komposisi campuran pada Tabel 3.3. Cementitious material di semua komposisi campuran adalah semen dan fly ash dengan perbandingan massa 1:1. Jumlah air dan superplasticizer (SP) yang dipakai berasal dari presentase massa cementitious material dan diubah dalam satuan millimeter. Jenis superplasticizer yang digunakan adalah polycarboxylate ether merk Sika Viscocrete 1003, dapat dilihat pada Gambar 3.7. Penamaan “C”, “F”, dan “P” menunjukkan material bottom ash yang dipakai, diikuti dengan tiga digit angka yang menunjukkan presentase substitusi massa pasir dengan bottom ash, dan tambahan angka “-2”, “-2,5”, dan “-1,5” untuk menandakan perbandingan massa cementitious dengan agregat halus pada komposisi campuran berturut- turut sebesar 1:2, 1:2,5, dan 1:1,5. Komposisi CTRL adalah campuran kontrol sebagai pembanding yang tidak menggunakan bottom ash, melainkan hanya menggunakan pasir Lumajang sebagai agregat halusnya.
Tabel 3.3. Komposisi Campuran
Nama Semen
(gr) Fly Ash
(gr) Pasir
(gr) CBA
(gr) FBA
(gr) PBA
(gr) w/c SP (%)
CTRL-2 600 600 2400 0 0 0 0,325 0
C100-2 600 600 0 2400 0 0 0,325 0,7
C080-2 600 600 480 1920 0 0 0,325 0,3
C050-2 600 600 1200 1200 0 0 0,325 0
F100-2 600 600 0 0 2400 0 0,325 2
P100-2 600 600 0 0 0 2400 0,325 0
C100-2,5 515 515 0 2570 0 0 0,325 1,8
F100-1,5 720 720 0 0 2160 0 0,325 0,6
CTRL-1,5 720 720 2160 0 0 0 0,325 0
Gambar 3.7. Superplasticizer
Setiap komposisi campuran menghasilkan mortar untuk empat buah bekisting baja, tersaji pada Gambar 3.8, yang masing-masing menghasilkan tiga buah sampel kubus berukuran 5cm x 5cm x 5cm. SP ditambahkan dalam campuran mortar segar agar flow diameter yang didapat berkisar antara 14 ± 2 cm.
Gambar 3.8. Bekisting Baja
3. Pengecoran
Semua pengecoran dilakukan dengan tahapan yang sama, yaitu dimulai dengan melapisi seluruh permukaan bekisting dengan minyak goreng dan dilanjutkan dengan penuangan material kedalam ember dengan urutan semen, fly ash, dan agregat halus. Dilanjutkan dengan penambahan aqua DM pada campuran dan langsung diaduk dengan menggunakan bor mesin hingga tercampur merata. Jika campuran tidak memiliki flow diameter yang ditentukan, maka ditambahkan SP sebanyak 0,2% hingga 0,3% setiap penambahan. Setelah campuran memiliki flow diameter yang cukup, selanjutnya campuran dituang kedalam bekisting dan dipadatkan dengan mesin getar, dapat dilihat pada Gambar 3.9. Bekisting dibuka setelah dibiarkan selama 24 jam dan benda uji yang didapat dimasukkan ke dalam kolam curing.
Gambar 3.9. Mesin Getar
4. Curing
Proses curing dilakukan dengan meletakkan benda uji ke dalam kolam air setelah dilepaskan dari bekisting. Tiga buah benda uji dikeluarkan dari kolam curing 24 jam sebelum pengetesan kuat tekan dilakukan.
Pengujian kuat tekan dilakukan ketika benda uji berumur 3, 7, 14, dan 28 hari.
3.4. Pengujian Yang Dilakukan
Terdapat beberapa pengujian yang dilakukan pada material, campuran beton segar dan benda uji, yaitu:
1. Tes pH
Tes pH dilakukan untuk mengukur kadar pH pada fly ash yang dipakai dalam penelitian ini. Tes pH ini dilakukan menggunakan pH meter merk EZDO yang dapat dilihat pada Gambar 3.10. Tes pH dilakukan dengan mengetes kadar pH campuran 20 gram fly ash yang dilarutkan di dalam air aquades dengan pH 7 sebanyak 80 gram menggunakan alat pH-meter yang telah dikalibrasi terlebih dahulu pada larutan buffer dengan pH 7 sesuai dengan ASTM D5239-12.
Gambar 3.10. pH-meter
2. Water content & Saturated Surface Dry (SSD)
Pengujian ini dilakukan untuk mengecek kandungan air (water content) pada agregat halus pada keadaan asli dan dalam keadaan Saturated Surface Dry.
Pengujian water content dilakukan dengan cara menimbang cawan kosong dalam keadaan kering lalu menimbang lagi dengan cawan yang sudah terisi dengan material. Timbangan yang dipakai memiliki ketelitian sebanyak 3 angka dibelakang koma dan ditunjukkan pada Gambar 3.11.
Setelah penimbangan kedua, cawan dimasukkan kedalam oven dengan suhu 110°C selama satu malam agar mencapai keadaan oven dry (OD), kemudian cawan ditimbang lagi. Oven yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Langkah pengujian untuk pengecekan kadar air dalam keadaan SSD adalah dengan mempersiapkan material dalam keadaan SSD terlebih dahulu dengan cara merendam material kedalam air selama satu malam
agar mencapai keadaan saturated, kemudian material tersebut dimasukkan kedalam oven dengan suhu 110°C dan dicek setiap 15 menit sekali hingga mencapai keadaan SSD. Setelah material mencapai keadaan SSD, prosedur yang sama dengan pengujian water content keadaan asli dilakukan.
Gambar 3.11. Timbangan Gambar 3.12. Oven
3. Gradation / Sieve Analysis & Fineness Modulus (FM)
Pengujian ini ditujukan untuk mengetahui gradasi material. Pengujian ini dilakukan dengan cara mempersiapkan material dalam keadaan oven dry lalu menimbang berat ayakan-ayakan kosong, setelah itu menimbang berat material yang akan dimasukkan kedalam ayakan. Material yang telah ditimbang dimasukkan kedalam ayakan yang telah diurutkan ukuran lubang ayakannya dan digetarkan pada mesin ayakan halus (Gambar 3.13) selama 5 menit lalu berat tiap ayakan dengan material tertahan ditimbang. RBA dianalisa dengan mesin ayakan kasar pada Gambar 3.14. Dengan data yang didapat maka gradasi material dan fineness modulus dapat dianalisa.
Gambar 3.13. Sieve Shaker Agregat Halus
Gambar 3.14. Sieve Shaker Agregat Kasar
4. Flow test
Flow test dilakukan setiap pengecoran untuk mengecek flowability campuran mortar segar apakah sudah mencapai target atau belum. Jika seandainya flow tidak mencapai target maka mortar segar akan ditambahkan SP dan dibor ulang. Pengujian dilakukan dengan menuangkan mortar segar ke dalam cup besi hingga penuh dan permukaan atas diratakan, setelah itu cup besi diangkat dan alat flow table diputar sebanyak 25 kali dalam waktu 15 detik, lalu flow diameter diukur. Flow table dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Flow Table
5. Tes tekan / Compression test
Tes tekan dilakukan untuk mengukur kekuatan tekan dari mortar.
Pengujian kekuatan dilaksanakan pada umur 3, 7, 14, dan 28 hari setelah tanggal pengecoran. Benda uji yang akan dites berada dalam keadaan kering. Compresssion test machine yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.16.
(a) (b)
Gambar 3.16. Alat Tes Tekan Yang Terdiri Dari (a) Alat Pengukuran dan (b) Tempat Meletakkan Benda Uji
