Pemanfaatan Fly Ash (Abu Terbang) Batubara untuk Pembuatan Semen Portland Pozzolan

“NIK,

Volume

_IX,

No.

_1,

_April

_2010,

1-6

Pemanfaatan

Fly

Ash

_(Abu

_Terbang)

Batubara

untuk

Pembuatan

Semen

Portland

Pozzolan

Ate Romli

Jurusan Teknik

Kimia

Fakultas Teknik

-Universitas

Jenderal Achmad Yani

Abstrak.

_Fly

ash

_{(abu terbang)}

batubara

_biasanya

masih

_mengandung

komponen-komponen/senyawa

dianataranya

terdiri dari

_SiO,,

_{Al,O,, Fe,O,,}

CaO dan

_sebagian

kecilnya

adalah unsur-unsur

_seperti

Na,O, MgO

dan

_K.O

serta

_pengotor

_lainnya.

Unsur- unsur utama tersebut

_merupakan

bahan

_Pozzolan,

_yaitu

bahan yang

mengandung

senyawa silica atau silica

alumina,

dimana bahan Pozzolan itu sendiri tidak

_mempunyai

sifat

_mengikat

_seperti

semen, karena

mempunyai bentuknya

yang halus dan masih

_mengandung

kadar

_air,

maka _senyawa tersebut akan bereaksi secara

kimia

_dengan

senyawa kalsium hidroksida

pada

keadaan

temperatur

ruangan, dan membentuk senyawa yang memiliki sifat-sifat

seperti

semen

(kalsium

silikat dan aluminat

_{hidrat), sehingga fly}

ash tersebut

_dapat

_dicampur

_dengan

semen

_portland

menjadi

semen

_portland

_{pozzolan.Tahapan}

_{pengerjaan penelitian}

dilakukan adalah limbah

_fly

ash tersebut dimulai

_dengan

_proses

_penggilingan

dan

_{pengayakan dengan}

menggunakan

ayakan

270

_mesh,

kemudian diaktifkan

_dengan

_berbagai

variasi

temperatur

pengaktifan yaitu

400°C,

500°C dan 600°C. Setelah

_diaktifkan,

_fly

ash tersebut

_{dicampur dengan}

semen

_{portland tipe}

_{I yang}

_selanjutnya

dibuat beton untuk

diuji

secara

mekanis,

yaitu dengan

kuat tekan. Dari hasil

_pengujian

kuat tekan

tersebut,

umur beton _yang 3

hari,

7 hari dan 28 hari

_dengan

suhu

_{pengaktifan fly}

ash

400

°C,

memiliki kuat tekan yang

tinggi yaitu

148.88

kg/cm’,

220

kg/cm’

dan 260

kg/cm’.

Kata kunci:

_Fly

ash, bahan Pozzolan,semen

portland,

beton dan kuat tekan

1 Pendahuluan

Seiring

dengan meningkatnya

pembangunan

saat ini

_menyebabkan

kebutuhan

—

bahan

bangunan

akan semakin

_{meningkat. Seperti}

kita ketahui

_bersama,

bahan _yang

_digunakan

untuk

_bangunan

terdiri dari bahan-bahan

_atap,

_dinding

dan lantai. Saat ini bahan-bahan

bangunan

tersebut sudah terbuat dari semen dan sudah

_{banyak digunakan}

oleh

_masyarakat

luas.

_Yang

_{menjadi permasalahannya}

adalah

_bagaimana

kita

_dapat

membuat bahan-bahan tersebut

_dengan

_harga

_yang

_relatif

murah

_tanpa

_mengurangi

_mutunya.

Penggunaan

bahan bakar

_minyak

_pada

industri semakin

_meningkat

_sehingga

memerlukan

biaya

yang

sangat

tinggi

untuk _proses

_produksi,

ditambah

_{dengan munculnya kebijakan}

pemerintah mengenai

kenaikan

_harga

BBM maka

_biaya

_produksi

_yang akan

_ditanggung

oleh

industri akan semakin

_{tinggi. Sehingga}

_perlu

suatu industri

_{mempertimbangkan}

untuk

menggunakan

bahan bakar

_pengganti

_yang lebih efisien _yang

_dapat

menurunkan

_biaya

produksi seperti

batubara.

_Penggunaan

batubara

_sebagai

bahan bakar akan

_menghasilkan

limbah

_seperti

abu

_{terbang (fly}

_ash)

batubara.

Fly

ash

_(abu

_terbang)

batubara

_mempunyai

_kandungan

silika _yang

_cukup

_tinggi,

_sehingga

timbul

_pemikiran

kritis untuk

_menjadikan

limbah abu

_terbang

batubara

_sebagai

sumber-. Pemanfaatan

Fly

Ash

(Abu

Terbang)

Batubara...

(Ate

Romi.)

alternatif

_sebagai

bahan tambahan dalam

_pembuatan

semen Portland

_pozzolan.

Pemanfaatan

limbah abu

_terbang

tersebut selain

_{dapat mengurangi}

limbah industri

_{juga dapat dijadikan}

sumber silika

_{pengganti pasir}

kuarsa _yang

_{persediaannya}

di alam semakin

_menipis.

Penelitian ini dilakukan

_bertujuan

untuk memanfaatkan limbah

_fly

ash

_sebagai

bahan

pozzolan

untuk

_mengurangi

penggunaan semen

Portland,

_mendapatkan

_temperatur

aktifasi

fly

ash

_yang

baik

_sebagai

bahan

_{pozzolan pada}

semen

_portland,

dan

_{bagaimana pengaruh}

penambahan

tersebut

_terhadap

kuat mekanis _yang diberikan.

_Fly

Ash

_(abu

_terbang)

batubara

yang

digunakan

dalam

penelitian

berasal

dari

PT. Garuda Mas Semesta. dan Standar beton yang diteliti

memiliki

kuat tekan 125

kg/cm2

s/d 250

kg/cm2

(SNI 15-0302-2004)

2

_Tinjauan

Pustaka

Abu

_terbang

batubara adalah limbah hasil

_pembakaran

_{batu bara yang ynag}

_mempunyai

sifat-sifat fisik

_diantaranya

berbentuk

_{bundar, halus,}

dan _porous. Mutu abu batubara

_beragam

tergantung

pada:

a. Mutu dan

_jenis

batubara _yang

digunakan.

b. Efisiensi

_pembakaran

dan kehalusan batubara.

c. Dimensi

_tungku

_pembakaran.

d. Sistem

_penangkapan

abu batubara dari

_pembakaran

batubara ini berwarna

_abu-abu,

apabila

diambil

_langsung

dari

_tempat

_pembakaran

batubara,

warna ini

_dapat

berubah-ubah

_sampai

ke warna hitam. Warna hitam ini

_{menunjukan besarnya}

kadar karbon

yang belum terbakar.

Tabel 1 Hasil

_{Pengujian Fly}

Ash

_{(abu terbang}

PT Garuda Mas Semesta di daerah Cibodas

_{Leuwigajah Cimahi)}

“Sertifikat

_Pengujian

:No. 044-5/BBK/JU/04/2007”

Analisis Kimia

_{(% berat)}

Metoda

_Uji

Hasil

_Uji

SiO,

SNI 15-0449-1989 40.30

Al,O,

SNI 15-4936-1998 12.20

Fe,O,

SNI 15-2173-1991 2.67

MgO

SNI 15-1569-1989 3.22

Na,O

SNI 15-0449-1989 2.21 Unsur

_lainnya

7 39.4 2.1 Semen

Menurut SNI No.

_{15-2049-1994,}

Semen Portland adalah semen hidrolis _yang dihasilkan

dengan

cara

_mengiling

terak atau clinker _yang terdiri atas kalsium silikat _yang bersifat hidrolis yang

digiling

bersama-sama

dengan

bahan tambahan

_berupa

satu atau lebih bentuk kristal senyawa gypsum dan boleh ditambah

dengan

bahan tambahan lain. Definisi secara umum Semen Portland adalah

_hydroulis

binder _yang di buat

_{dengan menggiling}

halus Clinker Semen Portland

_dengan

menambahkan 4—5 %

_{Gypsum (CaSO4 .H20).}

2.2.1

_Komposisi

dan Sifat Semen

Komposisi

semen terdiri atas _{senyawa-senyawa} utama

(mineral—mineral

_{potensial) sebagai}

penyusun semen _yang terbentuk dari

_keempat

oksida _utama,

_yaitu:

JURNAL

_TEKNIK,

Volume

_IX,

No.

_1,

_April

_2010,

1-6

a.

_C,S:

Trikalsium

Silikat,

3

_{CaO.SiO,. Sifatnya hampir}

sama

_dengan

sifat _semen,

yaitu apabila

ditambahkan air maka akan

_menjadi

kaku dan dalam

_{beberapa jam saja}

pasta

semen akan _mengeras.

_C,S

_menunjang

_penyusunan kekuatan awal semen

_tinggi

dan menimbulkan _panas hidrasi

_kurang

lebih 500

_{joule/gram. Kandungan}

_C,S

_pada

Semen Portland bervariasi antara 35% - 55% dan rata—rata 45%.

b.

_CS:

Dikalsium

_{Silikat, 2CaO.SiO,.}

Pada

_penambahan

_{air segera}

_{terjadi reaksi,}

menyebabkan

pasta

mengeras dan menimbulkan sedikit panas

yaitu

250

_joule/gram.

Pasta _{yang mengeras,}

_{perkembangan kekuatannya}

stabil dan lambat

_pada

_beberapa

minggu,

kemudian

_mencapai

kekuatan tekan akhir

_hampir

sama

_dengan

_C,S.

Kandungan

C,S

pada

Semen Portland bervariasi antara 15 %-35 % dan rata-rata 25 %.

c.

_C,A:

Trikalsium

Aluminat,

3CaOALO, disingkat

C,A. Dengan

air bereaksi menimbulkan _panas hidrasi _yang

_tinggi

_yaitu

+ 850

_joule/gram.

_Perkembangan

kekuatan

_{terjadi pada}

satu

_sampai

dua

_hari,

_tetapi

_sangat

rendah.

_Kandungan

_C,A

bervariasi antara 7-15 %.

d.

_C,AF:

Tetra Calsium Alumino

_Ferrite,

_{4CaO.AL,O,.Fe,O,.}

_Dengan

air bereaksi

dengan

cepat

dan

_pasta

terbentuk dalam

_beberapa

_menit,

menimbulkan _panas hidrasi + 420

_{joule/gram. Kandungan}

_C,AF

_pada

Semen Portland bervariasi antara 5-10 % dan

rata-rata 8%. Ini

_mempengaruhi

warna abu—abu dari semen.ubah

_sampai

ke warna

hitam. Warna hitam ini

_{menunjukan besarnya}

kadar karbon _yang belum terbakar. 2.3 Pozzolan

Pengertian

pozzolan

menurut ASTM C 618-96 adalah bahan _yang

_mengandung

_senyawa

silika atau silika dan

alumina,

walaupun

pozzolan

tidak

_mempunyai

sifat

_sementasi,

_tetapi

dengan bentuknya

yang

halus,

dengan adanya

air maka akan

terjadi

reaksi secara kimia

dengan kalsium

hidroksida

_pada

suhu

bisaa,

membentuk _{senyawa yang} memiliki

_sifat-sifat

seperti (kalsium

silikat dan kalsium

_{aluminat). Komponen}

utama

_pozzolan

adalah Silikat

(Si0,).

|

2.3.1 Jenis Pozzolan

Ada dua

_{jenis pozzolan,}

_yaitu

_pozzolan

alam dan

_pozzolan

buatan. a.

_pozzolan

alam adalah:

1. Tufa

2. Abu vulkanik

_tanah

_diatome

_(tress)

b. Pozzolan buatan adalah

1. Semen merah

_{(bata merah/genteng}

keramik _yang

_digiling);

2.

_Gilingan

terak

_dapur

_{tinggi(slag);}

3.

_Fly

ash /abu

_terbang

batu bara.

2.3.2 Sifat-Sifat Fisika Semen Portland Pozzolan

a. Sifat

_{pengerjaan (Workability)}

Adukan mortar atau beton

_menggunakan

Portland Pozzolan

_(PPC)

memiliki

_plastisitas

yang lebih baik

_{disbandingkan dengan}

yang

menggunakan

semen

_portlan

_jenis

I

_{(PC I)}

b. Waktu

_Pengikatan

Penambahan Pozzolan

_pada

Semen Portland akan

_{memperpanjang}

waktu

_pengikatan.

Selisih waktu

_pengikatan

akhir antara Semen Portland

_dengan

Semen Portland Pozzolan menirut SNI 15-2049-94 dan SNI 15-0302-94 sebesar 45 menit

Pemanfaatan

_Fly

Ash

_{(Abu Terbang)}

Batubara... (Ate

Romli.)

c. Kekuatan Tekan

_

Dengan

penambahan

bahan Pozzolan

_pada

Semen

_Portland,

maka akan

_menurunkan

kekuatan awal. Oleh karena

_pada

Semen Portland Pozzolan

_(PPC)

masih

_terjadi

reaksi

antara silica aktif dari Pozzolan

_dengan

kalsium hidroksida _yang

_berjalan

terus dalam waktu yang

lama,

maka kekuatan PPC

pada

umur yang lama akan bisa lebih

tinggi

dari Semen Portland

_jenis

I

_{(PC I).}

d. Proses Hidrasi Semen Portland Pozzolan:

Semen Portland Pozzolan :Semen Portland + Pozzolan

Semen Portland

₊

air —————» CSH+

_Ca(OH),

Pozzolan+Ca(OH),+

air ———» CSH + CASH

3

_Metodologi

Penelitian

3.1

_Diagram

Alir Penelitian

_{pada Tahap Persiapan}

Bahan |

PT Garuda Mas

_Fly

Ash

Semesta

Batubara

Pengayakan

0,71

mm

Penggilingan

\

Pengotor

Pengayakan

< _{270 Mesh}

Kandungan

SiO,,

AL,O,,

MgO, Fe,O,dan Na,O

Mineral

3.2

_Diagram

Alir Penelitian

_{pada Tahap Pengaktifan}

dan

_Finishing

Fly

Ash Batubara

Pengaktifan

Pendinginan

< _{270 mesh} T

_('C)

=

400,

500,

600 T =

25°C

-

30°C

Semen Portland

_Pencampuran

Tipe

1

₍

10%

_Fly

Ash

₎

Semen Portland Pozzolan

Semen Portland Pozzolan

3.2

_Diagram

Alir Penelitian

_{pada Tahap Pengujian}

Persiapan

P

A) 1. Air ~

2. Pasir

JURNAL

_TEKNIK,

Volume

_[X,

No.

_1,

_April

_2010,

1-6

®

.

P

|

Penguin

|

Pencetakan

₃

Tataar

Uji

Kuat Tekan

4 Analisa

dan

Pembahasan

Tabel 2 Data

_Pengujian

Kuat Tekan Pada Pasta SPP

Komposisi

Suhu

_Pengaktifan

_{Kuat Tekan}

_(Kg/cm’)

Fly

Ash : Semen

_Fly

Ash

(%-massa)

(°C)

3 hari 7 hari 28 hari

0: 100 - 62.22 102.22 155.56

10:90

400

_68.88

106.66 160

10:90 500 55.55 100 148.89

10:90 600 46.66 94.44 131.11

Tabel 3 Data

_Pengujian

Kuat Tekan SPP

_:

_{pasir (1:4)}

Komposisi

Suhu

_Pengaktifan

Kuat Tekan

_(Kg/cm?)

Fly

Ash : Semen

_Fly

Ash

(Y%o-massa)

(°C)

3 hari 7 hari 28 hari

0: 100

-233.33

_264.44

286.67

10:90 400 148.88

₂₂₀

260

10:90 500 137.77

_208.88

254.11

10:90 600 115.55 140 204.44

Hasil

_pengujian

kuat tekan beton

_{dengan komposisi}

_campuran

_fly

_ash,

semen

_portland

pozzolan

dan

_pasir

_{(1:4) pada}

umur 3

_hari,

7 hari dan 28 hari

_ditunjukkan

_pada

Tabel 2 dan

Tabel 3. Secara umum

_dapat

dilihat bahwa kuat tekan

_meningkat.

Hal ini

_terjadi

karena butiran

fly

ash _yang halus

_(yang

lolos

_ayakan

270

_mesh),

akan

_cepat

_menyerap dan membentuk

Ca(OH),

hasil _{dari proses} hidrasi

_pada

silikat dan aluminat aktif _yang

_terkandung

dalam abu

terbang batubara,

serta

_{mencegah pembentukan}

silikat

_gel

_yang berubah

_menjadi

kalsium

silikat hidrat dan kalsium aluminat hidrat _yang

_{menutupi pori-pori.}

Pada saat abu

_terbang

ditambahkan

_air,

maka

_SiO,

_yang

_{terkandung didalamnya}

akan

_menggumpal

karena

terbentuknya

ikatan

_hidrogen

_yang dihasilkan dari _gugus silinol

_(Si-OH),

setelah

_itu,

_gugus

silinol tersebut akan membentuk ikatan

_koagulasi

dalam bentuk

_jejaring

_siloksan,

dan silolksan tersebutlah _yang akan menambah

_daya

rekat antara

_{pasir, fly}

ash dan semen _yang

menyebabkan

kenaikan kuat

_tekan.

_|

Perubahan

_kandungan

_senyawa

_{pada fly}

ash akan

_mempengaruhi

kuat tekan beton _yang

dihasilkan,

perubahan

tersebut terlihat dari warna

_fly

ash yang berubah-ubah

_pada

_setiap

suhu

pengaktifan,

yaitu

abu-abu

pada

suhu

400°C,

abu kecoklatan

_pada

suhu 500°C dan coklat muda

_pada

suhu 600°C.

Pemanfaatan

_Fly

Ash

_(Abu

_Terbang)

Batubara...

_{(Ate Romi.)}

Warna tersebut

_{mengindikasikan banyaknya}

_{kandungan MgO}

dan

_C,AF

_(Tetra

Calsium Alumino

Ferrite,

4CaO.Al,O,.Fe,O,),

semakin

_banyak

_C,AF

yang

terbentuk,

maka

pembentukan

C,A

menjadi

semakin rendah dan ini akan

_{mengakibatkan}

kuat tekan semen

menjadi

semakin

rendah,

sehingga pengaktifan fly

ash

_pada

500°C dan 600°C akan

menghasilkan

kuat tekan beton _yang lebih rendah

_dibandingkan

_dengan

suhu

_pengaktifan

400°C.

5

_Kesimpulan

Dari hasil

_penelitian

yang

lakukan,

dapat disimpulkan::

1.

_Temperatur

_pengaktifan

_fly

ash dari limbah dari PT. Garuda Mas Semesta yang baik

untuk

_pembuatan

semen

_portland

_pozzolan

adalah 400 °C

|

2. Kuat

tekan

beton yang

paling tinggi pada penelitian

ini adalah 260

kg/cm’,

yaitu

beton yang berumur 28 hari

dengan

suhu

pengaktifan

fly

ash

pada

400°C.

3.

_Peningkatan

suhu

_pengaktifan

dari 400°C

_{pada fly}

ash,

akan menurunkan kuat tekan

_pada

beton.

Daftar Pustaka

Dari hasil

_penelitian

yang

lakukan,

dapat disimpulkan::

1.

_Agustina,

Rina &

_Rusly,

_{Harri, Laporan}

Penelitian :

_{*Pemanfaatan Fly}

Ash dan Limbah

Genteng

Sebagai

Bahan Pozzolan Dalam Pembuatan

_Beton’,

Jurusan Teknik Kimia

UNJANI,

Cimahi,

2008.

2.

_{Amir, AH, dkk,}

_{Pengembangan pemanfaatan}

limbah

_Pertambangan

Dan Industri Untuk

Komponen

3.

_Bangunan

_(Laporan

_Proyek),

Pusat Penelitian dan

_Pengembangan

_Permukiman,

Bandung,

2002

4.

_Rizky,

G dan

Riaswati,

Y.

_{Laporan Kerja}

Praktek :PT. Semen Gresik

_(Persero)

TBK Unit

Tuban. Jurusan Teknik Kimia

_ITS,

_Surabaya,

2007.

5. Laboratorium Semen

_BBK,

_Petunjuk

Praktikum

_Pengujian

Fisika Semen. Balai Besar

Keramik,

Bandung,

2005.