Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023
STUDI EXPERIMENTAL KUAT TEKAN BETON GEOPOLIMER BERBASIS FLY
ASH DENGAN Na2SO4 DAN Na2SiO3 SEBAGAI AKTIVATOR MaAorifatul Ulya1.
Zainuddin2.
Toni Budi Santoso3
1,2,3
Universitas Bojonegoro.
Jl.
Lettu Suyitno no.
2 Bojonegoro.
marifatululya44@gmail.
ABSTRAK
Pembangunan infrastruktur di Indonesia mengalami peningkatan dari tahun ke tahun.
Hal tersebut menyebabkan kebutuhan akan beton meningkat.
Kebutuhan beton yang meningkat menyebabkan produksi semen juga meningkat, akibatnya emisi gas karbondioksida (CO.
semakin tinggi.
Hal tersebut dapat merusak lingkungan hidup diantaranya menyebabkan pemanasan global.
Salah satu inovasi yang dapat dilakukan adalah dengan memproduksi beton geopolimer yang merupakan beton yang tidak menggunakan semen sebagai bahan dasar, tetapi menggunakan bahan pozzolan contohnya fly ash.
Pembuatan binder geopolimer umumnya menggunakan metode pencampuran basah, yaitu menggunakan bahan pozzolan dan larutan alkali aktivator dengan komposisi perbandingan molaritas kimia tertentu.
Larutan alkali berfungsi sebagai pengaktif reaksi polimerisasi dari unsur Al dan Si pada fly ash.
Pada penelitian ini digunakan Na2SO4 dan Na2SiO3 sebagai aktivatornya.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kuat tekan beton geopolimer berbasis fly ash dengan Na2SO4 dan Na2SiO3 sebagai aktivator pada umur 7 hari dan 28 hari dan juga mendapatkan variasi optimum penggunaan fly ash dengan aktivator Na2SO4 dan Na2SiO3 pada beton Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat benda uji beton geopolimer berbentuk silinder dengan ukuran 10 x 20 cm dan akan dilakukan pengujian kuat tekan pada umur 7 dan 28 hari.
Berdasarkan hasil uji yang dilakukan, nilai rata-rata kuat tekan beton dengan umur 7 hari pada variasi 4 M sebesar 0.
932 MPa, sedangkan variasi 6 M sebesar 11.
934 MPa, dan variasi 8 Msebesar 6.
274 MPa.
Sedangkan nilai rata-rata kuat tekan beton dengan umur 28 hari pada variasi 4 M sebesar 4.
951 MPa, sedangkan variasi 6 M sebesar 40.
185 MPa, dan variasi 8 M sebesar 27.
099 MPa.
Variasi optimum berada pada beton geopolimer dengan konsentrasi molaritas 6 M pada umur 28 hari dengan nilai kuat tekan rata-rata 185 MPa.
Kata Kunci : Alkali Aktivator.
Beton Geopolimer.
Fly Ash.
Kuat tekan
ABSTRACT
Infrastructure development in Indonesia has increased over the years.
As a result, the demand for concrete is As the need for concrete increases, cement production also increases, resulting in higher carbon dioxide (CO.
This can damage the environment, including causing global warming.
One innovation that can be done is the production of geopolymer concrete, which is concrete that does not use cement as a base material, but uses pozzolanic materials, such as fly ash.
The production of geopolymeric binders generally uses a wet-mix process, using pozzolanic materials and alkaline activator solutions with a specific chemical molarity ratio composition.
The alkaline solution acts as an activator for the polymerization reaction of the Al and Si elements in fly ash.
In this study.
Na2SO4 and Na2SiO3 were used as activators.
This research aims to obtain the compressive strength value of fly ash-based geopolymer concrete with Na2SO4 and Na2SiO3 as activators at the age of 7 days and 28 days and also to obtain the optimum variation of fly ash use with Na2SO4 and Na2SiO3 activators in geopolymer concrete.
This research uses an experimental method by making cylindrical geopolymer concrete specimens with a size of 10 x 20 cm, which will be tested for compressive strength at the age of 7 days and 28 days.
Based on the results of the tests conducted, the average value of concrete compressive strength at the age of 7 days in the 4 M variation is 0.
932 MPa, while the 6 Mr variation is 11.
934 MPa, and the 8 M variation 274 MPa.
While the average value of concrete compressive strength with 28 days of age in the 4 M variation is 4,951 MPa, while the 6 M variation is 40,185 MPa, and the 8 M variation is 27,099 MPa.
The optimum variation Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023 is in geopolymer concrete with a molarity concentration of 6 M at the age of 28 days with an average compressive strength value of 40.
185 MPa.
Keywords: Alkali Activator.
Geopolymer Concrete.
Fly Ash.
Compressive Strength
PENDAHULUAN
Pembangunan infrastruktur di Indonesia mengalami peningkatan dari tahun ke tahun.
Dilihat dari web resmi LPSE Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, pada tahun 2010 Ae tahun 2022 terdapat sebanyak 63.
640 proyek.
Karena pembangunan infrastruktur yang terus meningkat setiap tahunnya, menyebabkan kebutuhan akan beton pun meningkat (Suprapto et al.
, 2.
Beton merupakan salah satu material struktural yang umum digunakan dalam suatu struktur bangunan.
Beton adalah sebuah bahan bangunan komposit yang terbuat dari kombinasi agregat dan pengikat semen.
Bentuk paling umum dari beton adalah beton semen portland, yang terdiri dari agregat mineral, semen, dan air (Medical, 2.
Kebutuhan beton yang meningkat menyebabkan produksi semen juga meningkat.
Meningkatnya produksi semen mengakibatkan emisi gas karbondioksida (CO.
semakin tinggi.
Hal tersebut dapat merusak lingkungan hidup diantaranya menyebabkan pemanasan global (Lutfiani et al.
, 2.
Sehingga perlu dicarikan upaya untuk menekan angka produksi gas yang mencemari lingkungan.
Salah satu inovasi yang dapat dilakukan adalah dengan memproduksi beton geopolimer.
Beton geopolimer merupakan beton yang tidak menggunakan semen sebagai bahan dasar, tetapi menggunakan bahan Pozzolan salah satunya adalah fly ash.
Fly ash sendiri merupakan sisa dari hasil pembakaran batu bara pada pembangkit listrik yang mengandung unsur Al dan Si yang sangat berperan penting dalam mempengaruhi karakteristik beton geopolimer (Santoso et al.
, 2.
Dibidang teknik sipil, beton geopolimer diartikan secara praktis sebagai suatu campuran beton yang terdiri dari pasta geopolimer dan agregat kasar dan halus sebagai bahan pengisi.
Binder geopolimer memiliki beberapa keunggulan, diantaranya lebih ramah lingkungan karena dalam pembuatannya tidak melepas emisi CO2, tingkat workabilitas yang tinggi, lebih tahan terhadap serangan kimia, dan lebih tahan terhadap temperatur tinggi.
Namun pengaplikasian dalam masyarakat belum sebanyak binder semen portland, karena masih memiliki kelemahan yaitu desain campurannya melibatkan perhitungan perbandingan bahan kimia dan bahan pozzolan.
Binder semen portland mudah diterima di masyarakat karena dalam pembuatannya sangatlah mudah, hanya mencampurkan air dengan semen portland dengan rasio tertentu (Santoso, 2.
Pembuatan binder geopolimer umunya menggunakan metode pencampuran basah, yaitu menggunakan bahan pozzolan dan larutan alkali aktivator dengan komposisi perbandingan molaritas kimia tertentu.
Larutan alkali berfungsi sebagai pengaktif reaksi polimerisasi dari unsur Al dan Si pada fly ash.
Pada penelitian ini digunakan Na2SO4 dan Na2SiO3 sebagai aktivatornya.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kuat tekan beton geopolimer dengan Na2SO4 dan Na2SiO3 sebagai aktivator dan juga untuk mengetahui berapa variasi optimumnya.
Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat membantu mengurangi kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh emisi gas karbondioksida yang dihasilkan dari produksi semen.
Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023
METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat benda uji beton geopolimer berbentuk silinder dengan ukuran 10 cm x 20 cm dan akan dilakukan pengujian kuat tekan pada umur 7 hari dan 28 hari.
Pembuatan beton geopolimer pada penelitian ini dimulai dengan tahap pengumpulan bahan dan material, pemeriksaan kualitas bahan dan material, pembuatan benda uji, perawatan benda uji, penyiapan alat pengujian, dan tahap pengujian sampel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum melakukan mix design dan pembuatan benda uji, perlu dilakukan pengujian bahan-bahan dasar penyusun beton.
Hasil dari pengujian bahan-bahan penyusun beton yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
% Lolos Saringan Gradasi No.
Pasir Sedang 3/8" Ukuran Ayakan Batas Bawah Batas Atas Agregat Gambar 1.
Hasil Analisis Gradasi Agregat Halus Sumber : Hasil Pengujian Peneliti di Laboratorium Fakultas Sains dan Teknik Universitas Bojonegoro .
Pasir yang digunakan pada penelitian ini masuk ke dalam gradasi zona no.
2 dengan FM (Fine Modulu.
% Lolos Saringan Ukuran Maks 20 mm 3/4" 3/8" No.
Ukuran Saringan Batas Bawah Batas Atas Agregat Gambar 2.
Hasil Analisis Gradasi Agregat Halus Sumber : Hasil Pengujian Peneliti di Laboratorium Fakultas Sains dan Teknik Universitas Bojonegoro .
Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023 Dari gambar di atas, maka dapat disimpulkan bahwa agregat kasar pada penelitian ini masuk ke dalam gradasi zona max 20 mm dengan FM (Fine Modulu.
Setelah melakukan uji properties maka tahap selanjutnya adalah mix design.
Pada penelitian ini, mix design dilakukan dengan cara eksperimen.
Untuk dapat melaksanakan pembuatan sampel beton geopolimer diperlukan perhitungan mengenai jumlah bahan yang digunakan pada setiap satu silinder berdasarkan perbandingan massa yang Mengdopsi dari penelitian sebelumnya, dengan perbandingan antara agregat dengan mortar sebesar 75 : 25 membutuhkan fly ash sebanyak 444 kg/m3 .
engacu pada penelitian terdahul.
Hasil mix design pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
Beton Geopolimer Agregat 75% Binder 25% W/FA = 0.
Kasar : Halus Fly Ash 74% Alkali Aktivator Na2SiO3 : Na2SO4 Gambar 3.
Mix Design Beton Geopolimer Sumber : Analisis Mix Design Peneliti .
Gambar di atas merupakan hasil mix design yang direncanakan dalam penelitian ini.
Konsentrasi molaritas Na2SO4 yang digunakan adalah 4 M, 6 M, dan 8 M.
Detail pada tiap variasi dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
Tabel 1.
Variasi Benda Uji
Nama Benda Uji
Beton
Na2SiO3 : Na2SO4
Molaritas Umur
GC 4-7
75% : 25%
7 Hari Jumlah Benda
Uji
GC 6-7
75% : 25%
7 Hari GC 8-7
75% : 25%
7 Hari GC 4-28
75% : 25%
28 Hari GC 6-28
75% : 25%
28 Hari GC 8-28
75% : 25%
28 Hari Sumber : Perencanaan Variasi Benda Uji Peneliti .
Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023 Kebutuhan bahan pada tiap variasi adalah sebagai berikut :
Tabel 2.
Kebutuhan Bahan 1 Silinder Nama Benda
Uji
GC 4-7
GC 6-7
Fly Ash .
Air .
Na2SO4 .
Na2SiO3 .
Ag.
Kasar .
Ag.
Halus
GC 8-7
GC 4-28
GC 6-28
GC 8-28
Sumber : Analisis Peneliti .
Tabel 3.
Kebutuhan Bahan Total
Nama Benda Uji
GC 4-7
GC 6-7
GC 8-7
GC 4-28
GC 6-28
GC 8-28
Fly Ash .
Air .
Na2SO4 .
Na2SiO3 .
Ag.
Kasar .
Ag.
Halus .
TOTAL Sumber : Analisis Peneliti .
Setelah melakukan perhitungan mix design maka dilanjutkan dengan pembuatan benda uji kemudian perawatan benda uji.
Pegujian kuat tekan dilakukan pada umur 7 hari dan 28 hari.
Hasil dari pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut :
Tabel 4.
Hasil Pengujian Kuat Tekan Nama Benda Uji Umur (Har.
GC 4-7
GC 6-7
No.
Benda Uji Berat Benda Uji .
Kuat Tekan (MP.
Rata-rata Kuat Tekan f'c Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023
GC 8-7
GC 4-28
GC 6-28
GC 8-28
Sumber : Hasil Pengujian Peneliti di Laboratorium Fakultas Sains dan Teknik Universitas Bojonegoro .
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa hasil rata-rata kuat tekan beton geopolimer pada umur 7 hari untuk variasi 4 M adalah sebesar 0.
932 MPa, kemudian mengalami kenaikan nilai kuat tekan sebesar 11.
002 MPa pada variasi 6 M dengan nilai kuat tekan rata-rata 934 MPa, selanjutnya mengalami penurunan nilai kuat tekan sebesar 5.
687 MPa pada variasi 8 M dengan nilai kuat tekan rata-rata sebesar 6.
247 MPa.
Sedangkan, kuat tekan rata-rata beton geopolimer dengan umur 28 hari pada variasi 4 M adalah sebesar 951 MPa, kemudian mengalami kenaikan sebesar 35.
234 MPa pada variasi 6 M dengan nilai kuat tekan rata-rata sebesar 40.
185 MPa, selanjutnya mengalami penurunan sebesar 086 MPa pada variasi 8 M dengan nilai kuat tekan rata-rata sebesar 27.
099 MPa.
Dari hasil uji kuat tekan yang telah dilakukan, dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan benda uji pada tiap-tiap variasi sangatlah beragam.
Hal itu kemungkinan terjadi karena metode yang digunakan pada saat pembuatan benda uji yaitu satu sampel satu adukan, sehingga menyebabkan adukan yang dihasilkan tidak konsisten dan berakibat pada hasil uji kuat tekan yang tidak konsisten pula.
Untuk perbedaan rata-rata hasil uji kuat tekan beton geopolimer pada tiap variasi dapat dilihat pada grafik di bawah ini.
Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023 Kuat Tekan (MP.
Variasi 4 Molar variasi 6 Molar 7 hari Variasi 8 Molar 28 hari Gambar 1.
Grafik Rata-Rata Semua Variasi Sumber : Hasil Pengujian Peneliti di Laboratorium Fakultas Sains dan Teknik Universitas Bojonegoro .
Nilai rata-rata kuat tekan pada tiap variasi memiliki perbedaan yang cukup signifikan, pada variasi GC 4-7 dan GC 4-28 memiliki selisih nilai kuat tekan sebesar 4.
019 MPa, sedangkan GC 6-7 dan GC 6-28 memiliki selisih sebesar 28.
251 MPa, dan untuk variasi GC 8-7 dan GC 828 memiliki selisih sebesar 20.
852 MPa.
Melihat data di atas maka dapat dikatakan bahwa semakin lama umur beton maka nilai kuat tekan yang dihasilkan akan semakin besar.
Hasil uji dengan nilai kuat tekan terbesar adalah pada variasi GC 6-28 dengan nilai kuat tekan ratarata sebesar 40.
185 MPa.
Berdasarkan hasil uji kuat tekan di atas, terdapat data residual yang harus dihapus untuk tahap perhitungan standar deviasi.
Hasil dari perhitungan standar deviasi adalah sebagai Tabel 5.
Hasil Perhitungan Standar Deviasi
Nama Benda Uji
GC 4-7
GC 6-7
GC 8-7
GC 4-28
Xrt (XiXr.
^2 (XiXr.
^2 Standar Deviasi Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023
GC 6-28
GC 8-28
Sumber : Hasil Analisis Peneliti .
Dari tabel hasil perhitungan standar deviasi menggunakan data hasil uji kuat tekan tanpa residual di atas, maka dapat dikatakan bahwa perhitungan standar deviasi mengalami penyimpangan pada variasi GC 6-28 dan GC 8-28 karena memiliki nilai di atas 1.
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa nilai kuat tekan rata-rata beton geopolimer pada umur beton 7 hari dengan konsentrasi molaritas 4 M sebesar 0.
932 MPa, sedangkan 6 Msebesar 11.
934 MPa, dan 8 M sebesar 6.
274 MPa.
Sedangkan nilai kuat tekan rata-rata beton geopolimer pada umur beton 28 hari dengan konsentrasi molaritas 4 M 951 MPa, sedangkan 6 M sebesar 40.
185 MPa, dan 8 Msebesar 27.
099 MPa.
Hal tersebut menunjukkan bahwa semakin lama umur beton maka nilai kuat tekan yang dihasilkan semakin besar.
Dari hasil pengujian kuat tekan beton geopolimer pada penelitian ini, beton geopolimer dengan konsentrasi molaritas 4 M pada umur beton 7 hari hanya memberikan kuat tekan yang sangat kecil yaitu sebesar 0.
932 MPa.
Sedangkan variasi optimum berada pada beton geopolimer dengan konsentrasi molaritas 6 M pada umur 28 Nilai kuat tekan rata-rata pada variasi ini adalah sebesar 40.
185 MPa.
Sedangkan nilai optimal kuat tekan beton geopolimer pada penelitian ini mencapai 49.
456 MPa pada sampel GC 6-28.
SARAN
Berdasarkan proses pelaksanaan dan hasil penelitian yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dan dapat menjadi saran untuk peneliti Sebaiknya menggunakan perlengkapan pelindung dalam pembuatan beton geopolimer seperti sarung tangan dan masker, karena bahan yang digunakan berbahaya bagi tubuh.
Dianjurkan untuk pengujian kandungan fly ash sehingga mix design dapat dilakukan dengan maksimal.
Perlu memperhatikan penggunaan pelumas pada cetakan benda uji karena sangat mempengaruhi bentuk benda uji.
Apabila pelumas yang digunakan terlalu sedikit, maka benda uji akan lengket dan susah untuk dibuka dari cetakan.
Received: 25 September.
Accepted: 13 Oktober 2023 Seminar Nasional Teknik Sipil e-ISSN: x-x Vol.
1 No.
Oktober 2023 Perlu diperhatikan proses pemadatan pada saat proses pengecoran agar benda uji tidak keropos atau berongga.
Melakukan peninjauan biaya yang dikeluarkan selama produksi, karena bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan beton geopolimer termasuk bahan dengan harga yang tidak murah.
Lebih memperhatikan setting time karena beton geopolimer merupakan salah satu beton yang cepat mengeras.
Dalam pembuatan benda uji, pengadukan sebaiknya dilakukan satu kali dalam satu variasi agar pada saat dilakukan uji kuat tekan mendapatkan hasil yang merata.
DAFTAR PUSTAKA