PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR TERHADAP KUAT TEKAN FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR SKRIPSI

(1)

commit to user

i

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP KUAT TEKAN

FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR

(Effect of Alkali Modulus and Activator Content

on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

DIAN RAHMA FITRIANI

NIM I 1106024

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

(2)

commit to user

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP KUAT TEKAN

FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR

(Effect of Alkali Modulus and Activator Content

on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

DIAN RAHMA FITRIANI

NIM I 1106024

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

S. A. Kristiawan, ST., MSc., PhD Edy Purwanto, ST., MT NIP. 19690501 199512 1 001 NIP. 19680912 199702 1 001

(3)

commit to user

iii

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP KUAT TEKAN

FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR

(Effect of Alkali Modulus and Activator Content on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)

SKRIPSI

Disusun Oleh :

DIAN RAHMA FITRIANI

NIM I 1106024

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Kamis, 23 Desember 2010 : 1. S.A. Kristiawan, ST., MSc., PhD __________________ NIP. 19690501 199512 1 001 2. Edy Purwanto, ST., MT __________________ NIP. 19680912 199702 1 001 3. Ir. Sunarmasto, MT __________________ NIP. 19560717 198703 1 003 4. Achmad Basuki, ST., MT __________________ NIP. 19710901 199702 1 001

Mengetahui, Disahkan, Disahkan,

a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Ketua Program S1 Non-Reguler Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik UNS

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT Ir. Agus Sumarsono, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001 NIP.19570814 198601 1 001

(4)

commit to user

iv

MOTTO

Tak perlu bersedih untuk hari ini karena esok pasti

lebih baik...

Ada positif ada negatif, ada kurang ada lebih.

Segala sesuatunya di dunia ini selalu berlawanan

dan tugas kita adalah menyeimbangkannya...

PERSEMBAHAN

Kupersembahkan karyaku ini untuk:

Ibu dan Bapakku, atas cinta, kasih sayang, doa, dan dukungan

yang telah diberikan selama ini…

mba Di, Mbok’e, Mbahkung, mas Pi’ut dan seluruh keluargaku,

atas doa dan dukungannya…

MUMU, atas kasih sayang, doa, kesabaran dan dukungannya…

Teman, saudara, dan sahabat angkatan ’06, teman-teman satu

kelompok skripsiku, teman-teman wisma putri ”Seong” dan

”Aulia”, dan teman-teman semua yang tidak bisa saya sebutkan

(5)

commit to user

v

Special thanks to PAK IWAN, PAK EDY, PAK LEGOWO atas

bimbingannya selama ini...

(6)

commit to user

vi

ABSTRAK

Dian Rahma Fitriani, 2010. ”PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR TERHADAP KUAT TEKAN FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penggunaan fly ash sebagai bahan pengganti semen dalam campuran geopolymer

mortar sangat potensial untuk digunakan dalam pekerjaan patch repair.

Berdasarkan hasil penelitian-penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa

geopolymer mortar memiliki sifat-sifat teknik yang amat mengesankan, seperti

kekuatan dan keawetannya yang tinggi. Selain itu, penggunaan geopolymer

mortar yang memanfaatkan limbah PLTU, dapat mengurangi emisi gas CO2 yang

dihasilkan oleh industri semen dan tentunya lebih ekonomis. Akan tetapi fly ash tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen, untuk itu diperlukan alkali aktivator yaitu Sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3)

untuk membantu proses polimerisasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat tekan fly

ash–based geopolymer mortar, sehingga didapatkan komposisi campuran fly ash– based geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material.

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu dengan membuat benda uji berupa kubus mortar ukuran 50mm x 50mm x 50mm berdasarkan ASTM C579-01. Kuat tekan diuji pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari. Modulus alkali yang digunakan adalah variasi 1, 1.25, 1.5, 1.75, dan 2. Sedangkan kadar aktivator yang digunakan variasi 43 %, 49 %, 55 %, 61 %, dan 67 %.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -117,9x2 + 264,3x - 38 dengan x adalah modulus alkali dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus alkali 1. Sedangkan pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -0,360x2 + 43,62x - 1090 dengan x adalah kadar aktivator dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar aktivator 43%. Kuat tekan tertinggi didapatkan dari fly

ash-based geopolymer mortar dengan modulus alkali 1,25 dan kadar aktivator

49%.

Kata kunci: .alkali aktivator, fly ash, geopolymer mortar, kadar aktivator, kuat tekan, modulus alkali.

(7)

commit to user

vii

ABSTRACT

Dian Rahma Fitriani, 2010. “Effect of Alkali Modulus and Activator Content on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar”. Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Surakarta Sebelas Maret University.

The use of fly ash as substitution of cement in geopolymer mortar mix is very potential for patch repair work. Considering the result of previous investigations, it can be found that geopolymer mortar has very impressive technical properties, such as high strength and durability. In addition, the use of geopolymer mortar from PLTU waste can reduce CO2 gas emission produced by cement industry and

certainly is more economic. However, fly ash has no binding capability like cement, so it needs an alkali activator, Sodium hydroxide (NaOH) and Sodium silicate (Na2SiO3) to promote the polymerization process. The objective of this

research is to find out the effect of alkali modulus and activator content on the compressive strength of fly ash-based geopolymer mortar, so that the composition of fly ash-based geopolymer mortar that fullfil the compressive strength requirements as the repair material can be determined.

The method employed in this research was experimental method, that is by making mortar cube specimens with 50mm x 50mm x 50mm dimension based on ASTM C579-01. The compressive strength was tested at 7, 14, 28, and 56 days. Alkali modulus was used with variations of 1, 1.25, 1.5, 1.75, and 2. Meanwhile, the activator content was used with variations of 43%, 49%, 55%, 61%, and 67%. Based on this investigations, it is found that the effect of alkali modulus on the compressive strength is expressed in a graph with equation y = -117.9x2 + 264.3x -38 with x standing for alkali modulus and y standing for percentage of compressive strength ratio of alkali modulus variation to alkali modulus 1. Meanwhile the effect of activator content addition on the compressive strength is may be expressed in a graph with equation y = -0.360x2 + 43.62x – 1090 with x standing for activator content and y standing for percentage of compressive strength ratio of activator content variation to activator content 43%. The highest compressive strength is obtained from fly ash-based geopolymer mortar with alkali modulus 1.25 and activator content of 49%.

Keywords: activator content, alkali activator, alkali modulus, compressive strength, fly ash, geopolymer mortar.

(8)

commit to user

viii

PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengambil judul skripsi “Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar”.

Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala yang sulit untuk penulis pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan laporan skripsi ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Pimpinan Program S-1 Non Reguler, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak S.A. Kristiawan, ST., MSc., PhD selaku Dosen Pembimbing I. 5. Bapak Edy Purwanto, ST., MT selaku Dosen Pembimbing II.

6. Tim Penguji Pendadaran.

7. Bapak S.J. Legowo, ST., MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.

8. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

9. Teman-teman satu kelompok: Epin, Ika, Vely, Riza, Agus, Heri, Cahyo, Andi, Ari, Dimas, Winda.

10. Teman-teman Mahasiswa Sipil 2006.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan senang hati demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Akhir kata semoga skripsi ini dapat

(9)

commit to user

ix

memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, Desember 2010

(10)

commit to user

x

DAFTAR ISI

JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... iv

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

DAFTAR NOTASI ... xvii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ……….... 1 1.2. Rumusan Masalah ………... 3 1.3. Batasan Masalah ………... 3 1.4. Tujuan Penelitian ………... 4 1.5. Manfaat Penelitian ………... 4 1.5.1. Manfaat Teoritis ... 4 1.5.2. Manfaat Praktis ... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ………... 5

2.1. Beton ……..………... 5

2.2. Fly Ash-Based Geopolymer Mortar ………... 6

2.3. Kuat Tekan ……….. 15

2.4. Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap Kuat Tekan ... 16

(11)

commit to user

xi

BAB 3 METODE PENELITIAN ………... 18

3.1. Tinjauan Umum ………... 18

3.2. Alat dan Bahan ……… 19

3.3. Tahap-tahap Penelitian di Laboratorium ………... 20

3.4. Benda Uji ………... 23

3.5. Pengujian Kuat Tekan ………. 25

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN………. 28

4.1. Pengujian Kuat Tekan …..………...………... 28

4.2. Analisis Data …..………... 29

4.2.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Modulus Alkali ... 29

4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Kadar Aktivator ………. 37

4.3. Pembahasan ………... 44

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 47

5.1. Kesimpulan ………... 47

5.2. Saran ………... 47

DAFTAR PUSTAKA ………... 49 LAMPIRAN

(12)

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Saat ini beton merupakan salah satu bahan struktur yang paling sering digunakan dalam dunia konstruksi bangunan. Hal ini dikarenakan beton mempunyai beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan bahan-bahan struktur lain. Kelebihan-kelebihan itu antara lain beton mudah dicetak menjadi bentuk yang sangat beragam, mudah dalam pengerjaan dan perawatan, memiliki kuat tekan yang tinggi, serta memiliki ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitarnya. Selain mempunyai beberapa kelebihan, beton juga mempunyai beberapa kekurangan, diantaranya berat sendiri beton yang besar, nilai kuat tariknya rendah sehingga mempunyai kecenderungan untuk retak, kualitas beton yang tergantung pada sifat bahan dan cara pembuatan, terjadinya deformasi berupa rangkak (creep) dan susut (shrinkage), serta adanya kesulitan pada saat pembongkaran.

Beton dapat mengalami kerusakan karena berbagai faktor seperti serangan asam, korosi, beban berlebih, kebakaran, gempa dan lain-lain. Kerusakan-kerusakan yang terjadi umumnya adalah retak-retak, aus, patah, keropos, delamination,

spalling (terlepasnya bagian beton atau rontok), dan void (lubang). Perbaikan dan

restorasi menjadi perlu untuk mengembalikan beton kepada kondisi yang memuaskan dari kemampuan struktural, ketahanan, maupun penampilan. (Nugraha, 2007: 226). Oleh sebab itu perlu dilakukan perbaikan guna mengurangi kerusakan pada lapisan beton yang rusak.

Jenis kerusakan yang terjadi akan menentukan material dan metode apa yang tepat untuk perbaikan. Repair material yang akan digunakan harus mempunyai hasil

(13)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perbaikan yang tahan lama (durable) dan harganya relatif murah. Selain itu metode untuk perbaikan juga harus mudah diaplikasikan.

Salah satu metode untuk memperbaiki kerusakan-kerusakan pada beton yaitu dengan penambalan (patch repair). Metode perbaikan ini adalah metode untuk memulihkan kerusakan pada selimut beton berupa spalling atau delamination yang diaplikasikan dengan cara menempel mortar secara manual pada permukaan beton yang rusak. Pada saat pelaksanaan, yang harus diperhatikan adalah penekanan ketika mortar ditempelkan. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil pebaikan yang benar-benar padat. Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat harus merupakan permukaan yang masih kuat pula, tidak ada keropos ataupun bagian lemah lainnya, serta bersih dari debu dan kotoran.

Syarat-syarat material yang digunakan untuk patch repair diantaranya cepat mengeras, mampu menyatu atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch

repair, memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan beton setelah

dilakukan patch repair, dan tidak terjadi susut. Saat ini telah banyak beredar di pasaran berbagai jenis repair material yang diproduksi oleh pabrik, namun harganya relatif mahal. Oleh karena itu perlu dikembangkan repair material yang dapat dibuat sendiri dengan bahan dasar mortar yang harganya lebih murah. Mortar dibuat dari bahan pasir yang diikat oleh pasta semen. Selain pasta semen, bahan pengikat lain juga dapat digunakan seperti geopolymer, sehingga membentuk geopolymer mortar.

Geopolymer mortar ini dihasilkan dengan mencampurkan pasir, air, dan fly ash

sebagai bahan pengikat, yang direaksikan oleh alkali aktivator yaitu Sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3) melalui proses polimerisasi.

Penggunaan alkali aktivator dalam pembuatan geopolymer memiliki peranan penting sebagai salah satu bahan pengikat unsur Aluminium (Al) dan Silikat (Si) yang terkandung di dalam fly ash.

(14)

commit to user

Hasil-hasil riset selama ini telah menunjukkan bahwa geopolymer mortar memiliki sifat-sifat teknik yang amat mengesankan, diantaranya kekuatan dan keawetannya yang tinggi (Hardjito, 2002)). Sifat-sifat itulah yang menjadi dasar digunakannya geopolymer mortar sebagai repair material, sehingga diharapkan kekuatan beton yang di-patch repair akan kembali seperti semula dan kerusakan yang terjadi tidak berlanjut. Selain itu, penggunaan geopolymer mortar yang memanfaatkan limbah PLTU yaitu fly ash, dapat mengurangi emisi gas CO2 yang

dihasilkan oleh industri semen dan tentunya harganya lebih murah.

Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh berbagai macam faktor seperti komposisi campuran, waktu curing, dan agregat yang digunakan. Di dalam komposisi campuran tersebut terdapat molaritas NaOH, modulus alkali, kadar aktivator, faktor air binder, dan lain-lain. Pada penelitian ini diselidiki pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat tekan, sehingga diperoleh komposisi campuran fly ash-based geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka permasalahan yang dapat dirumuskan adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh modulus alkali terhadap kuat tekan fly ash-based

geopolymer mortar?

2. Bagaimana pengaruh kadar aktivator terhadap kuat tekan fly ash-based

geopolymer mortar?

1.3. Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan masalah sebagai berikut:

1. Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe C dari PLTU Paiton, yang diambil dari PT. Jaya Ready Mix Sukoharjo.

(15)

commit to user

2. Alkali aktivator yang digunakan adalah Sodium hidroksida (NaOH) berbentuk serpihan-serpihan padat dan Sodium silikat (Na2SiO3) jenis BE 58

R 2,3.

3. Modulus alkali yang digunakan adalah variasi 1; 1,25; 1,5; 1,75; dan 2.

4. Kadar aktivator yang digunakan adalah variasi 43 %, 49 %, 55%, 61 %, dan 67%.

5. Persyaratan fly ash–based geopolymer mortar yang diuji adalah kuat tekan. 6. Kuat tekan diuji pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat tekan fly ash–based geopolymer mortar, sehingga didapatkan komposisi campuran fly ash–based geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material.

1.5. Manfaat Penelitian

1.5.1. Manfaat Teoritis

Dengan adanya penelitian ini, maka didapatkan komposisi campuran fly

ash-based geopolymer mortar yang dapat digunakan dalam pekerjaan patch repair

(penambalan) dengan kinerja yang baik.

1.5.2. Manfaat Praktis

Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk praktis di lapangan mengenai komposisi fly ash–based geopolymer mortar yang paling efektif untuk digunakan dalam pekerjaan patch repair (penambalan).

(16)

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Beton

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik tertentu, seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu pengerasan. (Mc. Cormac, 2000: 1)

Tjokrodimulyo (1996) menyatakan bahwa kekuatan, keawetan, dan sifat beton yang lain tergantung pada sifat-sifat bahan dasar, nilai perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan cara perawatan selama proses pengerasan.

Beton dapat mengalami kerusakan berupa retak, aus, patah, keropos,

delamination, spalling (terlepasnya bagian beton/rontok), dan void (lubang).

Kerusakan-kerusakan tersebut bisa disebabkan oleh berbagai faktor seperti serangan asam, korosi, beban berlebih, kebakaran, gempa dan lain-lain. Sejumlah struktur beton yang mengalami kerusakan sangat memerlukan adanya perbaikan. Perbaikan tersebut diharapkan dapat mengurangi kerusakan pada lapisan beton dan melindungi lapisan perbaikan dari lingkungan yang agresif. Oleh karena itu lapisan perbaikan beton harus menjadi lapisan yang efektif dan durable (tahan lama). (Mo Li & Victor C. Li, 2006)

Material dan metode yang digunakan untuk perbaikan beton dipilih berdasarkan jenis kerusakan yang terjadi. Repair material tersebut harus mempunyai hasil perbaikan yang tahan lama (durable) dan harganya relatif murah. Metode juga

(17)

commit to user

harus mudah diaplikasikan. Selain itu yang perlu diperhatikan adalah lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga kerja, keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perbaikan.

Salah satu metode untuk memperbaiki kerusakan pada beton adalah dengan penambalan (patch repair). Metode perbaikan ini adalah metode untuk memulihkan kerusakan yang terjadi pada selimut beton yaitu berupa spalling atau

delamination yang diaplikasikan dengan cara menempel mortar secara manual

pada permukaan beton yang rusak. Pada saat pelaksanaan, yang harus diperhatikan adalah penekanan ketika mortar ditempelkan. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang benar-benar padat. Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat harus merupakan permukaan yang masih kuat pula, tidak ada keropos ataupun bagian yang lemah, serta bersih dari debu dan kotoran.

Syarat-syarat material yang digunakan untuk patch repair diantaranya cepat mengeras, mampu menyatu atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch

repair, memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan beton setelah

dilakukan patch repair, dan tidak terjadi susut. Saat ini telah banyak beredar di pasaran berbagai jenis repair material yang diproduksi oleh pabrik, namun harganya relatif mahal. Oleh sebab itu perlu dikembangkan repair material yang dapat dibuat sendiri dengan bahan dasar mortar yang tentunya harganya lebih murah.

2.2. Fly Ash Based-Geopolymer Mortar

Mortar adalah adukan yang dibuat dari agregat halus (pasir) dan pasta semen sebagai pengikat. Pada penelitian ini, mortar sebagai repair material dikembangkan lebih lanjut dengan menggunakan geopolymer sebagai bahan pengikatnya. Geopolymer yang dipakai berasal dari bahan dasar fly ash yang direaksikan dengan alkali aktivator berupa Sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3), sehingga membentuk fly ash-based geopolymer mortar.

(18)

commit to user

Geopolymer sendiri merupakan senyawa anorganik alumino silikat yang

disintesiskan dari bahan-bahan yang banyak mengandung Silikon dan Aluminium melalui proses polimerisasi. Dalam reaksi polimerisasi ini, Aluminium (Al) dan Silika (Si) mempunyai peranan penting dalam ikatan polimerisasi (Davidovits, 1994). Proses polimerisasi adalah suatu reaksi kimia antara aluminosilika oksida (Si2O5, Al2O2) dengan alkali polysialate. Proses polimerisasi menghasilkan suatu

rantai dalam bentuk tiga struktur dimensional dimana masing-masing terdiri dari bentuk ikatan-ikatan polymeric Si-O-Al-O (Polysialate). Ikatan-ikatan tersebut dibagi dalam 3 jenis yaitu Polysialate O), Polysialate-Siloxo (Si-O-Al-O-Si-O) dan Polysialate-Disiloxo (Si-O-Al-O-Si-(Si-O-Al-O-Si-O). (Sugiri dkk., 2009). Salah satu parameter proses polimerisasi adalah reaktan yang digunakan, yaitu SiO2, H2O dan NaOH. (Fansuri dkk., 2007)

Gambar 2.1. Ikatan Polimerisasi pada Beton dengan 100 % Fly Ash (www.geopolymer.org)

Dalam penggunaannya sebagai repair material, geopolymer mortar mempunyai beberapa kelebihan diantaranya tahan terhadap serangan asam sulfat, mempunyai rangkak dan susut yang kecil, tahan terhadap reaksi alkali-silika, tahan terhadap api, dan dapat mengurangi polusi udara. Namun selain mempunyai banyak kelebihan, geopolymer mortar juga mempunyai kekurangan yaitu pembuatannya sedikit lebih rumit dari beton konvensional karena jumlah material yang digunakan lebih banyak daripada beton konvensional, serta belum ada perhitungan mix design yang pasti. (Skvara dkk. (dalam Andoyo, 2006))

(19)

commit to user

Bahan-bahan penyusun fly ash based-geopolymer mortar adalah sebagai berikut:

1. Agregat halus

Menurut SNI 03-6820-2002 (2002: 171), agregat halus adalah agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi batuan atau pasir buatan yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu dan mempunyai butiran sebesar 4,75 mm. Agregat halus mempunyai peran penting sebagai pembentuk mortar dalam pengendalian kelecakan (workability), kekuatan (strength), dan keawetan (durability) dari mortar yang dihasilkan. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang telah ditentukan.

Syarat–syarat agregat halus (pasir) sebagai bahan material pembuatan beton sesuai dengan ASTM C 33-97 adalah:

a. Material dari bahan alami dengan kekasaran permukaan yang optimal sehingga kuat tekan beton besar.

b. Butiran tajam, keras, kekal (durable) dan tidak bereaksi dengan material beton lainnya.

c. Berat jenis agregat tinggi yang berarti agregat padat sehingga beton yang dihasilkan padat dan awet.

d. Gradasi sesuai spesifikasi dan hindari gap graded aggregate karena akan membutuhkan semen lebih banyak untuk mengisi rongga.

e. Bentuk yang baik adalah bulat, karena akan saling mengisi rongga dan jika ada bentuk yang pipih dan lonjong dibatasi maksimal 15 % dari berat total agregat.

f. Kadar lumpur agregat tidak lebih dari 5 % terhadap berat kering karena akan berpengaruh pada kuat tekan beton.

2. Fly Ash

Fly ash adalah limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku Pembangkit

Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozzolanik (SNI 03-6414-2002). Fly ash memiliki sifat pozzolan dengan kandungan silikat

(20)

commit to user

dan aluminat yang tinggi sehingga dapat bereaksi dengan air dan kapur padam dan dapat berubah menjadi massa padat yang tidak larut dalam air (Tjokrodimulyo, 1996: 48). Oleh karena itu fly ash dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti pemakaian semen, baik untuk adukan mortar maupun untuk campuran beton.

Penambahan fly ash pada beton normal menunjukkan adanya peningkatan kualitas beton. Peningkatan kualitas itu disebabkan karena kandungan unsur silikat dan aluminat pada fly ash yang reaktif bereaksi dengan kapur bebas pada proses hidrasi antara fly ash dan air menjadi kalsium silikat. Keuntungan lain dari pemakaian fly ash yang mutunya baik adalah dapat meningkatkan ketahanan/keawetan beton terhadap ion sulfat dan juga dapat menurunkan panas hidrasi semen.

Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi

dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh fly ash akan bereaksi secara kimia dengan Sodium hidroksida dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat (Hardjito, 2001). Selain itu secara mekanik, butiran fly ash yang lebih halus daripada butiran semen ini akan mengisi ruang kosong (rongga) di antara butiran-butiran agregat halus.

Klasifikasi fly ash menurut ASTM C 618-96 yaitu: a. Kelas C

1) Fly ash yang mengandung CaO lebih dari 10 %, dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub bitumen batubara.

2) Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50 %

b. Kelas F

1) Fly ash yang mengandung CaO kurang dari 10 %, dihasilkan dari pembakaran anthrachite atau bitumen batubara.

2) Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70 %

c. Kelas N

Pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat digolongkan antara lain tanah diatomic, opaline chertz dan shales, tuff dan abu vulkanik, dapat

(21)

commit to user

diproses melalui pembakaran atau tidak. Selain itu juga berbagai hasil pembakaran yang mempunyai sifat pozzolan yang baik.

Unsur utama dalam proses geopolimerisasi adalah Si dan Al. Oleh karena itu fly

ash yang bisa digunakan sebagai geopolymer adalah jenis fly ash yang memiliki

kandungan CaO rendah dan kandungan Si dan Al lebih dari 50 %. Dari ketiga tipe

fly ash di atas, yang memenuhi persyaratan tersebut adalah fly ash tipe C dan tipe

F. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kosnatha dan Prasetio (2007), kuat tekan beton geopolymer yang menggunakan fly ash tipe C ternyata lebih tinggi daripada fly ash tipe F, baik yang menggunakan curing dengan oven maupun pada suhu ruang. Oleh sebab itu, pada penelitian ini dipilih fly ash tipe C dari PLTU Paiton di Probolinggo, Jawa Timur. Komposisi kimia dari fly ash tipe C adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Fly Ash Tipe C

Senyawa Fly Ash tipe C (%) SiO2 45,27 Al2O3 20,07 Fe2O3 10,59 TiO2 0,82 CaO 13,32 MgO 2,83 K2O 1,59 Na2O 0,98 P2O5 0,41 SO3 1,00 MnO2 0,07

Keuntungan pemakaian fly ash pada beton antara lain:

a. Beton akan lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada proses hidrasi akan terikat oleh silikat dan alumina aktif yang terkandung di dalam

fly ash dan menambah pembentukan silika gel yang berubah menjadi kalsium

silikat hidrat (CSH) yang akan menutupi pori-pori yang terbentuk sebagai akibat dibebaskannya Ca(OH)2.

(22)

commit to user

b. Mempermudah pengerjaan beton karena beton lebih plastis.

c. Mengurangi jumlah air yang digunakan (fas), sehingga kekuatan beton meningkat.

d. Menurunkan panas hidrasi yang terjadi, sehingga dapat mencegah terjadinya retak.

e. Relatif dapat menghemat biaya karena mengurangi pemakaian semen. (Hidayat, 1993)

Kelemahan pemakaian fly ash pada beton antara lain:

a. Pemakaian fly ash kurang baik untuk pengerjaan beton yang memerlukan waktu pengerasan dan kekuatan awal yang tinggi, karena proses pengerasan dan penambahan kekuatan beton agak lambat akibat dari lambatnya reaksi pozzolan dari fly ash.

b. Pengendalian mutu harus sering dilakukan karena mutu fly ash sangat tergantung pada proses pembakaran (suhu) serta jenis batubaranya. (Husin, 1998)

Penggunaan fly ash dalam adukan beton segar dapat mengurangi terjadinya

bleeding (berair) dan segregation (pemisahan). Selain itu kehalusan dan bentuk

partikel fly ash yang bulat dapat meningkatkan workability. Pada beton keras, penggunaan fly ash dapat meningkatkan kuat tekan beton setelah umur ± 52 hari, meningkatkan durabilitas (keawetan) beton, meningkatkan kepadatan (density) beton, dan mengurangi terjadinya penyusutan. (Himawan dan Darma, 2000: 26)

3. Air

Air merupakan bahan dasar penyusun mortar yang paling penting dan paling murah. Air berfungsi sebagai bahan pengikat dan bahan pelumas di antara butir-butir agregat agar mempermudah proses pencampuran dan pengerjaan adukan mortar (workability). Proporsi air yang sedikit akan memberikan kekuatan pada beton, tetapi kelemasan atau daya kerjanya akan berkurang. Secara umum air yang dapat digunakan dalam campuran adukan mortar adalah air yang apabila dipakai

(23)

commit to user

akan menghasilkan mortar dengan kekuatan lebih dari 90 % dari mortar yang memakai air suling.

Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi syarat baku air bersih sebagai berikut:

a. Tidak mengandung lumpur lebih dari 2 gram/liter.

b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton lebih dari 15 gram/liter.

c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

4. Alkali Aktivator

Aktivator merupakan zat atau unsur yang menyebabkan zat atau unsur lain bereaksi. Dalam pembuatan fly ash-based geopolymer mortar ini, aktivator yang digunakan adalah unsur alkali yang terhidrasi yaitu Sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3). Sodium hidroksida berfungsi untuk mereaksikan

unsur-unsur Al dan Si yang terkandung dalam fly ash sehingga dapat menghasilkan ikatan polimer yang kuat, sedangkan Sodium silikat mempunyai fungsi untuk mempercepat reaksi polimerisasi (Hardjito et all, 2004). Reaksi terjadi secara lebih cepat pada alkali yang banyak mengandung larutan sodium silikat dibandingkan dengan larutan alkali yang banyak mengandung larutan sodium hidroksida.

Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh parameter-parameter seperti komposisi campuran, waktu curing, agregat yang digunakan, dan lain-lain. Di dalam komposisi campuran, diantaranya terdapat modulus alkali dan kadar aktivator. Modulus alkali merupakan perbandingan antara Na2O dan

SiO2. Modulus alkali diperoleh dari perhitungan perbandingan massa Na2SiO3 dan

NaOH melalui persamaan reaksi kimia. Sedangkan kadar aktivator merupakan jumlah larutan alkali aktivator (NaOH + Na2SiO3 + air), berapa persen terhadap

berat fly ash. Perhitungan modulus alkali dan kadar aktivator selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A.

(24)

commit to user

a. Sodium Hidroksida

Sodium hidroksida (NaOH) berfungsi untuk mereaksikan unsur-unsur Al dan Si yang terkandung di dalam fly ash sehingga dapat menghasilkan ikatan polimer yang kuat. Sodium hidroksida yang tersedia umumnya berupa serpihan dengan kadar 98 %. Sebagai aktivator, Sodium hidroksida harus dilarutkan terlebih dahulu dengan air sesuai dengan molaritas yang diinginkan. Larutan ini harus dibuat dan didiamkan setidaknya selama satu malam sebelum pemakaian. (Hardjito et all, 2005)

Gambar 2.2. menunjukkan campuran antara fly ash dengan sodium hidroksida yang diamati dalam ukuran mikroskopis. Pada gambar tersebut terlihat bahwa campuran antara fly ash dan sodium hidroksida membentuk ikatan yang kurang kuat tetapi menghasilkan ikatan yang lebih padat dan tidak terjadi retakan-retakan antar mikrostrukturnya.

Gambar 2.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Campuran antara Fly

Ash dengan Sodium Hidroksida (Neil B. Milestone dan Cyril

Lynsdale, 2004) b. Sodium Silikat

Sodium silikat merupakan salah satu bahan tertua dan paling aman yang sering digunakan dalam industri kimia. Karena proses produksinya lebih sederhana maka sejak 1818, sodium silikat berkembang dengan cepat. Sodium silikat dapat dibuat dengan 2 proses, yaitu proses kering dan proses basah. Pada proses kering, pasir

(25)

commit to user

(SiO2) dicampur dengan sodium carbonate (Na2CO3) atau dengan pottasium

carbonate (K2CO3) pada temperatur 1100-1200oC. Hasil reaksi tersebut

menghasilkan kaca (cullets) yang dilarutkan ke dalam air dengan tekanan tinggi menjadi cairan yang bening dan agak kental. Sedangkan pada proses basah, pasir (SiO2) dicampur dengan sodium hidroxide (NaOH) melalui proses filtrasi dan

akan menghasilkan sodium silikat yang murni. (Andi & Calvin, 2006 (dalam Andoyo, 2006))

Sodium silikat terdapat dalam 2 bentuk, yaitu padatan dan larutan dimana untuk campuran beton lebih banyak digunakan dengan bentuk larutan. Sodium silikat atau yang lebih dikenal dengan water glass, pada mulanya digunakan sebagai campuran dalam pembuatan sabun. Tetapi dalam perkembangannya, sodium silikat dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, antara lain untuk bahan campuran semen, pengikat keramik, coating, campuran cat serta dalam beberapa keperluan industri, seperti kertas, tekstil dan serat. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa Sodium silikat dapat digunakan untuk bahan campuran dalam beton. (Hartono & Sutanto, 2005 (dalam Andoyo, 2006))

Gambar 2.3. menunjukkan campuran antara fly ash dengan sodium silikat yang diamati dalam ukuran mikroskopis. Pada gambar tersebut terlihat bahwa campuran antara fly ash dan sodium silikat yang membentuk ikatan sangat kuat namun banyak terjadi retakan-retakan antar mikrostrukturnya.

(26)

commit to user

Gambar 2.3. Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Campuran antara Fly

Ash dengan Sodium Silikat (Neil B. Milestone dan Cyril

Lynsdale, 2004)

2.3. Kuat Tekan

Kuat tekan merupakan tingkat atau derajat kekuatan suatu material terhadap gaya tekan dari luar yang membebaninya. Kuat tekan dapat dirumuskan sebagai berikut: A Pmaks c f' = dengan:

f’c = kuat tekan mortar (MPa)

Pmaks = beban tekan maksimum (N)

A = luas permukaan benda uji tertekan (mm2)

Laju kenaikan kuat tekan geopolymer mortar kemungkinan akan bertambah seiring dengan umur geopolymer mortar yang semakin bertambah sebagaimana pendapat Tjokrodimulyo (1996) yang menyatakan bahwa kuat tekan beton dengan bahan tambah fly ash mengalami pengikatan yang lambat dan baru dapat mencapai kuat tekan optimal pada umur 90 hari. Hal ini terjadi karena Calsium

Silicat Hidrat (CSH) yang dihasilkan melalui reaksi pozzolanik akan bertambah

(27)

commit to user

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya kuat tekan antara lain: 1. Proporsi bahan-bahan penyusun

Proporsi bahan-bahan penyusun ditentukan melalui mix design. Hal ini dimaksudkan agar proporsi campuran tersebut dapat memenuhi syarat kuat tekan dan harganya ekonomis. Pada penelitian ini digunakan cara trial mix

design untuk menentukan proporsi bahan-bahan penyusun fly ash-based geopolymer mortar.

2. Metode perancangan (mix design)

Metode perancangan digunakan untuk menentukan komposisi bahan-bahan penyusun mortar agar sesuai dengan kinerja yang diharapkan. Beberapa standar acuan yang sering dipakai untuk menentukan mix design antara lain: a. American Concrete Institute Method

b. Portland Cement Association

c. British Standart (Department of Civil Engineering) d. Departemen Pekerjaan Umum (SNI)

3. Perawatan (curing)

Perawatan berfungsi untuk menghindari panas hidrasi yang tidak diinginkan, terutama yang disebabkan oleh suhu. Sifat mortar yang akan dihasilkan, terutama dari segi kekuatannya, ditentukan oleh alat dan bahan yang digunakan pada proses curing. Selain itu metode yang digunakan dan lamanya proses curing juga akan berpengaruh. Oleh karena itu waktu-waktu untuk curing harus terjadwal dengan baik.

2.4. Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap

Kuat Tekan

Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh berbagai macam faktor seperti komposisi campuran, waktu curing, dan agregat yang digunakan. Di dalam komposisi campuran tersebut terdapat molaritas NaOH, modulus alkali, kadar aktivator, faktor air binder, dan lain-lain.

(28)

commit to user

Kekuatan fly ash-based geopolymer mortar meningkat seiring dengan peningkatan kandungan SiO2. SiO2 adalah reaktan penting dalam proses

geopolimerisasi, dimana peningkatan kandungan SiO2 akan memperbesar kuat

tekan. SiO2 berpengaruh positif terhadap kuat tekan dan H2O berpengaruh negatif.

NaOH mampu membantu mengoptimalkan kuat tekan, namun NaOH yang tersisa dapat terdegradasi menjadi Na2O yang pada akhirnya memperlemah solidifikasi

geopolymer. (Fansuri dkk., 2007)

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Wiyoto J (2007), perbandingan massa antara sodium silikat dengan sodium hidroksida dibuat bervariasi, yaitu sebesar 0,5; 1; 1,5; 2 dan 2,5. Dari penelitian tersebut diperoleh bahwa semakin tinggi rasio sodium silikat terhadap sodium hidroksida, menghasilkan nilai setting

time, kadar pori tertutup serta kuat tekan pada binder yang tidak berbanding linier.

Sedangkan pada penelitian yang telah dilakukan oleh Andi Arham A. et all (2009), modulus alkali yang digunakan pada fly ash-based geopolymer mortar juga dibuat bervariasi, yaitu variasi 1; 1,25; dan 1,5. Hasilnya, ada batasan peningkatan modulus alkali, yaitu 1,25 untuk fly ash-based geopolymer mortar. Setelah batas ini, pengurangan kekuatan mungkin untuk terjadi dalam kaitannya dengan pengurangan hidroksida, dimana hidroksida tersebut berfungsi untuk melarutkan unsur aluminat dan silikat dalam fly ash, sedangkan kelebihan silikat tidak memiliki kemampuan untuk itu.

(29)

commit to user

18

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Tinjauan Umum

Metode penelitian merupakan langkah-langkah penelitian suatu masalah, kasus, gejala atau fenomena tertentu dengan cara ilmiah untuk menghasilkan jawaban yang rasional. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu metode yang dilakukan dengan mengadakan suatu percobaan langsung untuk mendapatkan data atau hasil yang menghubungkan antara variabel-variabel yang diselidiki. Metode eksperimen dapat dilakukan di dalam maupun di luar laboratorium. Penelitian ini dilaksanakan di dalam laboratorium, yaitu Laboratorium Bahan dan Struktur, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh komposisi campuran fly ash-based

geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sehingga dapat

menghasilkan geopolymer mortar dengan mutu tinggi untuk digunakan sebagai

repair material. Adapun penelitian yang dilakukan adalah menyelidiki seberapa

besar pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap nilai kuat tekan yang dihasilkan.

Pemecahan masalah pada penelitian ini dengan cara statistik, yaitu dengan urutan kegiatan dalam memperoleh data hingga data tersebut dapat digunakan sebagai dasar pembuatan keputusan. Kegiatan-kegiatan yang dilakukan diantaranya adalah proses pengumpulan data, pengolahan data, analisis data dan cara pengambilan keputusan secara umum berdasarkan hasil penelitian.

(30)

commit to user

3.2. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain: 1. Timbangan

a. Timbangan digital merk “Kitchen scale SCA-301” kapasitas 5000 gr. b. Timbangan merk “Lion star” kapasitas 3 kg.

2. Satu set alat uji kuat tekan Universal Testing Machine (UTM). 3. Ayakan dan mesin penggetar ayakan

Ayakan baja dan penggetar yang digunakan adalah merk “Controls” Italy dengan bentuk lubang ayakan bujur sangkar dengan ukuran lubang ayakan yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38.1 mm, 25 mm, 19 mm, 12.5 mm, 9.5 mm, 4.75 mm, 2.36 mm,1.18 mm, 0.85 mm, 0.30 mm, 0.15 dan pan.

4. Cetakan benda uji

Cetakan benda uji yang digunakan adalah cetakan kubus yang terbuat dari papan dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm.

5. Alat bantu

a. Cetok semen, digunakan untuk mengaduk dan memasukkan adukan fly

ash-based geopolymer mortar ke dalam cetakan.

b. Gelas ukur kapasitas 2000 ml dan kapasitas 50 ml, digunakan untuk menakar air.

c. Pengaduk, digunakan untuk mengaduk pada saat membuat larutan alkali aktivator.

d. Cawan stainless steel, digunakan untuk tempat bahan-bahan dan mendiamkan larutan alkali aktivator.

e. Ember, digunakan untuk tempat air dan sisa adukan. f. Stop watch, digunakan untuk mencatat waktu pengadukan.

Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan fly ash-based geopolymer mortar adalah:

1. Pasir

2. Fly ash tipe C

(31)

commit to user 4. Sodium Silikat (Na2SiO3)

5. Air

3.3. Tahap-tahap Penelitian di Laboratorium

Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam sistematika yang jelas dan teratur agar diperoleh hasil yang baik dan dapat dipertanggungjawabkan. Pelaksanaan penelitian ini dibagi dalam beberapa tahap, yaitu:

1. Tahap I (Tahap persiapan)

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan disiapkan terlebih dahulu agar penelitian berjalan dengan lancar. Pembuatan cetakan benda uji juga dilakukan pada tahap ini.

2. Tahap II (Tahap uji bahan)

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan penyusun mortar yaitu pasir. Dari pengujian tersebut dapat diketahui apakah bahan tersebut memenuhi syarat atau tidak. Pengujian yang dilakukan meliputi:

a. Kandungan lumpur, bertujuan untuk mengetahui kandungan lumpur dalam pasir.

b. Kandungan zat organik, bertujuan untuk mengetahui kandungan zat organik dalam pasir.

c. Specific gravity, bertujuan untuk mengetahui berat jenis serta daya serap pasir terhadap air.

d. Gradasi, bertujuan untuk mengetahui susunan diameter butiran pasir dan persentase modulus kehalusan butir (menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan butir dalam suatu agregat).

3. Tahap III (Tahap pembuatan mix design)

Pada tahap ini dilakukan perencanaan pembuatan fly ash-based geopolymer

mortar dengan fab antara 0,2 – 0,3. Kemudian dilakukan trial mix design

(32)

commit to user

tidak. Dari hasil trial diambil fab terbaik yaitu 0,25 yang selanjutnya digunakan sebagai acuan perhitungan komposisi campuran fly ash-based

geopolymer mortar.

4. Tahap IV (Tahap pembuatan benda uji)

Pada tahap ini dilakukan pekerjaan antara lain: a. Pembuatan larutan alkali aktivator

b. Pembuatan adukan fly ash-based geopolymer mortar. c. Pengecoran ke dalam begesting.

d. Pelepasan benda uji dari cetakan setelah umur 1 hari.

5. Tahap V (Tahap pengujian benda uji)

Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan. Kuat tekan diuji pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM).

6. Tahap VI (Tahap analisis data dan pembahasan)

Pada tahap ini dilakukan perhitungan hasil pengujian kuat tekan fly ash-based

geopolymer mortar. Kemudian menganalisis hubungan antara kuat tekan

yang dihasilkan dengan modulus alkali dan kadar aktivator.

7. Tahap VII (Kesimpulan)

Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan berdasarkan data yang telah dianalisis yang berhubungan langsung dengan tujuan penelitian.

(33)

commit to user

Tahap-tahap penelitian dapat dilihat secara skematis dalam bagan alir berikut ini:

Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian Persiapan

Mulai

Uji Bahan : - Kandungan Lumpur - Kandungan Zat Organik - Specific Gravity

- Gradasi

Selesai

Mix design

Variasi modulus alkali Variasi kadar aktivator

NaOH Na2SiO3 Air Fly ash Pasir

Tahap I Tahap II Tahap III Tahap IV Tahap V Tahap VI

Pembuatan larutan alkali aktivator Mendiamkan 24 jam

Pengujian kuat tekan

Analisis data dan pembahasan Kesimpulan

Tahap VII

(34)

commit to user

3.4. Benda Uji

Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah fly ash-based geopolymer

mortar berbentuk kubus ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm. Sketsa benda uji dapat

dilihat dalam Gambar 3.2. berikut:

Gambar 3.2. Sketsa Benda Uji

Benda uji terdiri dari dua macam, yaitu:

1. Benda uji dengan variasi modulus alkali 1; 1,25; 1,5; 1,75; dan 2.

2. Benda uji dengan variasi kadar aktivator 43 %, 49 %, 55 %, 61 %, dan 67 %. Pada variasi modulus alkali 1.25, kadar aktivatornya adalah 49 %, sehingga benda uji dengan variasi kadar aktivator 49 % tersebut tidak perlu dibuat lagi.

50 mm 50 mm

(35)

commit to user

Macam benda uji dapat dilihat dalam Tabel 3.1. berikut ini: Tabel 3.1. Proporsi Campuran Benda Uji

Kode

Benda Uji Proporsi Campuran

Jumlah Benda Uji (buah) 7 hari 14 hari 28 hari 56 hari GM.Mal 1 Modulus alkali 1 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 10 Kadar aktivator = 113 % fab = 0,25 3 3 3 3 GM.Mal 1,25 Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 49 % fab = 0,25 3 3 3 3 GM.Mal 1,5 Modulus alkali 1, 5 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 1 Kadar aktivator = 41 % fab = 0,25 3 3 3 3 GM.Mal 1,75 Modulus alkali 1,75 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 0,67 Kadar aktivator = 38,36 % fab = 0,25 3 3 3 3 GM.Mal 2 Modulus alkali 2 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 0,5 Kadar aktivator = 37 % fab = 0,25 3 3 3 3 GM.KA 43 % Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 43 % fab = 0,22 3 3 3 3 GM.KA 55 % Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 55 % fab = 0,28 3 3 3 3 GM.KA 61 % Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 61 % fab = 0,31 3 3 3 3 GM.KA 67 % Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 67 % fab = 0,34 3 3 3 3 Jumlah 27 27 27 27 Jumlah Total 108

(36)

commit to user

Langkah-langkah pembuatan benda uji adalah sebagai berikut:

1. Menimbang bahan-bahan yang akan digunakan sesuai mix design.

2. Melarutkan Sodium hidroksida (NaOH) molaritas 8M ke dalam air dengan fab yang telah ditentukan sebelumnya dan mengaduk larutan tersebut selama waktu ± 3 menit.

3. Menambahkan Sodium silikat (Na2SiO3) ke dalam larutan sodium hidroksida

(NaOH + air) kemudian mengaduknya selama waktu ± 4 menit.

4. Melakukan curing dengan cara mendiamkan larutan (NaOH + air + Na2SiO3)

tersebut selama 24 jam.

5. Mencampurkan larutan tersebut dengan fly ash dan mengaduknya sampai benar-benar homogen.

6. Menambahkan pasir dan terus mengaduk campuran tersebut sampai homogen dengan perbandingan fly ash : pasir adalah 1 : 2.

7. Memasukkan adukan fly ash-based geopolymer mortar ke dalam cetakan yang dilapisi plastik bagian dalamnya. Pada penelitian ini digunakan cetakan berbentuk kubus dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm yang dibuat dari papan kayu. Adukan dimasukkan ke dalam cetakan dalam 3 lapis dan tiap lapis dipadatkan agar pemadatannya sempurna. Kemudian permukaan bagian atas dari benda uji diratakan.

8. Mengulangi langkah 1 sampai 7 dengan variasi komposisi lainnya.

9. Membuka cetakan setelah benda uji umur 1 hari dan melakukan curing dengan cara membiarkannya terekspos dalam suhu ruang laboratorium sampai dilakukan pengujian.

3.5. Pengujian Kuat Tekan

Pengujian dilakukan dengan memberikan beban/tekanan hingga benda uji runtuh. Kuat tekan diuji pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari menggunakan alat Universal

Testing Machine (UTM). Benda uji untuk pengujian kuat tekan berbentuk kubus

dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm (ASTM C579-01). Pada tiap umur pengujian diwakili oleh 3 buah benda uji.

(37)

commit to user

Langkah-langkah pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut:

1. Meletakkan benda uji pada ruang penekan Universal Testing Machine (UTM).

2. Menentukan skala pengukuran.

3. Memutar jarum penunjuk tepat pada titik nol, kemudian menyalakan

Universal Testing Machine (UTM).

4. Mengamati jarum penunjuk untuk mengetahui setiap perubahan/penambahan kuat tekan.

5. Mematikan Universal Testing Machine (UTM) apabila jarum penunjuk sudah tidak bergerak lagi, dengan kata lain benda uji sudah hancur.

6. Mencatat angka hasil pembacaan yang merupakan besarnya gaya tekan maksimum yang membebani benda uji.

7. Menghitung nilai kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan rumus:

A Pmaks c

f' =

dengan:

f’c = kuat tekan mortar (MPa) Pmaks = beban tekan maksimum (N)

(38)

commit to user

Sketsa pengujian kuat tekan dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut ini:

Manometer Beban

Gambar 3.3. Sketsa Pengujian Kuat Tekan

(39)

commit to user

28

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan mortar pada penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 50 x 50 x 50 mm3 (ASTM C579-01). Pengujian dilakukan dengan cara memberikan beban hingga benda uji tersebut hancur dengan alat

Universal Testing Machine (UTM). Pada saat mortar hancur didapatkan

beban/gaya tekan maksimum (Pmaks) dari benda uji. Data tersebut kemudian diolah untuk memperoleh nilai kuat tekan mortar (f’c). Nilai kuat tekan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

A Pmaks c

f ' = ……….….... (4.1)

dengan:

f’c = kuat tekan mortar (MPa) Pmaks = beban tekan maksimum (N)

A = luas permukaan benda uji tertekan (mm2)

Contoh perhitungan kuat tekan adalah sebagai berikut: Beban maksimum (Pmaks) = 2870 kgf

= 2870 kg x 10 m/s2 = 28700 N

Luas permukaan (A) = 50 mm x 50 mm = 2500 mm2 f'c = Pmaks A = 28700 N 2500 ''Ú = 11,48 MPa

(40)

commit to user

4.2. Analisis Data

4.2.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Modulus Alkali

Hasil pengujian kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan variasi modulus alkali pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari, berturut-turut dapat dilihat dalam Tabel 4.1. sampai dengan Tabel 4.4. berikut ini:

Tabel 4.1. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali pada Umur 7 Hari

Kode

Benda Uji Sampel

Luas Permukaan (mm2) Kuat tekan kgf MPa Rata-rata GM.Mal 1 1 2500 2870 11.48 10.65 2 2500 10.00 3 2620 10.48 GM.Mal 1,25 1 2500 6600 26.40 26.29 2 7300 29.20 3 5820 23.28 GM.Mal 1,5 1 2500 3640 14.56 16.91 2 4060 16.24 3 4980 19.92 GM.Mal 1,75 1 2500 900 3.60 3.75 2 820 3.28 3 1090 4.36 GM.Mal 2 1 2500 760 3.04 3.95 2 1160 4.64 3 1040 4.16

(41)

commit to user

30

Kode

(42)

commit to user

Kode

Luas Permukaan (mm2) Kuat tekan kgf MPa Rata-rata GM.Mal 1 1 2500 7950 31.8 38.07 2 11000 44 3 9600 38.4 GM.Mal 1,25 1 2500 12750 51 45.80 2 10750 43 3 10850 43.4 GM.Mal 1,5 1 2500 11150 44.6 35.00 2 9200 36.8 3 5900 23.6 GM.Mal 1,75 1 2500 2950 11.8 12.33 2 3550 14.2 3 2750 11 GM.Mal 2 1 2500 3100 12.4 11.07 2 2750 11 3 2450 9.8

Rekapitulasi nilai kuat tekan rata-rata fly ash-based geopolymer mortar dengan variasi modulus alkali ditampilkan dalam Tabel 4.5. berikut ini:

Tabel 4.5. Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali

Kode Benda Uji

Kuat Tekan Rata-rata (MPa)

7 hari 14 hari 28 hari 56 hari

GM.Mal 1 10.65 21.97 29.73 38.07

GM.Mal 1,25 26.29 29.23 30.08 45.8

GM.Mal 1,5 16.91 28.11 29.93 35

GM.Mal 1,75 3.75 10.07 11.61 12.33

GM.Mal 2 3.95 5.87 10.16 11.07

Data kuat tekan rata-rata pada Tabel 4.5. dapat dinyatakan dalam bentuk grafik hubungan antara umur pengujian dan kuat tekan rata-rata seperti terlihat pada Gambar 4.1. berikut ini:

(43)

commit to user

32

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Umur Pengujian dan Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali

Dari Gambar 4.1. dapat dilihat bahwa sampai umur 28 hari, kuat tekan GM.Mal 1,25 dan GM.Mal 1,5 lebih besar dari kuat tekan GM.Mal 1. Setelah itu, hanya GM.Mal 1,25 yang kuat tekannya melebihi kuat tekan GM.Mal 1. Sedangkan GM.Mal 1,75 dan GM.Mal 2 kuat tekannya di bawah kuat tekan GM.Mal 1, baik sebelum umur 28 hari atau sesudahnya. Kuat tekan rata-rata yang paling tinggi diperoleh pada fly ash-based geopolymer mortar dengan modulus alkali 1,25 (GM.Mal 1,25) baik sebelum ataupun sesudah umur 28 hari.

Untuk mengetahui pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan fly

ash-based geopolymer mortar, tahap pertama yang harus dilakukan adalah

mencari hubungan kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus alkali 1 (GM.Mal 1). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 Ku at T ek an R at a-rat a (M Pa) Umur (Hari) GM.Mal 1 GM.Mal 1,25 GM.Mal 1,5 GM.Mal 1,75 GM.Mal 2

(44)

commit to user

Tabel 4.6. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali

Umur (Hari)

Kuat Tekan (MPa)

GM.Mal 1 GM.Mal 1,25 GM.Mal 1,5 GM.Mal 1,75 GM.Mal 2

0 0 0 0 0 0

7 10.65 26.29 16.91 3.75 3.95

14 21.97 29.23 28.11 10.07 5.87

28 29.73 30.08 29.93 11.61 10.16

56 38.07 45.8 35 12.33 11.07

Data pada Tabel 4.6. dibuat grafik hubungan kuat tekan fly ash-based geopolymer

mortar variasi modulus alkali (GM.Mal 1.25, GM.Mal 1.5, GM.Mal 1.75, dan

GM.Mal 2) terhadap kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali 1 (GM.Mal 1). Dari grafik hubungan tersebut didapatkan persamaan y = mx. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2. sampai dengan Gambar 4.5. berikut:

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,25 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1 y = 1.2153x R² = 0.7978 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ku at T ek an G M .M al 1, 25 (M Pa)

(45)

commit to user

34

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,5 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,75 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1 y = 1.0309x R² = 0.8928 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ku at T ek an G M .M al 1, 5 (M Pa)

Kuat Tekan GM.Mal 1 (MPa)

y = 0.3672x R² = 0.9382 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ku at T ek an G M .M al 1, 75 (M Pa)

(46)

commit to user

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 2 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1

Gambar 4.2. sampai dengan Gambar 4.5. menunjukkan bahwa jika kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali 1 dianggap 100 %, maka kuat

tekan fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali 1,25 lebih dari 100 %. Kenaikan kuat tekannya mencapai 21,5 %. Pada modulus alkali 1,5 kuat tekannya naik 3 % bila dibandingkan dengan modulus alkali 1. Sedangkan pada modulus alkali 1,75 dan 2 justru kuat tekannya turun masing-masing sebesar 63,3 % dan 69,5 %.

Kemudian dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu mencari hubungan rasio kuat tekan variasi modulus alkali dan modulus alkali 1 dengan menggunakan nilai m dari persamaan y = mx pada tahap 1, dimana m merupakan nilai rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap modulus alkali 1, sehingga didapatkan persamaan regresi. Persamaan regresi itulah yang nantinya digunakan untuk memprediksi pengaruh peningkatan variasi modulus alkali terhadap nilai kuat tekan benda uji.

y = 0.3054x R² = 0.9679 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ku at T ek an G M .M al 2 (M Pa)

(47)

commit to user

36

Tabel 4.7. Rasio Kuat Tekan Variasi Modulus Alkali Terhadap Kuat Tekan Modulus Alkali 1

Modulus Alkali

Persamaan Regresi y = mx

Rasio Kuat Tekan (m) m (%) ∆ m (%) 1 y = x 1 100 0 1.25 y = 1,215x 1,215 121,5 21,5 1.5 y = 1,030x 1,030 103 3 1.75 y = 0,367x 0,367 36,7 -63,3 2 y = 0,305x 0,305 30,5 -69,5

Data pada Tabel 4.7. dibuat grafik hubungan antara modulus alkali dan persen rasio kuat tekan. Dari grafik hubungan itu didapatkan persamaan regresi yang dapat digunakan untuk memprediksi pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap nilai kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar. Hasil prediksi tersebut ditampilkan dalam Gambar 4.6. berikut ini:

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Modulus Alkali dan Persen Rasio Kuat Tekan

Dari Gambar 4.6. dapat dilihat bahwa dari modulus alkali 1 sampai dengan modulus alkali 1.25, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus alkali 1 meningkat. Namun pada modulus alkali yang lebih besar, yaitu modulus alkali 1.5, 1.75, dan 2, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus alkali 1 turun secara signifikan. Kuat tekan optimum

y = -117.94x2_{+ 264.31x - 38.009} R² = 0.8286 0 25 50 75 100 125 150 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 m (% ) Modulus alkali

(48)

commit to user

diperoleh pada modulus alkali 1,25. Ketika modulus alkali diturunkan atau dinaikkan, kuat tekannya justru menurun.

4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Kadar Aktivator

Hasil pengujian kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan variasi kadar aktivator pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari, berturut-turut dapat dilihat dalam Tabel 4.8. sampai dengan Tabel 4.11. berikut ini:

Tabel 4.8. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator pada Umur 7 Hari

Kode

Luas Permukaan (mm2) Kuat Tekan kgf MPa Rata-rata GM.KA 43 % 1 2500 3270 13.08 10.45 2 2440 9.76 3 2130 8.52 GM.KA 49 % 1 2500 6600 26.40 26.29 2 7300 29.20 3 5820 23.28 GM.KA 55 % 1 2500 4750 19.00 17.00 2 3640 14.56 3 4360 17.44 GM.KA 61 % 1 2500 3860 15.44 17.52 2 4540 18.16 3 4740 18.96 GM.KA 67 % 1 2500 4540 18.16 19.20 2 5200 20.80 3 4660 18.64

(49)

commit to user

38

Kode