Fly Ash Based-Geopolymer Mortar

commit to user 6 harus mudah diaplikasikan. Selain itu yang perlu diperhatikan adalah lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga kerja, keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perbaikan. Salah satu metode untuk memperbaiki kerusakan pada beton adalah dengan penambalan patch repair. Metode perbaikan ini adalah metode untuk memulihkan kerusakan yang terjadi pada selimut beton yaitu berupa spalling atau delamination yang diaplikasikan dengan cara menempel mortar secara manual pada permukaan beton yang rusak. Pada saat pelaksanaan, yang harus diperhatikan adalah penekanan ketika mortar ditempelkan. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang benar-benar padat. Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat harus merupakan permukaan yang masih kuat pula, tidak ada keropos ataupun bagian yang lemah, serta bersih dari debu dan kotoran. Syarat-syarat material yang digunakan untuk patch repair diantaranya cepat mengeras, mampu menyatu atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch repair, memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan beton setelah dilakukan patch repair, dan tidak terjadi susut. Saat ini telah banyak beredar di pasaran berbagai jenis repair material yang diproduksi oleh pabrik, namun harganya relatif mahal. Oleh sebab itu perlu dikembangkan repair material yang dapat dibuat sendiri dengan bahan dasar mortar yang tentunya harganya lebih murah.

2.2. Fly Ash Based-Geopolymer Mortar

Mortar adalah adukan yang dibuat dari agregat halus pasir dan pasta semen sebagai pengikat. Pada penelitian ini, mortar sebagai repair material dikembangkan lebih lanjut dengan menggunakan geopolymer sebagai bahan pengikatnya. Geopolymer yang dipakai berasal dari bahan dasar fly ash yang direaksikan dengan alkali aktivator berupa Sodium hidroksida NaOH dan Sodium silikat Na 2 SiO 3 , sehingga membentuk fly ash-based geopolymer mortar. commit to user 7 Geopolymer sendiri merupakan senyawa anorganik alumino silikat yang disintesiskan dari bahan-bahan yang banyak mengandung Silikon dan Aluminium melalui proses polimerisasi. Dalam reaksi polimerisasi ini, Aluminium Al dan Silika Si mempunyai peranan penting dalam ikatan polimerisasi Davidovits, 1994 . Proses polimerisasi adalah suatu reaksi kimia antara aluminosilika oksida Si 2 O 5 , Al 2 O 2 dengan alkali polysialate. Proses polimerisasi menghasilkan suatu rantai dalam bentuk tiga struktur dimensional dimana masing-masing terdiri dari bentuk ikatan-ikatan polymeric Si-O-Al-O Polysialate. Ikatan-ikatan tersebut dibagi dalam 3 jenis yaitu Polysialate Si-O-Al-O, Polysialate-Siloxo Si-O-Al- O-Si-O dan Polysialate-Disiloxo Si-O-Al-O-Si-O-Si-O. Sugiri dkk., 2009. Salah satu parameter proses polimerisasi adalah reaktan yang digunakan, yaitu SiO 2 , H 2 O dan NaOH. Fansuri dkk., 2007 Gambar 2.1. Ikatan Polimerisasi pada Beton dengan 100 Fly Ash www.geopolymer.org Dalam penggunaannya sebagai repair material, geopolymer mortar mempunyai beberapa kelebihan diantaranya tahan terhadap serangan asam sulfat, mempunyai rangkak dan susut yang kecil, tahan terhadap reaksi alkali-silika, tahan terhadap api, dan dapat mengurangi polusi udara. Namun selain mempunyai banyak kelebihan, geopolymer mortar juga mempunyai kekurangan yaitu pembuatannya sedikit lebih rumit dari beton konvensional karena jumlah material yang digunakan lebih banyak daripada beton konvensional, serta belum ada perhitungan mix design yang pasti. Skvara dkk. dalam Andoyo, 2006 commit to user 8 Bahan-bahan penyusun fly ash based-geopolymer mortar adalah sebagai berikut:

1. Agregat halus

Menurut SNI 03-6820-2002 2002: 171, agregat halus adalah agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi batuan atau pasir buatan yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu dan mempunyai butiran sebesar 4,75 mm. Agregat halus mempunyai peran penting sebagai pembentuk mortar dalam pengendalian kelecakan workability, kekuatan strength, dan keawetan durability dari mortar yang dihasilkan. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang telah ditentukan. Syarat–syarat agregat halus pasir sebagai bahan material pembuatan beton sesuai dengan ASTM C 33-97 adalah: a. Material dari bahan alami dengan kekasaran permukaan yang optimal sehingga kuat tekan beton besar. b. Butiran tajam, keras, kekal durable dan tidak bereaksi dengan material beton lainnya. c. Berat jenis agregat tinggi yang berarti agregat padat sehingga beton yang dihasilkan padat dan awet. d. Gradasi sesuai spesifikasi dan hindari gap graded aggregate karena akan membutuhkan semen lebih banyak untuk mengisi rongga. e. Bentuk yang baik adalah bulat, karena akan saling mengisi rongga dan jika ada bentuk yang pipih dan lonjong dibatasi maksimal 15 dari berat total agregat. f. Kadar lumpur agregat tidak lebih dari 5 terhadap berat kering karena akan berpengaruh pada kuat tekan beton.

2. Fly Ash

Fly ash adalah limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozzolanik SNI 03-6414-2002 . Fly ash memiliki sifat pozzolan dengan kandungan silikat commit to user 9 dan aluminat yang tinggi sehingga dapat bereaksi dengan air dan kapur padam dan dapat berubah menjadi massa padat yang tidak larut dalam air Tjokrodimulyo, 1996: 48 . Oleh karena itu fly ash dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti pemakaian semen, baik untuk adukan mortar maupun untuk campuran beton. Penambahan fly ash pada beton normal menunjukkan adanya peningkatan kualitas beton. Peningkatan kualitas itu disebabkan karena kandungan unsur silikat dan aluminat pada fly ash yang reaktif bereaksi dengan kapur bebas pada proses hidrasi antara fly ash dan air menjadi kalsium silikat. Keuntungan lain dari pemakaian fly ash yang mutunya baik adalah dapat meningkatkan ketahanankeawetan beton terhadap ion sulfat dan juga dapat menurunkan panas hidrasi semen. Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. 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 Hardjito, 2001. Selain itu secara mekanik, butiran fly ash yang lebih halus daripada butiran semen ini akan mengisi ruang kosong rongga di antara butiran-butiran agregat halus. Klasifikasi fly ash menurut ASTM C 618-96 yaitu: a. Kelas C 1 Fly ash yang mengandung CaO lebih dari 10 , dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub bitumen batubara. 2 Kadar SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 50 b. Kelas F 1 Fly ash yang mengandung CaO kurang dari 10 , dihasilkan dari pembakaran anthrachite atau bitumen batubara. 2 Kadar SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 70 c. Kelas N Pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat digolongkan antara lain tanah diatomic, opaline chertz dan shales, tuff dan abu vulkanik, dapat commit to user 10 diproses melalui pembakaran atau tidak. Selain itu juga berbagai hasil pembakaran yang mempunyai sifat pozzolan yang baik. Unsur utama dalam proses geopolimerisasi adalah Si dan Al. Oleh karena itu fly ash yang bisa digunakan sebagai geopolymer adalah jenis fly ash yang memiliki kandungan CaO rendah dan kandungan Si dan Al lebih dari 50 . Dari ketiga tipe fly ash di atas, yang memenuhi persyaratan tersebut adalah fly ash tipe C dan tipe

F. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kosnatha dan Prasetio 2007,

kuat tekan beton geopolymer yang menggunakan fly ash tipe C ternyata lebih tinggi daripada fly ash tipe F, baik yang menggunakan curing dengan oven maupun pada suhu ruang. Oleh sebab itu, pada penelitian ini dipilih fly ash tipe C dari PLTU Paiton di Probolinggo, Jawa Timur. Komposisi kimia dari fly ash tipe C adalah sebagai berikut: Tabel 2.1. Komposisi Kimia Fly Ash Tipe C Senyawa Fly Ash tipe C SiO 2 45,27 Al 2 O 3 20,07 Fe 2 O 3 10,59 TiO 2 0,82 CaO 13,32 MgO 2,83 K 2 O 1,59 Na 2 O 0,98 P 2 O 5 0,41 SO 3 1,00 MnO 2 0,07 Keuntungan pemakaian fly ash pada beton antara lain: a. Beton akan lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada proses hidrasi akan terikat oleh silikat dan alumina aktif yang terkandung di dalam fly ash dan menambah pembentukan silika gel yang berubah menjadi kalsium silikat hidrat CSH yang akan menutupi pori-pori yang terbentuk sebagai akibat dibebaskannya CaOH 2 .