3. RANCANGAN PENELITIAN

(1)

13

Universitas Kristen Petra

3. RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Kerangka Penelitian

Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menganalisa efisiensi penggunaan fly ash sebanyak 100% sebagai pengganti semen sepenuhnya disertai dengan menambahkan CaO, Ca(OH)2 dan superplasticizer dengan variasi water/fly ash ratio dalam mix design. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh penambahan kalsium oksida dan kalsium hidroksida yang beragam, metode pemberian kalsium yang paling sesuai, serta menentukan w/FA terendah yang dapat dilakukan pada campuran pasta 100% fly ash dengan penambahan kalsium oksida dan kalsium hidroksida yang beragam. Sampel dari penelitian ini diuji terhadap kuat tekan, kuat tarik, setting time, berat satuan, uji flow table, dan Scanning Electron Microscopy (SEM).

3.2. Material yang Digunakan

Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe C yang berasal dari PLTU Paiton, Probolinggo. Pada fly ash ini dilakukan uji XRF untuk mengukur kadar CaO yang ada pada fly ash. Pengujian XRF dilakukan oleh PT.Sucofindo dengan metode tes ASTM D 4326 – 13. Kadar CaO yang tinggi pada fly ash diharapkan dapat menggantikan penggunaan semen sebanyak 100% dalam pembuatan beton.

Air yang digunakan pada penelitian ini adalah air suling. Kalsium oksida yang digunakan dalam penelitian berasal dari batu gamping yang telah dibakar dan kemudian ditumbuk. Superplasticizer yang digunakan adalah polycarboxylate dengan merek dagang ViscoCrete®-1003 dari Sika. Dalam penelitian ini juga dilakukan pembuatan sampel kontrol mortar 100% fly ash. Pasir yang digunakan adalah pasir Lumajang.

(2)

14

3.3. Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain alat penumbuk kalsium, mixer, bekisting 5x5x5 cm dan briquette mould, vibrator, universal testing machine, thermocouple, mesin uji tarik, dan papan flow. Universal testing machine digunakan untuk menguji kekuatan tekan pada sampel pasta.

Thermocouple digunakan untuk mengukur suhu campuran pasta setelah dicampur.

3.4. Mix Design

Setiap komposisi campuran diperuntukkan untuk uji kuat tekan dan kuat tarik, setting time, berat satuan dan uji flow table. Penambahan SP ke dalam campuran bertujuan agar campuran menjadi workable sehingga campuran dapat diaduk.

Tabel 3.1 menunjukkan mix design yang digunakan pada penelitian ini.

Pada penelitian ini, kadar kalsium di dalam campuran yang digunakan adalah 5%, dan 10% terhadap berat fly ash untuk metode A dan B, sedangkan w/c dan w/FA ratio yang digunakan adalah 0,14 sampai dengan 0,29 dengan interval 0,03.

Kombinasi K merupakan kontrol pasta 100% semen PPC. Kombinasi F merupakan kontrol pasta 100% fly ash tipe C. Sedangkan kombinasi A dan B merupakan pasta 100% fly ash dengan metode penambahan kalsium A dan B.

Dalam penelitian ini juga dilakukan pembuatan sampel pasta 100% fly ash dengan usia fly ash 1 dan 2 bulan, serta dilakukan juga pembuatan sampel mortar.

Tabel 3.1. Mix Design

Kombinasi Semen/FA (gr)

Pasir (gr)

Kalsium (gr)

w/c atau w/FA

Air (gr)

SP (%) K1

4000 0 0

0,29 1160 0

K2 0,26 1040 0

K3 0,23 920 0,5

K4 0,20 800 0,75

K5 0,17 680 1,5

F1

4000 0 0

0,29 1160 0

F2 0,26 1040 0

F3 0,23 920 0

F4 0,20 800 0

F5 0,17 680 0

F6 0,14 560 0,15

(3)

15

Kombinasi Semen/FA (gr)

Pasir (gr)

Kalsium (gr)

w/c atau w/FA

Air (gr)

SP (%) A1

4000 0 200

0,29 1160 0

A2 0,26 1040 0

A3 0,23 920 0,15

A4 0,20 800 0,15

A5 0,17 680 0,75

A6 0,14 560 1,5

A7

4000 0 400

0,29 1160 0,2

A8 0,26 1040 0,2

A9 0,23 920 1

A10 0,20 800 1,3

A11 0,17 680 3

A12 0,14 560 3

B1

4000 0

200

0,29 1160 0

B2 0,23 920 0

B3 0,17 680 0

B4

400

0,29 1160 0

B5 0,23 920 0

B6 0,17 680 0.1

F4-1

2000 0 0 0,20 400 0

F4-2 0,20 400 0

A10-M 1000 2000 100 0,20 140 1,7

3.5. Langkah Pembuatan Pasta dan Mortar 100 % Fly ash

Setiap komposisi pasta 100% fly ash dengan variasi w/FA menggunakan metode mixing pada umumnya. Yang berbeda hanyalah pada metode dalam penambahan kalsium, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan 3.2.

11

Gambar 3.1. Pencampuran CaO pada Komposisi Pasta 100 % Fly Ash (Metode A) Fly Ash + 70%Air +Superplasticizer

dicampur hingga merata

CaO+ 30%Air dicampur hingga merata

Campuran Pasta 100% Fly Ash

CaO dan 30% air dicampurkan kedalam campuran fly ash, 70% air dan SP

(4)

16

Gambar 3.2. Pencampuran CaO pada Komposisi Pasta 100 % Fly Ash (Metode B)

Setelah pasta 100% fly ash telah tercampur rata, maka dilakukan pengujian flow table. Selanjutnya, pasta 100 % fly ash dimasukkan ke dalam bekisting hingga penuh, kemudian digetarkan selama 1 menit dengan menggunakan vibrator. Setelah digetarkan, pasta 100% fly ash dalam bekisting mengalami penurunan sehingga perlu dilakukan penambahan pasta hingga bekisting terisi penuh. Untuk itu, bekisting harus digetarkan kembali. Kemudian permukaan atas bekisting diratakan dengan menggunakan capi yang berukuran besar, sehingga perataan permukaan bekisting bisa lebih mudah.

Komposisi pasta 100% fly ash yang telah dicetak ke dalam bekisting didiamkan selama 1 hari. Setelah itu bekisting dilepas dan dilakukan curing dengan cara memasukkan sampel ke dalam plastik zipper. Selanjutnya, sampel yang sudah mengeras diuji tekan pada umur pasta 7, 28 hari dan 56 hari, dan diuji tarik pada umur pasta 28 hari.

3.6. Pengujian Flow Table

Pasta segar 100 % fly ash dituangkan ke dalam cone di atas papan flow hingga penuh. Cone diangkat secara perlahan dan kemudian diameter dari flow campuran tersebut diukur dengan menggunakan penggaris. Jika flow campuran tidak berbentuk lingkaran maka diameter arah vertical dan horizontalnya diukur dan kemudian dirata-rata.

Fly ash + CaO dicampur hingga merata

dicampur hingga merata

Air + Superplasticizer

Campuran Pasta 100% Fly Ash

Air dan SP dicampurkan kedalam campuran fly ash dan CaO

(5)

17

3.7. Pengujian Setting Time

Pengujian setting time bertujuan untuk menentukan initial setting time dan final setting time. Pada penelitian ini, setting time ditentukan dari suhu campuran.

Pengujian ini menggunakan thermocouple yang berfungsi untuk mengukur suhu dari campuran pasta.. Dalam pengujian ini, campuran dimasukkan dalam sebuah wadah yang kemudian dihubungkan ke thermocouple melalui kabel. Kemudian, thermocouple diatur untuk mengukur evolusi suhu dari campuran tersebut dengan interval pencatatan suhu setiap satu menit selama satu hari.

Waktu yang diperlukan campuran untuk mencapai suhu puncaknya bisa didapat dari thermocouple dan waktu tersebut dihitung sejak pencampuran fly ash dan air dilakukan. Cara untuk menentukan initial setting time dan final setting time tertera di dalam ASTM C 1679. Initial setting time ditentukan oleh waktu yang diperlukan campuran pasta untuk mencapai setengah dari suhu puncaknya, sedangkan final setting time ditentukan oleh waktu yang diperlukan campuran pasta untuk mencapai suhu puncaknya (ASTM, 2014). Contoh thermocouple dapat dilihat pada Gambar 3.3.

3.8. Pengujian Berat Satuan

Sebelum dilakukan pengujian berat satuan, benda uji dikeluarkan dari wadah curing plastik zipper. Pengujian berat satuan dilakukan pada setiap mix design. Berat satuan benda uji adalah perbandingan berat dan volume dari benda uji tersebut. Untuk menentukan volume benda uji yang nyata maka dilakukan pengukuran dengan cara membuat benda uji melayang di dalam suatu wadah yang berisi air, kemudian ditimbang beratnya.

3.9. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik

Pengujian kuat tekan dan kuat tarik yang bertujuan untuk mengetahui kuat tekan dan tarik dari sampel yang akan diuji. Pada penelitian ini, sembilan sampel benda uji yang berukuran masing-masing 5x5x5 cm dibuat untuk uji kuat tekan, tiga sampel benda uji berbentuk briquette dibuat untuk uji kuat tarik. Uji tarik dilakukan berdasarkan ASTM C190 sedangkan uji tekan dilakukan berdasarkan SNI 03-1974-1990. Tiga sampel diuji tekan pada umur pasta 7 hari, tiga sampel

(6)

18

diuji tekan pada umur pasta 28 hari, dan tiga sampel lainnya diuji tekan pada umur pasta 56 hari. Tiga sampel uji berbentuk briquette diuji kuat tarik pada umur pasta 28 hari.

Gambar 3.3. Thermocouple

Gambar 3.4. Mesin Uji Tarik