PASTA GEOPOLIMER RINGAN BERSERAT BERBAHAN DASAR LUSI DAN FLY ASH DENGAN PERBANDINGAN 1:1 DAN
PENGEMBANG FOAM
Januarti Jaya Ekaputri, Triwulan, dan Muhammad Fahmiansyah
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: januarti@ce.its.ac.id
Abstrak – Beton geopolimer adalah beton yang terbentuk dari bahan Al (aluminium) dan Si (silika) sebagai pengikat. Beton normal dibuat dengan semen sebagai pengikat, akan tetapi penggunaan semen mempunyai kelemahan yaitu mahal , tidak ramah lingkungan dan menghasilkan emisi gas CO2 ke atmosfer.
Pada penelitian ini, menggunakan bahan dasar lumpus Sidoarjo terkaslsinasi sebagai pengikat untuk membuat bahan dasar beton geopolimer dimana lumpur Sidoarjo yang terkalsinasi tersebut terdiri dari Al (aluminium) dan Si (silika) untuk menggantikan sebagian semen pada komposisi beton geopolimer ringan (binder) dan fly ash dari PLTU Paiton. Aktifator yang digunakan adalah NaOH dan Na2SiO dengan perbandingan 2,5 superplasticiser .
Ada 3 percobaan yang akan dilakukan, percobaan pertama bertujuan untuk mencari kadar optimum dari superplasticizer dimana superplasticizer tersebut dapat mempengaruhi kuat tekan yang terjadi pada pasta dasar. Percobaaan kedua dengan menambahkan variasi foam kedalam pasta dasar maksimum, dan yang ketiga untuk mencari penambahan serat abaka kedalam pasta ringan yang paling maksimum untuk pembuatan pasta ringan berserat. Dalam penelitian ini ada tiga kondisi curing yang dilakukan, pertama curing non steam (tanpa waktu), curing steam selama 3 jam, curing steam selama 6 jam.
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan didapat hasil bahwa pasta dasar (PD), mempunyai kadar optimum dengan penambahan superplasticiser sebesar 2,5% mempunyai kuat tekan dan berat volume 66,8 MPa dan 1852,4 kg/m3. Pasta ringan (PR), mempunyai kadar optimum dengan penambahan superplasticiser sebesar 2,5%, foam 6% mempunyai kuat tekan dan berat volume 4,1 MPa dan 591,7 kg/m3. Pasta ringan berserat (PRB), mempunyai kadar optimum dengan penambahan superplasticiser sebesar 2,5%, foam 6% , serat abaka 1,5%
mempunyai kuat tekan dan berat volume 5,2 MPa dan 815,7 kg/m3. Dari analisa tersebut dapat disimpulkan bahwa salah satu dari percobaan pada penelitian ini (PRB) dapat dipergunakan pada kategori struktur ringan yang tertera pada peraaturan SNI 03-3449-2002 karena mempunyai berat volume di bawah 800 kg/m3.
Kata kunci – pasta geopolimer ringan berserat, fly ash, foam.
I. PENDAHULUAN
eton merupakan salah satu bahan konstruksi yang telah umum digunakan untuk bangunan gedung, jembatan, jalan, dan lain-lain. Beton merupakan satu kesatuan yang homogen.
Beton ini didapatkan dengan cara mencampur agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil), atau jenis agregat lain dan air, kadang-kadang dengan bahan tambahan (additive) yang bersifat kimiawi ataupun fisikal pada perbandingan tertentu, sampai menjadi satu kesatusan yang homogen. Campuran tersebut akan mengeras seperti batuan. Pengerasan terjadi karena peristiwa reaksi kimia antara semen dengan air.
Pada 29 MEI kemarin tragedi luapan lumpur lapindo di Porong, Sidoarjo memasuki tahun keenam.
Namun demikian penyelesaian sejumlah masalah yang diakibatkan darinya masih menyisakan tanda tanya.
Semburan masih nampak. Pembayaran ganti rugi pada korban juga belum tuntas. Diterangkan oleh Badan Penanggulangan Lumpur Sidoarjo (BPLS), rata-rata volume lumpur yang menyembur berkisar 10 hingga 15 ribu meter kubik per hari, serta hasil dari luapan volume lumpur tersebut hanya menghasilkan suatu limbah. Sangat disayangkan tidak adanya pemanfaatan secara berkala mengenai limbah tersebut [1]
.
Dimulailah penelitian bagaimana limbah ini dapat berguna. Hingga akhirnya ditemukan bahwa Lumpur Lapindo dapat dikembangkan sebagai bahan bangunan. Lumpur Lapindo mempunyai kandungan Si dan Al yang cukup tinggi sehingga cocok digunakan untuk beton geopolimer. [2]Fly ash merupakan salah satu residu yang dihasilkan sewaktu pembakaran, dan terdiri dari partikel-partikel halus yang muncul bersamaan dengan gas buang. Abu yang tidak naik disebut abu dasar. Dalam konteks industri, fly ash biasanya mengacu pada abu yang dihasilkan selama pembakaran batubara. Fly ash umumnya ditangkap oleh debu elektrostatis atau peralatan filtrasi partikel lainnya, Komponen fly ash sangat bervariasi, tetapi semua fly ash termasuk sejumlah besar silikon dioksida (SiO2) (keduanya mempunyai sifat amorf dan kristal) dan kalsium oksida (CaO), dan juga bahan endemik yang banyak terdapat pada lapisan batuan. [3]
Dikarenakan kandungan Al dan Si pada fly ash dan lumpur lapindo membuatnya dapat digunakan sebagai beton ringan geopolimer, maka penelitian tentang beton ringan geopolimer ini dapat terlaksanakan.
B
II. URAIAN PENELITIAN A. Pembuatan Pasta Dasar Geopolimer
Komposisi campuran pasta geopolimer menggunakan lumpur Sidoarjo bakar dan fly ash ditambahkan dengan larutan aktifator. Larutan aktifator terdiri dari sodium hidroksida (NaOH) dan sodium silikat (Na2SiO3). Dalam proses pembuatannya campuran pasta tersebut perlu ditambahkan dengan superplasticizer. Penambahan superplasticizer agar dapat lebih memudahkan dalam proses pengadukan pasta.
Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta PD-x setelah itu diambil 1 pasta optimum.
1. Tes Berat Volume
Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta pada umur 14 hari.
2. Tes Kuat Tekan
Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta pada umur 14 hari.
B. Pembuatan Pasta Ringan
Campuran pasta ringan ini merupakan pengembangan dari pasta geopolimer maksimum ditambahkan bahan pengembang foam. Penambahan air hanya digunakan sebagai bahan campuran foam. komposisi campuran pasta divariasikan dengan 3 campuran foam.
Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta ringan setelah itu diambil 1 pasta kuat tekan maksimum.
1. Tes Kuat Tekan
Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta pada umur 21 hari.
2. Tes Berat Volume
Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta pada umur 21 hari.
3. Uji Porositas Pasta
Tes porositas pasta bertujuan untuk mengetahui besarnya pori terbuka dan pori tertutup yang ada di dalam benda uji tersebut.
C. Pembuatan Pasta Ringan Berserat
Pasta ringan berserat terdiri dari campuran pasta ringan ditambah dengan serat kenaf. Penambahan air hanya digunakan sebagai bahan campuran foam.
Komposisi binder pada campuran pasta ringan berserat didapat dari campuran dengan kuat tekan maksimum dari pasta ringan. komposisi campuran pasta ringan berserat divariasikan dengan 3 campuran serat abaka.
III. HASIL DAN DISKUSI A. Analisa Lumpur Sidoarjo Bakar
Berat jenis lumpur Sidoarjo bakar sebesar 2,67 gram/cm3. Analisa XRF dilakukan pada sampel lumpur Sidoarjo yang telah dikalsinasi. Hasil analisa XRF dapat dilihat pada tabel 1.1
Tabel 1. 1
Komposisi Kimia Lumpur Bakar
Oksida Jumlah (%)
CaO 7.14
SiO
232
Fe
2O
342.22 Al
2O
35.8
MnO 0.67
K
2O 4.51
SO
32.6
Lain-lain 5.06
(Triwulan, Ekaputri, dan Septiawardani,2012)
Komposisi kimia lumpur bakar yang dominan adalah Fe2O3, SiO2, CaO, dan Al2O3. Dengan jumlah CaO, SiO2, Fe2O3, dan Al2O3 sebesar 87,16% lebih dari 70% batasan minimal menurut ASTM C618 sehingga lumpur bakar termasuk material pozzolan.
B. Data dan Analisa Pasta Dasar Proses Curing
Proses curing pasta dasar geopolimer dalam penelitian ini menggunakan alat curing steam suhu 60oC selama 3 jam.
Hasil Uji berat Volume
Tes berat volume dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2 cm x 4 cm pada umur 14 hari. Hasil uji berat volume untuk pasta dasar geopolimer umur 14 hari dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 1. Grafik Hubungan Berat Volume dan Persentase Superplasicizer Pasta Geopolimer
Dari Gambar 1 bisa diambil kesimpulan bahwa Semakin banyak superplasticizer yang ditambahkan maka berat volume pasta semakin ringan untuk umur 3 dan 7 hari,sedangkan pada umur 14 hari berat volume yang paling rendah adalah SP 2,5.
1820 1840 1860 1880 1900 1920
2 2.5 3 3.5
Berat Volume(kg/m3)
Superplastilcizer (%)
umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari
Hasil Uji Kuat Tekan Pasta Dasar Geopolimer
Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2 cm x 4 cm pada umur 14 hari.
Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur pasta PD-x, diambil 1 campuran teroptimum untuk digunakan sebagai campuran pasta ringan dengan tambahan foam. Gambar 2 adalah hasil dari tes tekan pasta dasar geopolimer.
Gambar 2. Grafik Hubungan Kuat Tekan dan Persentase Superplaticizer Pasta Dasar Geopolimer
Dari Gambar 2 dapat disimpulkan bahwa semakin lama umur pasta mengalami , maka semakin besar juga kuat tekan nya. [4]
C. Data dan Analisa Pasta Ringan Proses Curing
Proses curing pasta ringan dalam penelitian ini menggunakan alat curing steam suhu 60oC selama 0, 3 dan 6 jam.
Tes Berat Volume
Tes berat volume pasta ringan dilakukan pada umur 21 hari terhadap 3 buah benda uji. Berikut ini adalah berat volume pasta ringan yang dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Hubungan Berat Volume dan Variasi Foam Pasta Geopolimer Ringan
Dari Gambar 3 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak foam dalam pasta ringan maka akan mengurangi volume pasta ringan. [5]
Tes Kuat Tekan
Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji ukuran 5cm x 5cm x 5cm pada umur 21 hari.
Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur pasta
ringan, diambil 1 campuran pasta ringan dengan kuat tekan paling maksimum untuk digunakan sebagai campuran pasta ringan berserat dengan tambahan serat kenaf. Hasil uji kuat tekan hancur pasta ringan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik Hubungan Kuat Tekan dan Variasi Foam Pasta Geopolimer Ringan
Dari Gambar 4 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak foam dalam pasta geopolimer ringan maka akan mengurangi kuat tekan pasta geopoimmer ringan. [6]
D. Data dan Analisa Pasta Ringan Berserat Proses Curing
Proses Curing pasta ringan berserat dalam penelitian ini menggunakan alat curing steam suhu 60oC selama 0, 3 dan 6 jam.
Tes Berat Volume
Tes berat volume pasta ringan berserat dilakukan pada umur 21 hari terhadap 3 buah benda uji untuk setiap variasi.
Berikut ini adalah berat volume pasta ringan berserat dapat dilihat pada Gambar 5 Berikut ini
.
Gambar 5. Grafik Hubunga Berat Volume dan Variasi Serat abaka Pasta Geopolimer Ringan Berserat
Dari Gambar 5 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak serat yang ditambahkan maka akan semakin besar berat volume pasta ringan berserat.
Tes Kuat Tekan 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
2 2.5 3 3.5
Kuat Tekan (MPa)
Superplastilcizer (%)
umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari
500 550 600 650 700 750 800
4 6 8 10
Berat Volume (kg/m3)
Variasi Foam (%)
umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari umur 21 hari
0 1 2 3 4 5
4 6 8 10
Kuat Tekan (MPa)
Variasi foam (%)
umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari umur 21 hari
800 850 900 950 1000 1050 1100
0 0.5 1 1.5
Berat Volume (kg/m3)
Variasi serat abaka (%) umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari umur 21 hari
Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji ukuran 5cmx5cmx5cm pada umur 21 hari. Hasil uji kuat tekan hancur pasta ringan berserat tiap variasi dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Hubungan Kuat Tekan dan Variasi Serat Kenaf Pasta Geopolimer Ringan Berserat
Dari Gambar 6 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak serat yang ditambahkan maka akan semakin menambah kuat tekan pasta ringan berserat. Serat abaka menyebabkan pasta lebih mengikat antara binder dan filler nya sehingga dalam proses pencampuran pasta ringan berserat ini menjadi homogen.
E. Kesesuaian Pasta Ringan Berserat dengan SNI 03- 0349-1989 tentang bata beton untuk pasangan dinding Menurut SNI 03-0349-1989 [8], bata beton pejal maupun berlubang untuk pasangan dinding dibedakan menurut tingkat mutunya, yaitu :pasta ringan berserat PRB- 2,5-6-0,5 dengan steam 0, 3, dan 6 jam masuk dalam kategori tingkat mutu III, pasta ringan berserat PRB-6-2,5-1 dengan steam 0, 3, dan 6 jam masuk dalam kategori tingkat mutu III dan pasta ringan berserat PRB-6-2,5-1 dengan steam 0 , 3, dan 6 jam masuk dalam kategori tingkat mutu III.
IV. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :
1. Untuk pasta dasar PD-x didapatkan hasil kuat tekan maksimum pada komposisi pasta P2,5 dengan komposisi lumpur bakar : fly ash : NaOH: Na2SiO3 : superplasticizer adalah 33,5% : 33,5% : 9,43% : 23,57% : 2,5% yaitu 66,83 MPa.
2. Untuk pasta geopolimer ringan PR-x-y didapat hasil kuat tekan maksimum pada komposisi pasta geopolimer ringan PR-2,5-6 dengan komposisi PD-2,5 ditambah dengan foam 6% yaitu 4,1 MPa. Hasil ini berbeda sangat jauh dengan kuat tekan pasta geopolimer PD-x dikarenakan penambahan foam, sehingga muncul rongga-rongga udara di dalam pasta geopolimer yang membuat kuat tekan menjadi rendah.
Penggunaan foam mengakibatkan penurunan kuat tekan dan berat volume pasta geopolimer ringan PR-x-y.
3. Untuk pasta geopolimer ringan berserat PRB-x-y-z didapat hasil maksimum pada komposisi pasta ringan berserat PRB-2,5-6-1,5ditambah dengan serat kenaf 1,5
% yaitu 5,2 MPa. Hasil ini dikarenakan penambahan serat kenaf meningkatkan jumlah porositas tertutup pada pasta geopolimer ringan berserat sehingga kuat tekan menjadi lebih tinggi.
4. Untuk seluruh sampel pada pasta geopolimer PD-X memiliki berat volume lebih besar dari 1800 kg/m3, namun pasta geopolimer ringan PR-x-y, dan pasta geopolimer ringan berserat PRBx-y-z telah memenuhi syarat sebagai beton ringan, yaitu memiliki berat volume lebih rendah dari 1800 kg/m3. Berat volume dari benda uji PR-2,5-6 dan PRB-2,5-6-1,5 adalah 591,73 kg/m3 dan 917,07 kg/m3.
5. Sistem steam yang digunakan sangat cocok untuk dipakai dalam penelitian ini karena akan peningkatan proses polimerisasi di dalam benda uji sehingga bisa meningkatkan kuat tekan dan mengurangi berat volume pasta ringan dan pasta ringan berserat.
6. Diambil persyaratan SNI 03-0349-1989 tentang bata beton untuk pasangan dinding, beton ringan geopolimer yang menggunakan lumpur bakar Sidoarjo sudah memenuhi standar yang ada dan masuk dalam tingkatan mutu ke III. Untuk persyaratan SNI 03-3449-2002 [9]
tentang klasifikasi berat volume untuk beton ringan, pada penelitian ini memenuhi standar yang ada dan masuk dalam tingkatan konstruksi beton struktur ringan.
B. Saran
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, antara lain :
1. Perlu dilakukan trial terhadap komposisi optimum dari air foam pada pembuatan pasta ringan berserat sehingga bisa menghasilkan buih dan kuat tekan yang tinggi dengan berat volume yang lebih kecil.
2. Perlu dilakukan penelitian selanjutnya pada penambahan lama waktu steam agar didapatkan kuat tekan yang lebih tinggi dan berat volume yang lebih rendah. karena pada penelitian ini hanya memenuhi tingkatan mutu ke II syarat kuat tekan beton ringan.
3. Perlu dilakukan penelitian selanjutnya pada penambahan molaritas, serat abaka sehingga didapatkan kuat tekan yang lebih tinggi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis M.F. mengucapkan terima kasih kepada Ibu Januarti dan Ibu Triwulan yang telah membimbing dan memberikan bantuan finansial dan bantuan peralatan yang sangat bermanfaat. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Pak Harjo dari Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Teknik Sipil ITS, BPLS, Pak Toni dari PT. BASF Indonesia.
1.5 2.5 3.5 4.5 5.5
0 0.5 1 1.5
Kuat Tekan (MPa)
Variasi serat abaka (%)
umur 3 hari umur 7 hari umur 14 hari umur 21 hari
DAFTAR PUSTAKA
[1] SuaraMerdeka.com, 2011, Enam Tahun Lumpur Lapino, Ssakan Tanis dan Dampak Sosial
< http://suaramerdeka.com/%20lapindo1.htm2011>
[2]Triwulan dan Januarti Jaya Eka. 2006. Study on Porong Mud-Based Geopolimer Concrete.Teknik Sipil ITS [3]Wikipedia.org, FLYASH
<http://en.wikipedia.org/wiki/Fly_ash>
[4]Hardjito, D., & Rangan, B. V. 2005. Development and Properties of Low-Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concrete. Research Report GC1, Perth, Australia: Faculty of Engineering, Curtin University of Technology.
[5]Jatmiko, Andik, Triwulan, dan Januarti Jaya Ekaputri.
2012. Lumpur Sidoarjo Bakar, Fly Ash Dan Kapur (Ca(OH)2) Sebagai Substitusi Semen Dalam Campuran Beton Ringan Dengan Bahan Pengembang Foam. Teknik Sipil ITS
[6]Huda, Choirul. 2013. Analisa Sifat Mekanik Pasta Gepolimer Ringan Berbahan Dasar Fly ash, Lumpur Sidoarjo dan foam. Teknink Sipil ITS [8] SNI 03-0349-1989 tentang Bata Beton untuk
Pasangan Dinding
[9] SNI 03-3449-2001 tentang Klasifikasi Berat Volume Untuk Beton Ringan
