4
Universitas Kristen Petra
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Fly ash
Fly ash merupakan limbah hasil pembakaran batu bara yang terbawa
bersama gas buang. Komponen utama dari fly ash berupa silikon dioksida (SiO2),
kalsium oksida (CaO), alumunium oksida (Al2O3), dan ferioksida (Fe2O3).
Komponen fly ash bervariasi tergantung dari batu bara yang dibakar (Madhavi, Swamy Raju, & Mathur, 2014). Fly ash bersifat pozzolan, sehingga dapat digunakan sebagai bahan tambahan pada saat pembuatan semen dan juga bisa digunakan sebagai bahan pengganti semen (Maryoto, 2008).
ASTM C 618 mengklasifikasikan fly ash menjadi 3 tipe, yaitu tipe F, tipe C dan tipe N, namun yang umum digunakan adalah tipe C dan tipe F. Fly ash tipe F bersifat pozzolan, sedangkan fly ash tipe C selain bersifat pozzolan, juga mempunyai beberapa karakterisitik yang menyerupai semen. Fly ash tipe F mengandung kadar CaO lebih kecil dari 10% sedangkan fly ash tipe C mengandung kadar CaO lebih besar dari 10%. ASTM C 618 juga membatasi besar LOI (lost on ignition) pada fly ash, di mana semakin kecil nilai LOI maka
fly ash tersebut akan semakin baik kualitasnya (ASTM, 2015) (Antoni, Satrya, &
Hardjito, 2015).
Penggunaan fly ash pada beton segar akan meningkatkan workability, dikarenakan dapat mengurangi kebutuhan air dan memudahkan proses pengadukannya. Penggunaan fly ash pada beton keras akan memberikan kontribusi peningkatan kuat tekan beton, khususnya pada umur setelah 52 hari, meningkatkan durabilitas beton, meningkatkan kepadatan (density) beton, dapat mengurangi terjadinya bleeding dan segregasi pada beton segar, dan mengurangi terjadinya penyusutan beton (Nugraha & Antoni, 2004). Menurut A.M. Neville, pada beton yang menggunakan fly ash kuat tekan beton akan naik ketika nilai pH beton telah mencapai 13,2 atau dapat dikatakan dalam keadaan basa (Neville, 2011).
5
Universitas Kristen Petra
2.2 Perkembangan Dalam Penggunaan Fly Ash
Pada zaman sekarang, fly ash tidak hanya digunakan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan beton. Penggunaan fly ash berkembang menjadi “High Volume Fly Ash Concrete” (HVFAC), dimana penggunaan fly ash dapat mencapai 70% (Lisantono et al., 2017). Tidak hanya terhadap beton, penilitian
High Volume Fly Ash terhadap mortar juga telah dilakukan oleh Agus Maryoto
(Maryoto, 2008).
Pada penelitian yang pernah di lakukan di Montana State University, penggunaan High Calcium Fly Ash ternyata dapat mempercepat setting time. Sehingga untuk memperlambat setting time, ditambahkan boraks pada campuran semen (Berry, Cross, & Stephens, 2009).
2.3. Kalsium Oksida dan Kalsium Hidroksida
Kalsium Oksida (CaO) berwujud kristal putih, yang didapatkan dengan cara memanaskan batu kapur, koral, cangkang kerang, atau kapur dengan suhu 500 – 600°C untuk menghilangkan kandungan karbon dioksida yang ada. Secara sederhana, perumusannya adalah sebagai berikut:
CaCO3500 – 600°C (solid) → CaO (solid) + CO2 (gas)
Sedangkan kalisum oksida yang direaksikan dengan air akan menjadi kalsium hidroksida, perumusannya adalah sebagai berikut:
CaO (solid) + H2O (liquid) → Ca(OH)2 (solid)
Produksi kalsium oksida dari batu kapur merupakan produk kimia buatan manusia yang paling pertama. Sejak dahulu, batu kapur sudah banyak digunakan karena kemampuannya untuk bereaksi dengan pasir dan air yang menghasilkan mortar, di mana mortar tersebut digunakan untuk menyatukan batu bata dan batu (Shakhasiri, 2000).
6
Universitas Kristen Petra
2.4. Superplasticizer
Superplasticizer merupakan salah satu bahan tambahan atau admixture
dalam pembuatan beton. Di dalam bahan ini terdapat asam sulfonat yang menghilangkan gaya partikel- partikel semen dan membuatnya lebih menyebar. Bahan ini juga melepaskan partikel air yang terikat dalam kelompok partikel semen sehingga menghasilkan gaya ikat partikel air dan semen yang lebih kuat.
Menurut ASTM C 494, admixture adalah bahan tambah cairan kimia yang ditambahkan untuk mengendalikan waktu pengerasan, mereduksi kebutuhan air, menambah kemudahan pengerjaan beton, meningkatkan slump dan sebagainya (ASTM, 2016). Ada beberapa jenis admixture, yaitu water-reducing agents,
superplasticizer, air-entraining agents, dan concrete damp proofers (Rixom &
Mailvaganam, 1999).
Bahan superplasticizer digunakan untuk meningkatkan flowability sekaligus workability dari campuran beton tanpa harus mengubah water content dari campuran beton. Hal ini sangat menguntungkan karena kita dapat memiliki beton mutu tinggi (w/c yang rendah) tanpa harus mengorbankan workabilitynya (Ramachandran, 1995).
Dalam penggunaannya, superplasticizer harus disertai dengan dosis yang tepat. Dalam kadar tertentu justru superplasticizer malah mengakibatkan kekuatan beton makin menurun (Tjaronge, Djamaluddin, Lemba, & Kalesaran, 2003).
2.5. Penelitian yang Pernah dilakukan
2.5.1. Peningkatan Kekuatan Tekan Mortar 100% Fly Ash dengan Penambahan Kalsium
Penelitian yang dilakukan oleh Handoyo & Sutanto (2016), bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tekan mortar 100% fly ash dengan menambahkan senyawa kalsium, yaitu menggunakan kalsium oksida (CaO) dan kalsium hidroksida (Ca(OH)2). Benda uji yang digunakan berukuran 5x5x5 cm. Pada
penelitian ini, digunakan kombinasi CaO dan Ca(OH)2, masing-masing sebesar
0%; 3%; 5%; 7,5%; dan 10% sebagai pengganti fly ash. Untuk mortar dengan variasi CaO dan Ca(OH)2 sebesar 7,5% dan 10% juga ditambahkan boraks
7
Universitas Kristen Petra
flash setting yang terjadi akibat penggunaan fly ash. Untuk setiap mix design
dibuat tiga sampel dan diuji kuat tekan pada umur beton 7, 14, dan 28 hari dan hasilnya dirata-rata. SP juga ditambahkan ke adonan sesuai kebutuhan masing-masing mix design. Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe C yang diambil dari PLTU Paiton, Probolinggo.
Hasilnya adalah penambahan CaO dan Ca(OH)2 dapat mempercepat setting time, dan CaO juga dapat lebih mempercepat setting time dibandingkan
dengan Ca(OH)2. Sebagai contoh, Gambar 2.1 menampilkan perbandingan setting time campuran fly ash dengan kandungan CaO dan Ca(OH)2 sebanyak 10%.
Sedangkan untuk kuat tekan, CaO lebih banyak berperan meningkatkan kekuatan tekan untuk variasi sebanyak 3% dan 5% dan Ca(OH)2 lebih banyak
meningkatkan kekuatan tekan untuk variasi 7.5% dan 10%. Perbandingan kuat tekan untuk variasi CaO dan Ca(OH)2 sebanyak 10% dapat dilihat pada Gambar
2.2.
Gambar 2.1. Pengaruh 10% Kalsium Oksida dan Kalsium Hidroksida Terhadap
Setting Time (Sumber: Handoyo & Sutanto, 2016) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 N ee d le P en et ra ti o n ( m m ) Waktu (menit)
Initial Setting
CH10B1 C0 C10B0,8 CH10B0,8 C10B1 C10B1,2 CH10B1,28
Universitas Kristen Petra Gambar 2.2. Pengaruh 10% Kalsium Oksida dan Kalsium Hidroksida Terhadap
Kuat Tekan (Sumber: Handoyo & Sutanto, 2016)
2.5.2. Pengaruh w/FA dan Penambahan Kalsium Terhadap Kekuatan Tekan Pasta 100% Fly Ash
Sirapanji & Hadinata (2017) meneliti pengaruh w/FA dan penambahan CaO terhadap kekuatan tekan pasta 100% fly ash. Penelitian ini menggunakan benda uji berukuran 5x5x5 cm. w/FA yang digunakan sebanyak 0,11 sampai 0,29 dengan interval 0,03. Substitusi CaO yang digunakan adalah 0%, 5%, dan 10% dari berat total fly ash. Untuk setiap mix design dibuat enam sampel yang diuji tekan pada umur beton 7 hari dan 28 hari, di mana tiga sampel diuji pada umur beton tujuh hari dan tiga sampel diuji pada umur beton 28 hari dan kemudian diambil rata-rata hasil anaslisanya.
Hasilnya adalah penurunan w/FA sangat berpengaruh terhadap bertambahnya berat satuan dan kekuatan tekan pasta. Umumnya semakin bertambah berat satuan, maka kekuatan tekan pasta semakin bertambah. Namun setelah dicoba dengan w/FA 0,08 ternyata kuat tekannya lebih lemah daripada pasta dengan w/FA 0,11. Sehingga dapat disimpulkan bahwa peningkatan kekuatan dengan menurunkan w/FA juga memiliki batas. Hasil dari penelitian ini, dapat dilihat pada Gambar 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, dan 2.9.
9
Universitas Kristen Petra Gambar 2.3. Pengaruh w/FA Terhadap Kuat Tekan Pasta Tanpa Kalsium
(Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
Gambar 2.4. Pengaruh w/FA Terhadap Berat Satuan Pasta Tanpa Kalsium (Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
10 20 30 40 50 60 70 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 K u at Tek an (M P a) w/FA 7 Hari 28 Hari 2 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 B e rat Satu an (gr /c m 3) w/FA
10
Universitas Kristen Petra Gambar 2.5. Pengaruh Berat Satuan Terhadap Kuat Tekan Pasta Tanpa Kalsium
(Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
Untuk substitusi kalsium sebesar 5% ternyata menyebabkan kerusakan pada beton bahkan setelah CaO diganti dengan Ca(OH)2 (Gambar 2.6 dan 2.7),
namun untuk substitusi kalsium sebesar 10% tidak menyebabkan kerusakan. Kekuatan tekan dan berat satuan dari sampel dengan substitusi kalsium sebesar 10% lebih kecil jika dibandingkan dengan sampel tanpa kalsium.
Gambar 2.6. Kerusakan Sampel dengan Substitusi Kalsium 5% (Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 K u at Tek an (M P a) Berat Satuan(gr/cm3) 7 Hari 28 Hari
11
Universitas Kristen Petra Gambar 2.7. Kerusakan Sampel dengan Substitusi Ca(OH)2
(Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
Gambar 2.8. Perbandingan Kuat Tekan Sampel Tanpa Substitusi Kalsium dan Sampel dengan Substitusi Kalsium 10% dengan Umur 7 Hari
(Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
0 10 20 30 40 50 60 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 K u at Tek an 7 H ar i (M Pa) w/FAC C0 C10
12
Universitas Kristen Petra Gambar 2.9. Perbandingan Kuat Tekan Sampel Tanpa Substitusi Kalsium dan
Sampel dengan Substitusi Kalsium 10% dengan Umur 28 Hari (Sumber: Sirapanji & Hadinata, 2017)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 K u at Tek an 28 H ar i (M Pa) w/FAC C0 C10
