21 2. Proses Pembentukan Fly Ash Abu Terbang
Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem unggun terfluidakan fluidized bed system dan unggun tetap fixed bed system atau
grate system. Disamping itu terdapat system ke-3 yakni spouted bed system atau yang dikenal dengan unggun pancar. Fluidized bed system adalah
sistem dimana udara ditiup dari bawah menggunakan blower sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip fluida. Teknik fluidisasi dalam
pembakaran batu bara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundum yang berlaku sebagai medium
pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai temperatur bakar batu
bara 300
o
C maka diumpankanlah batu bara. Sistem ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu-abu tersebut disebut dengan
fly ash dan bottom ash. Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU Pembangkit Listruk Tenaga Uap. Komposisi fly ash dan bottom ash
yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah 80-90 berbanding 10- 20. Fixed bed system atau Grate system adalah teknik pembakaran
dimana batubara berada di atas conveyor yang berjalan atau grate. Sistem ini kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau
dengan perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Ash yang terbentuk terutama bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000 kkalkg.
Di China, bottom ash digunakan sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi pandai besi. Teknologi Fixed bed system banyak digunakan pada industri
22 tekstil sebagai pembangkit uap steam generator. Komposisi fly ash dan
bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah 15-25 berbanding 75-25 Koesnadi, 2008.
3. Sifat-sifat Fly Ash Abu Terbang
Abu terbang mempunyai sifat-sifat yang sangan menguntungkan di dalam menunjang pemanfaatannya yaitu :
a. Sifat Fisik
Abu terbang merupakan material yang di hasilkan dari proses pembakaran batubara pada alat pembangkit listrik, sehingga semua
sifat-sifatnya juga ditentukan oleh komposisi dan sifat-sifat mineral- mineral pengotor dalam batubara serta proses pembakarannya. Dalam
proses pembakaran batu bara ini titik leleh abu batu bara lebih tinggi dari temperatur pembakarannya. Dan kondisi ini menghasilkan abu
yang memiliki tekstur butiran yang sangat halus. Abu terbang batu bara
terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Ukuran partikel abu terbang hasil pembakaran batu bara
bituminous lebih kecil dari 0,075mm. Kerapatan abu terbang berkisar antara 2100 sampai 3000 kgm
3
dan luas area spesifiknya diukur berdasarkan metode permeabilitas udara Blaine antara 170 sampai
1000 m
2
kg.
23 Adapun sifat-sifat fisiknya antara lain :
1. Warna : abu-abu keputihan
2. Ukuran butir : sangat halus yaitu sekitar 88
b. Sifat Kimia
Komponen utama dari abu terbang batu bara yag berasal dari pembangkit listrik adalah silikat SiO
2
, aluminaAl
2
O
3
, dan besi oksida Fe
2
O
3
, sisanya adalah karbon, kalsium, magnesium, dan belerang.
Sifat kimia dari abu terbang batu bara dipengaruhi oleh jenis batubara yan dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran
batu bara lignit dan subbituminous menghasilkan abu terbang dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminus.
Fly ash dapat bereaksi dengan kapur aktif dan air pada suhu kamar 24
o
C – 27
o
C. Bereaksi secara kimia dengan kapur ikat bebas CaOH
2,
dari hasil proses hidrasi membentuk perekat.
Adapun reaksi kimianya dapat dituliskan sebagai berikut:
Fly ash + CaOH
2
+ H
2
O 3 CaO.SiO
2
.3H
2
O C-S-H gel
Dirgahayu, Ketut. 2006.
24
4. Klasifikasi Fly Ash
Menurut ASTM C618 fly ash dibagi menjadi dua kelas yaitu fly ash kelas F dan kelas C. Perbedaan utama dari kedua ash tersebut adalah banyaknya
calsium, silika, aluminium dan kadar besi di ash tersebut. Fly ash kelas F: merupakan fly ash yang diproduksi dari pembakaran
batubara anthracite atau bituminous, mempunyai sifat pozzolanic dan untuk mendapatkan sifat cementitious harus diberi penambahan quick lime,
hydrated lime, atau semen. Fly ash kelas F ini kadar kapurnya rendah CaO 10.
Fly ash kelas C: diproduksi dari pembakaran batubara lignite atau sub- bituminous selain mempunyai sifat pozolanic juga mempunyai sifat self-
cementing kemampuan untuk mengeras dan menambah strength apabila bereaksi dengan air dan sifat ini timbul tanpa penambahan kapur. Biasanya
mengandung kapur CaO 20.
5. Pemanfaatan Fly Ash Abu Terbang
Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang batubara sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak
buruknya terhadap lingkungan. Saat ini umumnya abu terbang batubara digunakan dalam pabrik semen.
Adapun pemanfaatan fly ash antara lain digunakan sebagai :
25 a. Portland Cement
Fly ash digunakan untuk pengganti portland cement pada beton karena mempunyai sifat pozzolanic. Sebagai pozzoland sangat besar
meningkatkan strength, durabilitas dari beton. Penggunaan fly ash dapat dikatakan sebagai faktor kunci pada pemeliharaan beton tersebut.
Penggunaan fly ash sebagai pengganti sebagian berat semen padaumumnya terbatas pada fly ash kelas F. Fly ash tersebut dapat
menggantikan semen sampai 30 berat semen yang dipergunakan dan dapat menambah daya tahan dan ketahanan terhadap bahan kimia.
Fly ash juga dapat meningkatkan workability dari semen dengan berkurangnya pemakaian air. Produksi semen dunia pada tahun 2010
diperkirakan mencapai 2 milyard ton, di mana penggantian dengan fly ash dapat mengurangi emisi gas carbon secara dramatis.
b. Batu Bata
Batu bata dari ash telah digunakan untuk konstruksi rumah di Windhoek, Nambia sejak tahun 1970, akan tetapi batu bata tersebut akan cenderung
untuk gagal atau menghasilkan bentuk yang teratur. Hal ini terjadi ketika batu bata tersebut kontak dengan air dan reaksi kimia yang terjadi
menyebabkan batu bata tersebut memuai.
26 Selain itu abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat
beragam antara lain :
a. penyusun beton untuk jalan dan bendungan
b. penimbun lahan bekas pertambangan
c. bahan baku keramik, gelas, batubata, dan refraktori
d. bahan penggosok polisher
e. filler aspal, plastik, dan kertas
f. pengganti dan bahan baku semen
g. aditif dalam pengolahan limbah waste stabilization
E. Kapur
Batu kapur merupakan salah satu mineral industri yang banyak digunakan oleh sektor industri ataupun konstruksi dan pertanian, antara lain untuk bahan
bangunan, bahan penstabil jalan raya, pengapuran untuk pertanian. Bahan Kapur adalah sebuah benda putih dan halus terbuat dari batu sedimen,
membentuk bebatuan yang terdiri dari mineral kalsium. Istilah Umumnya kapur yaitu bahan yang mengandung kalsium anorganik, di
mana karbonat, oksida dan hidroksida mendominasi. Tepatnya, kapur adalah kalsium oksida atau hidroksida kalsium.
1. Sifat-sifat batu kapur
Batu kapur mempunyai sifat yang istimewa, bila dipanasi akan berubah menjadi kapur yaitu kalsium oksida CaO dengan menjadi proses
27 dekarbonasi pengusiran CO2 : hasilnya disebut kampur atau quick lime
yang dapat dihidrasi secara mudah menjadi kapur hydrant atau kalsium hidroksida CaOH2. Pada proses ini air secara kimiawi bereaksi dan
diikat oleh CaO menjadi CaOH2 dengan perbandingan jumlah molekul sama.
2. Jenis-jenis Kapur
Berdasarkan SNI 03-4147-1996 terdapat 3 jenis kapur, yaitu: a.
Kapur tohor quick lime CaO adalah hasil dari pemanasan batuan kapur, yang dalam perdagangan dapat dijumpai bermacam-macam
hasil pembakaran kapur ini. b.
Kapur padat hydrated lime adalah bentuk hidroksida dari kalsium atau magnesium yang dibuat dari kapur keras yang diberi air sehingga
bereaksi dan mengeluarkan panas. Digunakan terutama untuk bahan pengikat dalam adukan bangunan.
c. Kapur hidraulik, CaO dan MgO tergabung secara kimia dengan
pengotor- pengotor. Oksida kapur ini terhidrasi secara mudah dengan menambahkan air ataupun membiarkannya di udara terbuka, pada
reaksi ini timbul panas.
3. Pemanfaatan dari kapur diantaranya adalah :
a. Bahan bangunan.
Bahan bangunan yang dimaksud adalah kapur yang dipergunakan untuk plester, adukan pasangan bata, pembuatan semen tras ataupun
semen merah.
28 b.
Sebagai bahan ikat pada beton. Bila dipakai bersama-sama semen portland, sifatnya menjadi lebih baik dan dapat mengurangi kebutuhan
semen portland. d. Sebagai batuan jika berbentuk batu kapur.
e· Sebagai bahan pemutih.
III. METODE PENELITIAN
A. Bahan Penelitian
Pada penelitian paving block campuran tanah, fly ash dan kapur ini digunakan
bahan-bahan sebagai berikut : 1.
Sampel tanah yang digunakan berupa tanah lempung yang berasal dari daerah Karang Anyar, Lampung Selatan.
Dalam penelitian paving block tanah ini, tanah berperan sebagai bahan baku utama.
2. Fly Ash yang berasal dari PLTU Tarahan, Lampung Selatan.
Fly ash diharapkan dapat berfungsi sebagai filler atau pengisi rongga- rongga udara pada paving block tanah ini.
3. Kapur yang telah dihaluskan sampai berbentuk bubuk.
Kapur digunakan sebagai bahan perekat pengganti semen. Dengan bantuan air maka diharapkan antara kapur, fly ash dan tanah dapat merekat dengan
baik.
30
B. Pelaksanaan Pengujian Tanah Asli
Pada penelitian ini pengujian pertama yang harus dilakukan adalah pengujian
sifat fisik tanah asli. Pengujian tanah asli ini dilakukan untuk melihat karakteristik dari tanah yang akan digunakan. Kemudian hasilnya akan
dianalisis sesuai dengan ketentuan AASTHO dan USCS sehingga dapat dilihat apakah sesuai atau tidak dengan karakteristik dari tanah lempung.
Pelaksanaan pengujian tanah asli dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung. Adapun jenis uji karakteristik tanah
adalah sebagai berikut: Pengujian Sampel Tanah Asli Uji Karakteristik
1. Pengujian Kadar Air
2. Pengujian Analisa Saringan
3. Pengujian Batas Atterberg
4. Pengujian Berat Jenis
5. Pengujian Berat Volume
6. Pengujian Pemadatan Tanah
C. Pelaksanaan Pencampuran dan Pencetakan Benda Uji
Setelah tanah yang akan digunakan diketahui karakteristiknya sesuai dengan karakteristik dari tanah lempung maka langkah selanjutnya adalah
pelaksanaan pencampuran dari tanah, kapur dan fly ash yang selanjutnya akan dilakukan pencetakan benda uji.
31 Pada penelitian ini peneliti akan membuat benda uji dalam 3 komposisi
campuran yang berbeda yang bertujuan untuk melihat pengaruh dari jumlah komposisi tanah, kapur dan fly ash dengan nilai kuat tekan dari benda uji.
Komposisi campuran 1 yaitu 94 tanah + 3 kapur + 3 fly ash, komposisi campuran 2 yaitu 92 tanah + 4 kapur + 4 fly ash dan untuk komposisi
campuran 3 yaitu 90 tanah + 5 kapur + 5 fly ash. Adapun metode pelaksanaan dari pencampuran dan pembuatan benda uji
untuk masing-masing komposisi campuran : 1.
Fly ash dan kapur masing-masing disaring dengan saringan No. 4 4,75 mm diambil material lolos saring.
2. Fly ash dan kapur dicampur dengan sampel tanah yang telah ditumbuk
butir aslinya tidak pecah dan lolos saringan No. 4 4,75 mm. 3.
Setelah tercampur secara merata ditambahkan air sesuai dengan perhitungan nilai kadar air optimum untuk masing-masing komposisi
campuran. 4.
Kemudian campuran tanah dicetak menggunakan alat pencetak paving yang berupa mesin cetak paving press bentuk persegi panjang dengan
panjang 200 mm, lebar 100 mm dan tebal 60 mm. Adapun gambar penampang permukaan dari cetakan benda uji sebagai
berikut :
32
Gambar 2. Penampang Cetakan Paving Block
Barikut ini jumlah kebutuhan benda uji untuk masing-masing campuran berdasarkan pengujian :
a. Benda uji untuk pengujian nilai kuat tekan sebelum pembakaran
Campuran 1 sebanyak 3 buah benda uji Campuran 2 sebanyak 3 buah banda uji
Campuran 3 sebanyak 3 buah benda uji b.
Benda uji untuk pengujian nilai kuat tekan pasca bakar Campuran 1 sebanyak 3 buah benda uji
Campuran 2 sebanyak 3 buah banda uji Campuran 3 sebanyak 3 buah benda uji
c. Benda uji untuk pengujian nilai daya serap air
Campuran 1 sebanyak 3 buah banda uji Campuran 2 sebanyak 3 buah benda uji
Campuran 3 sebanyak 3 buah banda uji 5.
Setelah proses pencetakan, kemudian benda uji diperam selama 14 hari. 6.
Kemudian proses penjemuran selama 1 hari. 100 mm
200 mm 60 mm
200 mm
100 mm
