4. HASIL DAN ANALISA
4.1 Analisa Sampel Awal
Material utama yang dianalisa dalam penelitian ini yaitu fly ash dari PLTU Paiton unit 9, bottom ash dari PLTU Ngoro, dan bottom ash dari perusahaan M. Fly ash dianalisa melalui tes X-Ray Flourescence (XRF) untuk menentukan komposisi kimia pada fly ash yang digunakan. Sedangkan analisa bottom ash dilakukan dengan mengukur berat jenis, berat volume, kadar air, dan pengayakan bottom ash untuk mendapatkan fineness modulus. Selain itu dilakukan pula analisa ayakan dan pengukuran berat jenis terhadap pasir silika yang berasal dari Tuban.
4.1.1 Karakterisasi Fly Ash
Setelah dilakukan analisa X-Ray Flourescence di laboratorium PT.
Superintending Company of Indonesia (Sucofindo), didapatkan komposisi kimia fly ash dari PLTU Paiton seperti terlihat pada Tabel 4.1. Hasil pengujian XRF menunjukkan bahwa fly ash yang digunakan merupakan tipe C, karena mempunyai kadar SiO2+Al2O3+Fe2O3 (66,95%) < 70% dan mempunyai kadar CaO (19,50%) >
10%.
Tabel 4.1 Komposisi Kimia Fly Ash PLTU Paiton
Parameter Jumlah (%) SiO2 36,57 Al2O3 19,06 Fe2O3 11,32 TiO2 0,75 CaO 19,50 MgO 6,21
SO3 1,35 Na2O 2,45 K2O 1,35 MnO2 0,15 P2O5 0,21
4.1.2 Karakterisasi Bottom Ash
Pada bottom ash yang didapatkan dari PLTU Ngoro, diperoleh dalam 2 sampel berbeda yaitu bottom ash bertekstur sama dengan warna yang berbeda.
Terdapat bottom ash yang berwarna lebih cerah dan bottom ash yang berwarna lebih gelap. Bottom ash yang berwarna lebih cerah untuk selanjutnya disebut sebagai Bottom Ash Ngoro Cerah sebaliknya yang berwarna gelap disebut Bottom Ash Ngoro Gelap. Hal ini terjadi karena batu bara yang digunakan dalam pembakaran berbeda. Selanjutnya sampel bottom ash dari perusahaan M didapatkan dalam kondisi homogen untuk semua sampel yang didapat. Kemudian, dari ketiga sampel bottom ash tersebut ditentukan fineness modulus yang didapat dengan cara mengayak bottom ash. Dari nilai fineness modulus tersebut, bisa dilihat variasi dari perbedaan ukuran bottom ash untuk ketiga sampel. Data hasil analisa ayakan, fineness modulus dan berat volume bottom ash dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Tabel 4.2.
Gambar 4.1 Hasil Analisa Ayakan Bottom Ash
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D 0,15 0,3 0,6 1 1,18 1,5 2 2,36 2,5 3 3,5 4 4,5 5 10
% Lolos Kumulatif
Ukuran Ayakan (mm)
Ngoro Gelap Ngoro Gelap Perusahaan M
Tabel 4.2 Fineness Modulus dan Berat Volume Bottom Ash
Bottom Ash Fineness Modulus
Berat Volume Rata-rata (kg/m3) Bottom Ash Ngoro
Cerah 2,342 1303,2
Bottom Ash Ngoro
Gelap 2,472 1381,3
Bottom Ash dari
perusahaan M 5,2 904,7
Dari hasil analisa ayakan dapat dilihat bahwa kedua sampel bottom ash yang berasal dari PLTU Ngoro memiliki ukuran yang serupa namun berbeda dengan sampel bottom ash yang berasal dari perusahaan M. Kedua bottom ash yang berasal dari PLTU Ngoro memiliki fineness modulus sebesar 2,342 dan 2,472, sedangkan bottom ash yang berasal dari perusahaan M memiliki fineness modulus sebesar 5,2.
Hal ini menunjukkan bottom ash yang berasal dari perusahaan M berukuran buturan lebih besar dibandingkan dengan kedua bottom ash yang berasal dari PLTU Ngoro.
Kemudian dari analisa berat volume pada ketiga sampel bottom ash tersebut, didapatkan bahwa berat volume kedua bottom ash dari PLTU Ngoro lebih tinggi dibandingkan bottom ash dari perusahaan M. Berikut adalah hasil analisa berat jenis untuk masing – masing bottom ash pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Analisa Berat Jenis Ketiga Bottom Ash
Jenis Gs Rata-rata
Bottom Ash Ngoro Cerah 2,59
Bottom Ash Ngoro Gelap 2,61
Bottom Ash dari Perusahaan M 1,63
Analisa selanjutnya yang dilakukan terhadap ketiga bottom ash adalah analisa water absorption. Hasil dari analisa water absorption dapat dilihat pada Gambar 4.2. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa bottom ash dari perusahaan M memiliki penyerapan air yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kedua bottom ash yang lainnya, hal ini menunjukan porositas bottom ash dari perusahaan M yang lebih besar.
Gambar4.2 Water Absorption Ketiga Bottom Ash 4.2 Pengujian Flowability dan Kuat Tekan Pasta
Pengujian dilakukan terhadap pasta dengan 6 macam komposisi campuran.
Variasi terhadap penggunaan fly ash sebagai pengganti sebagian semen ditentukan antara 0% hingga 50%. Hasil flowability test dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Flowability Test Pasta
*) Belum
mencapai 25 ketukan pada alat flow table test, diameter pasta sudah lebih besar dari diameter flow table.
Sampel
Semen (kg/m3)
Fly ash
(kg/m3) w/cm
Air (kg/m3)
Flow diameter
(cm)
CTRL 2400 -
0,35 840
22
FA10 2160 240 23
FA20 1920 480 24
FA30 1680 720 25
FA40 1440 960 25*
FA50 1200 1200 25*
0 5 10 15 20 25
Bottom ash Ngoro Cerah
Bottom Ash Ngoro Gelap
Bottom Ash dari Perusahaan M
Water Absorption (%)
Jenis Bottom Ash
Diameter flow yang paling besar didapat oleh sampel FA30, FA40 dan FA50 sebesar 25 cm, masing - masing dengan kombinasi 70% semen : 30% fly ash, 60% semen : 40% fly ash, dan 50% semen : 50% fly ash. Pasta yang tidak menggunakan fly ash memiliki diameter flow yang paling kecil. Seiring bertambahnya kadar fly ash ke dalam komposisi campuran, semakin bertambah pula diameter flownya. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan fly ash dari PLTU Paiton sebagai pengganti sebagian semen dapat meningkatkan flowability pasta segar.
Dari grafik kuat tekan pasta yang ditunjukkan pada Gambar 4.3, dapat dilihat bahwa pasta kontrol tanpa fly ash pada umur 7, 28, dan 56 hari memiliki kekuatan yang paling tinggi, yaitu masing – masing sebesar 43,6; 51,33; dan 62,8 MPa. Seiring bertambahnya kadar fly ash yang digunakan sebagai pengganti semen, semakin menurun pula kuat tekan pasta yang dihasilkan secara linear. Akan tetapi, pasta yang menggunakan kadar fly ash sebesar 10% (FA 10) memiliki kuat tekan yang tidak jauh berbeda dengan pasta kontrol pada umur 28 hari dan 56 hari. Data kuat tekan diperoleh dari hasil rata-rata pengujian kuat tekan terhadap 3 sampel kubus pasta
Gambar 4.3 Kuat Tekan Pasta
4.3 Pengujian Flowability dan Kuat Tekan Mortar dengan Bottom Ash sebagai Agregat Halus
Pembuatan mortar dengan bottom ash dari ketiga sampel memiliki water per cementitious material yang relatif berbeda dari 0,461 hingga 0,35. Hal ini dikarenakan ketiga sampel bottom ash memiliki perbedaan dalam penyerapan air
0 10 20 30 40 50 60 70
PCTRL FA10 FA20 FA30 FA40 FA50
Kuat Tekan (MPa)
Kode Sampel 56 hari
28 Hari 7 Hari
suatu nilai tertentu untuk seluruh komposisi campuran sulit dilakukan. Pembuatan sampel mortar dengan bottom ash Ngoro cerah dan bottom ash Ngoro gelap dilakukan dengan menambah air sedikit demi sedikit ke dalam campuran yang telah disiapkan hingga diameter flow campuran yang didapat sekitar 11 cm. Kemudian superplasticizer ditambahkan hingga didapatkan campuran sesuai dengan diameter flow yaitu 14 ± 1 cm. Sedangkan pembuatan sampel mortar dengan bottom ash dari perusahaan M dilakukan dengan cara berbeda, dikarenakan bottom ash dari perusahaan M memiliki kebutuhan air yang lebih tinggi untuk komposisi campuran dengan workability yang sama. Pembuatan mortar dengan bottom ash dari perusahaan M dilakukan secara berulang untuk tiap mix design sebanyak 2 sampai 3 kali untuk mendapatan campuran komposisi yang optimal.
Berikut adalah gambar mortar dengan bottom ash dari ketiga sampel.
Gambar 4.4 adalah mortar yang dibuat dengan menggunakan bottom ash Ngoro Cerah dengan komposisi 10% fly ash dan 90% semen. Gambar 4.5 adalah mortar yang dibuat dengan menggunakan bottom ash Ngoro Gelap dengan 40% fly ash dan 60% semen. Gambar 4.6 adalah mortar yang dibuat dengan menggunakan bottom ash dari perusahaan M dengan 50% fly ash dan 50% semen. Campuran dengan ketiga bottom ash dapat menghasilkan mortar yang dapat dipadatkan dengan baik dan tidak memiliki rongga udara yang besar.
Gambar 4.4 MBAC(FA10)2 Gambar 4.5 MBAG(FA40)2
Gambar 4.6 MBAM(FA50)1,5
Hasil dari pengujian flowability dan kuat tekan untuk campuran mortar dengan bottom ash Ngoro cerah dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.
Kemudian hasil pengujian flowability dan kuat tekan untuk campuran mortar dengan bottom ash Ngoro gelap dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10.
Lalu hasil pengujian flowability dan kuat tekan untuk campuran mortar dengan bottom ash dari perusahaan M dapat dilihat pada Gambar 4.11 dan Gambar 4.12.
Gambar 4.7 Flowability Mortar Segar dengan Bottom Ash Ngoro Cerah
Gambar 4.8 Kuat Tekan Mortar dengan Botttom Ash Ngoro Cerah
Dari Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 dapat dilihat semakin banyak kadar fly ash yang digunakan hingga 50%, semakin tinggi pula kuat tekan mortar yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan penggunaan fly ash mengurangi kebutuhan air campuran sehingga target flow dicapai lebih mudah dan menghasilkan mortar
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Diameter Flow (cm)
Kode Sampel
0 10 20 30 40 50 60 70
Kuat Tekan (MPa)
Kode Sampel 56 Hari
28 Hari 7 Hari
tersebut dicapai oleh sampel MBAC(FA50)2, dimana campuran tersebut menggunakan fly ash sebagai pengganti 50% semen, bottom ash sebagai pengganti agregat halus, w/cm sebesar 0,41 dan penggunaan SP sebesar 0,7% dari cementitious materials. Sedangkan untuk flowability dari tiap sampel mortar telah mencapai diameter flow yang ditargetkan yaitu 14 ± 1 cm.
Gambar 4.9 Flowability Mortar Segar dengan Bottom Ash Ngoro Gelap
Gambar 4.10 Kuat Tekan Mortar Bottom Ash Ngoro Gelap
Dari Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 dapat dilihat tidak terjadi perubahan yang signifikan pada kuat tekan mortar dengan bottom ash Ngoro Gelap terhadap variasi penggunaan fly ash sebagai pengganti sebagian semen. Kuat tekan mortar tertinggi pada umur 56 hari yaitu 60,27 MPa dapat dicapai oleh kode sampel MBAG2, dimana campuran tersebut tidak menggunakan fly ash sebagai pengganti
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Diameter Flow (cm)
Kode Sampel
0 10 20 30 40 50 60 70
Kuat Ttekan (MPa)
Kode Sampel 56 Hari
28 Hari 7 Hari
semen, bottom ash sebagai pengganti agregat halus, w/cm sebesar 0,35, dan tidak menggunakan SP. Flowability dari mortar dengan bottom ash Ngoro gelap telah mencapai diameter flow yang ditargetkan yaitu 14 ± 1 cm. Pada campuran mortar dengan bottom ash Ngoro gelap, w/cm yang digunakan adalah 0,35 untuk tiap komposisi campuran. Namun dengan bertambahnya kadar fly ash yang digunakan, penambahan SP dapat dikurangi untuk mencapai diameter flow yang ditargetkan.
Gambar 4.11 Flowability Mortar Segar dengan Bottom Ash dari perusahaan M
Gambar 4.12 Kuat Tekan Mortar Bottom Ash dari perusahaan M
Dari Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 dapat dilihat hasil dari pengujian flowability dan kuat tekan mortar dengan bottom ash yang diperoleh dari perusahaan M. Mortar yang menggunakan bottom ash dari perusahaan pembakaran M memiliki kuat tekan yang jauh lebih rendah dibandingkan mortar dengan bottom
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Diameter Flow (cm)
Kode Sampel
0 10 20 30 40 50 60 70
Kuat Tekan (MPa)
Kode Sampel
56 Hari 28 Hari 7 Hari
lebih kecil, yaitu 1 : 1,5. Kuat tekan mortar dengan bottom ash dari perusahaan M kurang 12 MPa pada 28 hari dan 56 hari sehingga dapat dikategorikan sebagai mortar berkekuatan rendah. Flowability dari mortar yang menggunakan bottom ash dari perusahaan pembakaran M telah mencapai diameter flow yang ditargetkan yaitu 14 ± 1 cm. Pada campuran mortar dengan bottom ash dari perusahaan M, semakin banyak fly ash yang ditambahkan kebutuhanan air dan SP campuran pun berkurang untuk mencapai flow yang ditargetkan.
Dari penggunaan ketiga bottom ash sebagai pengganti agregat halus sepenuhnya, terlihat mortar yang menggunakan bottom ash Ngoro gelap memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dibandingan mortar dengan bottom ash lainnya pada 7, 28, maupun 56 hari. Hal ini dikarenakan penyerapan air bottom ash Ngoro gelap yang lebih sedikit, sehingga komposisi campuran menggunakan w/cm yang lebih kecil pula, yaitu 0,35.
Penggunaan bottom ash dari perusahaan M tidak mampu menghasilkan mortar dengan kuat tekan yang tinggi dikarenakan LOI atau Lost on Ignition yang tinggi pada tahap pembakaran batubara. Pembakaran yang tidak sempurna tersebut menghasilkan bottom ash berfineness modulus tinggi dan menyebabkan berkurangnya kepadatan mortar sehingga kuat tekan mortar yang dihasilkan relatif lebih rendah. Dan lagi, bottom ash dari perusahaan pembakaran M memiliki penyerapan air yang tinggi menyebabkan penggunaan air yang banyak.
