BETON GEOPOLIMER NON-PASIR UNTUK BUIS BETON
Pratikto1 dan Indah Puspita Sari
Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Jakarta, Jln. Prof. Dr. G. A. Siwabessy, Kampus Baru UI Depok 16425, Telp. 0217863532
Email: 1pratikto@ymail.com
Abstract
Geopolymer concrete is concrete with a binder solution that does not need cement, but the use of fly ash as an adhesive for the content of silica and alumina very high. Fly Ash was activated with an alkaline solution such as Sodium Hydroxide and Sodium Silicate as catalyst. This research aims to make geopolymer concrete-buis with out sand that to be used as a water catchment form. This concrete is the variation of the concentration of NaOH used in the ratio Na2SiO3 / NaOH for 2 while the ratio of activator / fly ash is 0.3 and 2% superplasticizer content. Compaction method used with stabbing for treatment at a temperature of space left without special treatment until the age of testing as the reference point. For the characteristics of geopolymer concrete is analyzed from the results of the test specimen of compressive strength, tensile strength and flexural strength.
Reduced chance of rain water infiltrating into the soil and water control, to cope with flooding and drought are through infiltration wells which is one of the environmentally friendly drainage system by increasing infiltration of rainwater into the soil and reduce runoff to cause flooding. Buis concrete without cement and without sand will be a good and economical solution
Keywords: Geopolymer concrete, Fly ash, superplasticizer ,water catchment
Abstrak
Beton geopolymer adalah beton dengan larutan bahan pengikat yang tidak menggunakan semen, tetapi menggunakan fly ash sebagai perekat karena kandungan silika dan aluminanya sangat tinggi.Fly Ash yang digunakan diaktifkan dengan larutan alkali berupa Sodium Hidroksida dan Sodium Silikat sebagai katalisatornya.Penelitian ini bertujuan untuk membuat buis beton geopolimer non pasir untuk digunakan sebagai sumur resapan air.Beton ini dengan variasi konsentrasi NaOH yang digunakan pada rasio Na2SiO3/NaOH sebesar 2 sedangkan rasio activator /fly ash adalah 0,3 dan kadar superplasticizer 2%. Metode pemadatan dengan penusukan dan untuk perawatan dibiarkan disuhu ruang tanpa perlakuan khusus sampai umur pengujian (refensi).Untuk karakteristik beton geopolimer ini dianalisa dari hasil benda uji terhadap kuat tekan, kuat tarik dan kuat lentur.Berkurangnya kesempatan air hujan berinfiltrasi ke dalam tanah dan pengendalian air, untuk mengatasi genangan dan kekeringan adalah melalui sumur resapan yang merupakan salah satu sistem drainase berwawasan lingkungan dengan memperbesar resapan air hujan ke dalam tanah dan memperkecil aliran permukaan sebagai penyebab banjir. Buis beton tanpa semen dan tanpa pasir akan merupakan solusi yang baik dan ekonomis.
Kata Kunci: Beton geopolimer non pasir, Fly ash, superplasticizer , sumur resapan air
PENDAHULUAN
Menurut para ahli penurunan muka air tanah di kota Jakarta mencapai 0,5-12 cm per tahun, sedangkan kenaikan air laut sekitar 0,9 cm per tahun. Diperkirakan bahwa kota Jakarta akan tenggelam dalam waktu 50 tahun ke depan. Kondisi tersebut juga diperkirakan akan terjadi di kota-kota lainnya di Indonesia. Selama ini, di Jakarta hampir 85% air hujan menjadi limpasan dan kurang dari 10% yangmasuk terserap kedalam tanah dan
hujan yang curah hujannya 1000 mm akan ada 750.000 kubik air hujan yang tidak dapat meresap ke dalam tanah. Jumlah sekian akan berkumpul dengan aliran permukaan dari kawasan lain pada lahan yang rendah sehingga dapat mengakibatkan banjir. Maka sebuah kawasan yang jumlah rumahnya 1000 buah, jika masing-masing penghuni membuat sumur resapan dengan volume 2 kubik berarti dapat mengurangi aliran permukaan sebesar 2.000 kubik air. Secara prinsip sumur resapan ini dapat mengatasi kebutuhan air atau mencegah banjir di lokasi perkotaan.Sumur resapan merupakan lubang untuk memasukan air kedalam tanah.Sumur resapan digali dengan kedalaman di atas muka air tanah atau lebih dengan kondisi terisi media penyerap air.Dengan penelitian ini penulis berharap dapat memberikan inovasi sebagai upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi banjir.Keberhasilan penelitian ini diharapkan bisa menambah wawasan masyarakat mengenai sumur resapan dengan mengaplikasikan beton geopolimer non-pasir. Dengan mengguna-kan buis beton tanpa semen dan tanpa pasir dapat berfungsi sebagai konstruksi sumur resapan dengan biaya yang dapat bersaing.Permasalahan dalam penelitian ini adalah molaritas berapa pada beton geopolimer non pasir dan bagaimana pemanfaatan beton geopolimer non pasir untuk buis beton.Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah mendapatkan angka molaritas yang optimum untuk menghasilkan workabilitas pada beton geopolimer, memanfaatkan beton geopolimer non pasir pada buis beton. Beton adalah material yang terbentuk dari semen kerikil dan pasir yang disatukan dengan air. Beton tanpa semen mulai diperkenalkan Davidovits pada tahun 1979, yaitu beton yang menggunakan bahan pengikat yang dihasilkan dari reaksi polimer larutan alkali dengan silica dan alumunium yang terkandung dalam material seperti fly ash, blast furnace slag, metakolin atau abu
sekam padi disebut sebagai beton geopolimer[1]. Beton tanpa pasir (No Fines Concrete), merupakan suatu bentuk sederhana dari beton ringan yang dalam pembuatannya tidak mengunakan agregat halus.Tidak adanya agregat halus dalam campuran menghasilkan beton berpori sehingga beratnyaberkurang [2].Beton tanpa semen dan tanpa pasir adalah beton tanpa agregat halus dengan bahan pengikat yang sepenuhnya tidak menggunakan semen, tetapi menggunakan fly ash sebagai pengganti semen. Material ini merupakan limbah batu bara dan mempunyai kandungan silica dan aluminanya sangat tinggi. Fly-Ash yang diaktifkan dengan larutan alkali berupa Sodium Hiroksida (NaOH) dan Sodium Silikat (Na2SiO3) sebagai katalisatornya. Kombinasi ini akan digunakan sebagai material untuk membuat konstruksi resapan dengan bantuk silinder.Pada proses geopolomerisasi larutan alkaline yang sering digunakan merupakan kombinasi sodium hiroksida (NaOH) atau potassium hiroksida (KOH) dan sodium silikat (K2SiO3). Jenis larutan alkali berperan penting dalam proses polimerisasi. Reaksi lebih cepat terjadi jika mengandung silikat dibanding hiroksida.Adapun larutan NaOH memberikan reaksi yang lebih baik dibanding larutan KOH. Penggunaan bahan sodium (Na) yaitu sodium hiroksida atau sodium silikat akan lebih murah sehingga biaya dapat ditekan dan teknologi yang digunakanlebih feasible [3].
tanah. Kedalaman muka air (water table) tanah minimum 1,5 m pada musim hujan. Struktur tanah harus mempunyai permeabilitas tanah (kemampuan tanah menyerap air) lebih besar atau sama dengan 2,0 cm/jam artinya, genangan air setinggi 2 cm akan terserap habis dalam 1 jam.
METODE PENELITIAN
Tahapan penelitian dibagi menjadi empat bagian utama yairu persiapan dan pengujian bahan, penyusunan rancangan campuran, pembuatan dan pemeriksaan benda uji, serta pembahasan dan analisa hasil pengujian.Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen, yaitu dengan tidak menggunakan pasir pada campuran beton geopolimer.Persiapan untuk membuat larutan geopolimer di sajikan pada gambar 2.Dalam SNI 03-2847-2002, agregat didefinisikan sebagai material granular, misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku pijar, yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton. Bahan pengikat dalam campuran beton geopolimer terdiri dari fly ash mempunyai ukuran sangat halus dan sangat baik untuk mengisi rongga yang terdapat dalam beton. Fly ash memiliki sifat pozzolan dengan kandungan silikat dan aluminat yang tinggi sehingga dapat beraksi dengan air dan kapur padam, dan dapat berubah menjadi massa padat yang tidak larut dalam air [2]. Komposisinya tergantung dari tipe batu bara. 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[4]. Komposisi dari fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO2), alumunium (Al2O3), besi (Fe2O3) dan kalsium (CaO), serta magnesium, potassium, sodium, titanium, sulfur, dalam jumlah yang kecil.
Sifat Fisik dan Mekanis pada agregat dapat dibagi menjadi beberapa macam,
diantaranya adalah: Bentuk, Berat Jenis dan Penyerapan Air atau susunan butiran serta kekuatan, berat isi dan kadar air. Tidak digunakannya pasir dan gradasi agregat kasar yang seragam antara 9,5 mm – 12 mm akan menjadikan beton ini porous agar supaya dapat ditembus oleh air.
Penelitian ini menggunakan bahan-bahan seperti:Agregat Kasar yang lolos ayakan ukuran 12,5 mm dan tertahan 9,5 mm ; Fly Ash ; NaOH ; Na2SiO3 dan H2O. Komposisi beton non-pasirmenggunakan perbandingan volume yaitu, 1 pasta : 4 agregat kasar. Perbandingan pasta geopolimer 0,3 NaOH : dan 0,7 fly ash dari berat total pasta geopolimer dalam 1 m3 beton normal, metode trial mix dengan konsentrasi NaOH 8M, 11M, dan 14M untuk mendapatkan larutan yang optimum.
Gambar 2. Larutan Geopolimer
Adapun langkah pembuatan buis beton tanpa semen tanpa pasir:
1. Mix design sesuai molaritas yang
direncanakan.
2. memasukkan agregat kasar dan fly
ash sesuai dengan mix design.
3. Memasukan larutan geopolimer ± 8
menit.
4. Slump test dan membuat benda uji
silinder.
5. Pembuatan buis beton
6. Pelepasan cetakan buis beton 7. Perawatan benda uji dan buis beton
8. Pembuatan konstruksi Resapan Air
Hasil Mix Design Buis Beton Geopolimer Non Pasir dengan Molaritas 11M : (NaOH)2 (kg) 4.739; Na2SiO3 (kg) 9.478 ; Air (kg) 8.831 ; Fly Ash (kg) 53.779 ; Agregat Kasar (kg) 230.480.
Untuk proses pembuatan buis beton, cetakan yang terbuat dari plat baja dilapisi oleh lembaran plastik dan ini yang berbeda dengan beton normal biasa. Halini akan mempermudah pembukaan cetakan plat baja agar supaya beton geopolimer tidak menempel pada dinding cetakan. Adapun tenggang waktu yang dibutuhkan sekitar 2 jam untuk melepaskan cetakan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum merencanakan komposisi beton geopolimer, dibuat serangkaian test sifit fisis dari bahan pembentuk beton.Berat jenis 2,899
penyerapan air dengan nilai rata-rata 6.767%
kadar air rata-rata sebesar 1.411% berat jenis fly ash rata-rata sebesar 2.469 Komposisi beton untuk :
8M, 11M, 14M
Kuat tekan yang dihasilkan dari ketiga variasi ini diantara 8 MPa dengan slump yang berkisar antara 18 – 22 mm. Kemudahan pengerjaan dan jumlah larutan geopolimer yang terbentuk merupakan faktor untuk menentukan nilai molaritas yang dipilih yaitu 11Molar.
Sifat mekanik yang lain mengikuti kekuatan tekan beton sehingga factor utama yang dominan adalah kuat tekan. Bila kuat tekan bertambah maka kuat Tarik juga bertambah dan sebaliknya.(Gambar 4)
Proses pembuatan buis beton dimukai dari pengadukan, pengecoran dan pembukaan cetakan seperti pada gambar 5.
Setelah buis beton berumur 28 hari di tanam untuk digunakan sebagai bangunan resapan air.Buis beton ini merupakan struktur yang porous dan ditempatkan dibawah buis yang kedap air seperti pada gambar 6. Uji sederhana dari bangunan resapan air ini menghasilkan bahwa pada ketinggian 1 meter penuh berisi air , akan terserap tanah dan habis setelah 2 jam dengan bagian bawah terlapisi oleh lembar plastik. Hasil selengkapnya dari penggunaan buis beton ini akan kami lanjutkan pada penelitian berikutnya.
KESIMPULAN
Dari hasil kekuatan tekan beton geopolimer non pasir dapat disimpulkan :
1. Buis beton tanpa semen
non-pasir menghasilkan beton berpori yang dapat ditembus oleh air. Beton dengan kekutan tekan 8 Mpa non-struktural adalah campuran dari (Kg): 29,07 NaOH , 58,14 Na2SiO3, 51,54 H2O, 323,75 Fly Ash, 1387,5
Kerikil , NaOH 11M, dengan rasionya Na2SiO3
/NaOH sebesar 2, rasio aktivator/fly a sh sebesar 0,3 Rasiofly ash /agregat k asar 1 : 4.Metode perawatan digunaka n udara terbuka selama 2h hari. 2. Dimensi Buis beton : diameter 80 cm
, tebal 8 cm dan tinggi 50 cm
DAFTAR PUSTAKA
[1] Davidovits, J., 2002, 30 Year of
Successes and Failures in Geopolimer Applications, Market Trends and Potentials Brakthroughs, Geopolimer 2002 conference, October 28-29, Melbourne, Australia.
[2] Tjokrodimuljo, K., 2007, Teknologi
Beton, Biro Penerbit Teknik Sipil KMTS FT UGM, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
[3] Hardjito, D., dan Rangan, B.V.,
2005, Development and Properties of Low Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concrete, Research Report GC 1, Curtin University of Tecnology, Pearth, Australia.
[4] Hardjito, D., 2005, Studies of Fly
Gambar 3.Pengadukan , slump test dan uji tekan
Gambar 3.Pengadukan , slump test dan uji tekan
Gambar 4. Kuat tekan
Gambar 5. Pembuatan buis beton
