PEMANFAATAN CAMPURAN LUMPUR SIDOARJO DAN FLY ASH DALAM PEMBUATAN MORTAR GEOPOLIMER MUTU TINGGI | Jodjana | Jurnal Dimensi Pratama Teknik Sipil 2608 4830 1 SM
PEMANFAATAN CAMPURAN LUMPUR SIDOARJO DAN FLY ASH
DALAM PEMBUATAN MORTAR GEOPOLIMER MUTU TINGGI
A. Jodjana1, A. C. Djoewardi2, Antoni3, D. Hardjito4
ABSTRAK: Luapan lumpur Sidoarjo merupakan permasalahan lingkungan yang hingga saat ini
belum dapat diatasi, lewat penelitian ini diharapkan dapat memanfaatkan lumpur Sidoarjo sebagai
material geopolimer. Kandungan yang terdapat pada lumpur Sidoarjo terbukti dapat menggantikan
semen. Akan tetapi hingga saat ini penelitian yang menggunakan lumpur Sidoarjo sebagai material
geopolimer, belum memenuhi syarat mortar geopolimer mutu tinggi. Sedangkan fly ash terbukti dapat
digunakan sebagai mortar geopolimer mutu tinggi. Oleh karena itu, penelitian ini memanfaatkan
lumpur Sidoarjo dan fly ash sebagai material mortar geopolimer yang diharapkan dapat memenuhi
syarat mortar geopolimer mutu tinggi. Selain itu penelitian ini juga memvariasikan molaritas NaOH,
perbandingan massa larutan NaOH dengan sodium silikat, perbandingan larutan dengan pasta, serta
perbandingan massa lumpur Sidoarjo dengan fly ash. Pada penelitian ini dilakukan pengujian kuat
tekan, berat jenis, kelecakan dengan menggunakan metode flow table dan initial setting test dengan
menggunakan penetrometer. Hal ini bertujuan agar dapat mengetahui karakteristik mortar geopolimer
tersebut, sehingga dapat dianalisa untuk penerapan di lapangan. Hasil dari penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa dengan mencampurkan fly ash terhadap lumpur Sidoarjo sebagai material
geopolimer, maka akan meningkatkan kuat tekan mortar geopolimer tersebut. Dengan memanfaatkan
lumpur Sidoarjo dan fly ash, penelitian ini berhasil mencapai 62.7 MPa yang telah memenuhi syarat
mortar geopolimer mutu tinggi.
KATA KUNCI : geopolimer, geopolimer mutu tinggi, lumpur Sidoarjo, fly ash, kuat tekan.
1. PENDAHULUAN
Bencana luapan lumpur di Sidoarjo yang terjadi sejak tanggal 29 Mei 2006 menyebabkan
tergenangnya kawasan pemukiman, pertanian dan perindustrian di tiga kecamatan dan sekitarnya,
serta mempengaruhi aktivitas perekonomian di Jawa Timur. Lumpur Sidoarjo yang sekarang ini
semakin menumpuk perlu dimanfaatkan untuk membantu mengurangi volume lumpur. Berbagai usaha
telah dilakukan untuk menghentikan luapan lumpur tersebut, tapi hingga sekarang masih belum
berhasil dan hanya ditampung dengan tanggul.
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa lumpur Sidoarjo memiliki kandungan SiO2,
Al2O3, dan Fe2O3 masing-masing 53.08%, 18.27%, dan 5.6%. Material tersebut dapat digunakan
sebagai pengganti sebagian semen yang disyaratkan harus memiliki kandungan senyawa SiO2, Al2O3,
dan Fe2O3 minimum 70% (Aristianto, 2006).
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, m21410076@john.petra.ac.id
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, m21410079@john.petra.ac.id
3
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Krsiten Petra, antoni@petra.ac.id
4
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, djwantoro.h@petra.ac.id
2
1
Sebelum adanya penelitian tentang lumpur Sidoarjo yang dapat digunakan sebagai material dasar
geopolimer, fly ash sudah terlebih dahulu dikenal sebagai bahan dasar untuk pembuatan beton
geopolimer. Fly ash dan lumpur Sidoarjo memiliki kandungan senyawa Al2O3, dan Fe2O3 yang tinggi.
Akan tetapi untuk penelitian dengan menggunakan material lumpur Sidoarjo sampai saat ini masih
belum memenuhi syarat beton mutu tinggi. Sedangkan dari hasil penelitian (Leoindarto & Sanjaya,
2006) yang menggunakan material fly ash Jawa Power Paiton sebagai bahan pembuatan beton
geopolimer telah memenuhi syarat beton mutu tinggi. Oleh karena itu dengan mencampurkan fly ash
dengan lumpur Sidoarjo diharapkan dapat menghasilkan kuat tekan geopolimer yang baik. Sehingga
dapat memanfaatkan material lumpur Sidoarjo sebagai mortar geopolimer mutu tinggi.
2. METODE PENELITIAN
Setelah melakukan pengambilan lumpur Sidoarjo yang masih basah, lumpur tersebut dibentuk seperti
batu bata dengan ketebalan 2-3 cm yang tujuannya agar pada proses pembakaran lumpur tersebut
matang secara merata. Selanjutnya lumpur Sidoarjo yang masih basah tersebut dioven dalam suhu
110oC selama 24 jam. Lalu lumpur Sidoarjo yang sudah dioven dibakar pada suhu pembakaran 700OC
selama 6 jam, setelah itu penggilingan lumpur bakar Sidoarjo dilakukan selama 8 jam.
Pada tahap pertama penelitian ini, peneliti mencoba mix design untuk pasta geopolimer. Variabel
terikatnya adalah perbandingan lumpur bakar Sidoarjo dengan fly ash yaitu 1 : 1. Sedangkan
komposisi sodium silikat, NaOH, dan molaritas NaOH merupakan variabel bebas. Komposisi
perbandingan sodium silikat dan larutan NaOH adalah 1,5, 2, 2,5 dan komposisi molaritas NaOH 8M
dan 10M. Peneliti melakukan pencampuran lumpur menggunakan larutan NaOH, Sodium Silikat, dan
fly ash dengan komposisi yang sudah ditentukan. Penelitian pada ini menggunakan benda uji sebesar 5
x 5 x 5 cm3, dan dioven dengan suhu 110o selama 24 jam.
Pada tahap kedua penelitian ini, peneliti memvariasikan komposisi dari perbandingan antara larutan
dan pasta yaitu 0,3, 0,35 dan 0,4. Komposisi larutan yang dimaksudkan adalah campuran larutan
sodium silikat dan larutan NaOH. Penelitian tahap ini menggunakan perbandingan massa pasir : pasta
yaitu 2 : 1. Campuran mortar yang telah dibuat, lalu dituang dalam cetakan benda uji sebesar 5 x 5 x 5
cm3, dan dioven selama 24 jam pada suhu 110o. Komposisi mix design tahap kedua ini dengan hasil
kuat tekan paling tinggi yang memvariasikan komposisi dari perbandingan antara larutan dan pasta
yaitu 0,3, 0,35 dan 0,4 selanjutnya dipilih sebagai komposisi mix design mortar tahap berikutnya.
Pada tahap ketiga penelitian ini, peneliti memvariasikan komposisi dari perbandingan antara Lumpur
Sidoarjo dan Fly ash yaitu 100% : 0%, 60% : 40%, 50% : 50%, 40% : 60% dan 0% :100%. Penelitian
tahap ini juga menggunakan perbandingan massa pasir : pasta yaitu 2 : 1. Campuran mortar yang telah
dibuat, lalu dituang dalam cetakan benda uji sebesar 5 x 5 x 5 cm3, dan dioven selama 24 jam pada
suhu 90o. Setelah dilakukan pengetesan, hasil dari kuat tekan, kelecakan dan berat jenisnya dianalisa.
3. ANALISA DAN HASIL
3.1. Pengaruh Molaritas NaOH dan Perbandingan Larutan NaOH dengan Larutan Sodium
Silikat dalam Pembuatan Pasta Geopolimer
Pada penelitian pasta geopolimer dibuat 3 benda uji untuk tiap komposisi, dengan volume yang sama
yaitu 5×5×5 cm3. Variabel bebas pada tahap ini adalah Molaritas NaOH yaitu 8M dan 10M, juga
perbandingan larutan Sodium Silikat : larutan NaOH yaitu 1.5, 2, dan 2.5. Sedangkan variabel
terikatnya ialah perbandingan massa lumpur Sidoarjo dengan fly ash yaitu 1 : 1. Massa air pada
komposisi campuran ini digunakan untuk melarutkan padatan NaOH. W/b yang dimaksud adalah
perbandingan massa air dengan massa total campuran pasta geopolimer.
2
Compressive Strength
(MPa)
Lumpur
Sidoarjo :: Fly
Fly Ash
Ash =
= 50%
1:1:
Lumpur Sidoarjo
50%
60
52.0
49.3
50
40
30
36.5
40.0
36.7
31.1
8M
10M
20
10
0
1.5
2
2.5
Larutan Sodium Silikat : Larutan NaOH
Gambar 1. Hasil Tes Kuat Tekan Pasta Geopolimer
LumpurSidoarjo
Sidoarjo: :Fly
FlyAsh
Ash==150%
:1 :
Lumpur
50%
Density (kg/m³)
2350
2300
2288
2250
2264
2296
2304
2280
2288
8M
2200
2150
10M
2100
2050
2000
1.5
2
2.5
Perbandingan Sodium Silikat : NaOH
Gambar 2. Density Pasta Geopolimer
Hasil dari tes kuat tekan pasta geopolimer pada Gambar 1. memperlihatkan bahwa penggunaan
larutan NaOH 10M menghasilkan kuat tekan lebih tinggi dibandingkan larutan NaOH 8M. Dan
penggunaan larutan NaOH 10M dengan perbandingan antara larutan sodium silikat dan larutan NaOH
sebesar 2 menghasilkan kuat tekan yang paling optimal. Dari hasil penelitian pada tahap ini,
komposisi dengan hasil kuat tekan yang paling tinggi digunakan untuk komposisi campuran mortar
geopolimer yang menggunakan variasi perbandingan larutan dan pasta.
3.2. Pengaruh Perbandingan Larutan dengan Pasta dalam Pembuatan Mortar Geopolimer
Pada penelitian berikut ini dibuat 3 benda uji untuk tiap komposisi, dengan volume yang sama yaitu
5×5×5 cm3. Variabel bebasnya adalah perbandingan larutan (larutan sodium silikat dan larutan NaOH)
dengan pasta yaitu 0,3, 0,35, dan 0,4 akan dijadikan mix design dengan komposisi perbandingan
massa lumpur Sidoarjo dan fly ash 1 : 1, alkaline activator yang digunakan berupa larutan NaOH 10
M dan larutan sodium silikat. Perbandingan larutan NaOH dan larutan sodium silikat sebesar 1:2. Dan
perbandingan massa pasta : massa pasir Lumajang yaitu 1 : 2. Massa air pada komposisi campuran ini
digunakan untuk melarutkan padatan NaOH. W/b yang dimaksud adalah perbandingan massa air
dengan massa total campuran pasta geopolimer.
3
Compressive Strength (MPa)
70
62.7
63.3
56.3
56.7
32.3
34.7
63.9
60
50
40
56.3
Larutan/Pasta
0.3
33.1
0.35
30
0.4
20 NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
0 Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
10
7 hari
14 hari
28 hari
Hari
Gambar 3. Hasil Tes Kuat Tekan Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
Density (kg/m³)
2350
2312
2323
2312
2296
2267
2309
2269
2300
2250
2200
Larutan/Pasta
0.3
2216
2205
0.35
2150
2100
2050
2000
0.4
NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
7 hari
14 hari
28 hari
Hari
Gambar 4. Density Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
Dari Gambar 3. dapat dilihat bahwa semakin kecil perbandingan antara massa larutan dan pasta maka
semakin besar kuat tekan pada mortar geopolimer dengan variasi perbandingan larutan dan pasta
tersebut. Hal ini disebabkan semakin sedikitnya kandungan air di dalam mix design mortar geopolimer
yang menggunakan perbandingan larutan : pasta 0,3 dibandingkan dengan lainnya. Dan dari
Gambar 4. penggunaan komposisi dengan perbandingan larutan : pasta yang semakin kecil nilainya
akan menghasilkan sampel yang lebih padat. Hal ini disebabkan karena semakin kecil perbandingan
larutan : pasta maka semakin besar density mortar tersebut.
Flow (mm)
25
20
20
15
12
10
9
5
0
0.3
NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
0.35
0.4
Perbandingan Larutan / Pasta
Gambar 5. Flow Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
4
Dari hassil uji flow table
t
pada Gambar
G
5. dapat
d
dilihat bahwa kelecakan mortaar geopolimeer kurang
baik apaabila diaplikkasian untukk pengerjaann yang mem
mbutuhkan nilai slump yang tingg
gi seperti
pengecorran balok. Akan
A
tetapi untuk
u
pengerrjaan yang membutuhkan
m
n nilai slumpp yang rendaah seperti
pengecorran bendunggan, maka keelecakan morrtar geopolim
mer ini dapat digunakan. V
Variasi perbandingan
larutan dengan
d
pasta tidak seberaapa berpengaaruh terhadap
p kelecakan mortar
m
geopoolimer terseb
but.
Gambarr 6.Initial Settting Time Pad
da Mortar Geeopolimer deengan Variasii Perbandingan Larutan dan
d Pasta
Hasil daari initial settting time pada Gambar 6. mortar geopolimer
g
y
yang
mengguunakan variaasi mortar
geopolim
mer dengan variasi perbbandingan laarutan dan pasta
p
menunnjukkan bahhwa semakin
n banyak
larutan maka
m
initial setting
s
time yang
y
terjadi semakin lam
ma.
Compressive Strength (MPa)
3 Pengaru
3.3.
uh Perband
dingan Masssa Lumpurr Sidoarjo dan Fly Ash
A
dalam P
Pembuatan Mortar
Geopolimer
p
in
ni dibandingkkan penelitiaan sebelumn
nya. Pada
Ada bebberapa perbeedaan perlakkuan dalam penelitian
penelitiaan berikut inii dibuat 3 beenda uji untuuk tiap komposisi, dengann volume yaang sama yaitu 5×5×5
cm3. Vaariabel bebassnya adalah perbandinga
p
an massa lum
mpur Sidoarjo dengan flyy ash yaitu 100%: 0,
60% : 400%, 50% : 50%, 40% : 60%, dan 0%
0 : 100%. Kemudian
K
alkaline activvator yang digunakan
d
berupa larutan
l
NaO
OH 10 M daan larutan sodium silikaat. Perbandingan larutann NaOH dan
n larutan
sodium silikat sebeesar 1:2. Sedangkan untuk
u
perban
ndingan laruutan : pastta sebesar 0,3.
0
Dan
majang yaitu 1 : 2. Massaa air pada kom
mposisi cam
mpuran ini
perbandiingan massa pasta : masssa pasir Lum
digunakaan untuk meelarutkan paadatan NaOH
H. W/b yan
ng dimaksudd adalah perbbandingan massa
m
air
dengan massa
m
total campuran
c
moortar geopolim
mer.
120
103.7
101.3
63.3
59.7
40
62.7
59.6
6
48.7
20
25.1
25.1
7 hari
14 hari
100
80
60
44.7
0
Hari
N
NaOH
10M
S
Sodium
Silikatt : NaOH =
2:1
104.7
Larutan : Passta = 0.3 :
Lumpur : Fly Ash
h
1
100% :
64.0 Pasir : Pasta =0%
2:1
59.9
60% :
40%
48.3
50% :
25.1
50%
40% :
60%
28
8 hari
Gamb
bar 7. Hasil Tes
T Kuat Tek
kan Mortar Geopolimer
G
deengan Variassi Perbandinggan Massa Lu
umpur
Sidooarjo dan Flyy Ash
5
Tabel 1.. Density Morrtar Geopolim
mer dengan Variasi
V
Perba
andingan Maassa Lumpur Sidoarjo dan
n Fly Ash
Density
P
Perbandingan
n
(kg/m3)
M
Massa
Lumpu
ur
Sid
doarjo : Fly ash
a
7 Hari
H
14 Hari
28 Harii
21112
23325
23312
23355
23339
100% : 0%
60% : 40%
50% : 50%
40% : 60%
0% : 100%
2112
2331
2323
2347
2341
2112
2339
2328
2349
2355
Dari hassil penelitian ini, pada Gaambar 7 dann Tabel 1 daapat disimpulkan bahwa pemadatan benda
b
uji
sangat mempengaru
m
uhi density dan hasil kuat
k
tekan mortar geoopolimer. Deengan meng
ggunakan
komposiisi campurann 100% luumpur Sidooarjo didap
patkan hasil kuat tekann yang lebih
h rendah
dibandinngkan dengann komposisi benda uji laainnya. Hal ini
i disebabkaan karena peermukaan butiran dari
lumpur Sidoarjo yaang tidak beraturan
b
sehingga men
nyebabkan pemadatan
p
m
menjadi leb
bih susah
dibandinngkan dengann komposisi lainnya.
Flow (mm)
25
25
20
15
15
10
9
7
5
NaOH 10M
M
m Silikat : NaaOH = 2 : 1
Sodium
Laru
utan : Pasta = 0.3 : 1
=
0
0
100% : 0%
P
Pasir
: Pasta = 2 : 1
60% : 40%
50% : 50
0%
40% : 60%
0%
% : 100%
Lumpur : Flyy Ash
Gambarr 8. Flow Morrtar Geopolim
mer dengan Variasi
V
Perba
andingan Maassa Lumpur Sidoarjo dan
n Fly Ash
Dari hassil penelitian ini, pada Gaambar 8. jugga dapat disim
mpulkan bahhwa semakinn banyak pen
nambahan
kadar flyy ash pada komposisi
k
caampuran morrtar geopolim
mer, maka akkan meningkkatkan kelecakan dan
kuat tekkan mortar geopolimer
g
teersebut. Hall ini disebab
bkan karena permukaan butiran fly ash
a lebih
halus dibbandingkan dengan
d
lumppur Sidoarjo.
Gambar 9. Initial Settingg Time Pada Mortar Geop
polimer denggan Variasi Perbandingan
n
o dan Fly Ash
h
Massa Lumpur Sidoarjo
6
Hasil initial setting time pada Gambar 9. menunjukkan bahwa semakin banyak kandungan fly ash
pada mortar geopolimer tersebut akan memperlambat initial setting time yang terjadi.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dan penelitian dapat ditarik kesimpulan mengenai mortar geopolimer,
sebagai berikut:
1. Kualitas mortar geopolimer dipengaruhi dari kadar molaritas NaOH dan perbandingan antara
NaOH dan sodium silikat. Semakin tinggi molaritas larutan NaOH akan meningkatkan kuat tekan
mortar geopolimer. Hal ini dapat dilihat dari penggunaan larutan NaOH 10M pada pasta
geopolimer memiliki hasil kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan larutan
NaOH 8M.
2. Kualitas mortar geopolimer juga dipengaruhi oleh perbandingan massa antara larutan (larutan
sodium silikat dan larutan NaOH) dengan pasta (lumpur Sidoarjo, fly ash, larutan sodium silikat
dan larutan NaOH). Semakin sedikit kandungan larutan yang terdapat pada mortar geopolimer
akan menghasilkan kuat tekan yang semakin tinggi pula. Akan tetapi dengan sedikitnya
kandungan larutan pada mortar geopolimer akan mempengaruhi kelecakan sehingga lebih susah
untuk dikerjakan. Hal ini dapat dilihat dari komposisi mortar geopolimer dengan perbandingan
larutan dengan pasta sebesar 0,3 memiliki hasil kuat tekan yang paling tinggi yaitu 64 Mpa pada
umur 28 hari dan memiliki flow sebesar 9 mm. Sehingga dari hasil kuat tekan tersebut dapat
dikategorikan sebagai mortar geopolimer mutu tinggi.
3. Pada penelitian tentang pengaruh perbandingan massa lumpur Sidoarjo dan fly ash, dapat
disimpulkan bahwa semakin banyak penggunaan fly ash terhadap lumpur Sidoarjo pada
komposisi campuran mortar geopolimer, maka akan meningkatkan kuat tekan mortar geopolimer
tersebut. Hal ini dapat dilihat dari komposisi mortar geopolimer yang menggunakan 100% fly ash
memiliki hasil kuat tekan yang paling tinggi yaitu 104,7 MPa pada umur 28 hari. Partikel fly ash
yang telah diamati dengan SEM memiliki permukaan butiran yang halus dan berbentuk bulat,
sehingga proses pemadatan menjadi lebih baik yang dapat meningkatkan kuat tekan.
4. Initial setting time dipengaruhi oleh perbandingan larutan dan pasta, juga dipengaruhi oleh
perbandingan lumpur Sidoarjo dan fly ash. Semakin banyak kandungan larutan dalam mortar
geopolimer maka semakin lama pula initial setting time yang terjadi. Dan semakin banyak
kandungan fly ash yang terdapat dalam mortar geopolimer maka initial setting yang terjadi juga
semakin lama.
5.
DAFTAR REFERENSI
Aristianto. (2006). Pemeriksaan Pendahuluan Lumpur Panas Lapindo Sidoarjo. Balai Besar Keramik
Departemen Perindustrian Bandung, Bandung.
Leoindarto, C., Sanjaya, A., Antoni, A., & Sugiharto, H. (2006). Komposisi Alkaline Aktivato dan Fly
Ash Untuk Beton Geopolimer Mutu Tinggi. Jurnal Dimensi Pratama Teknik Sipil, 1–50.
7
DALAM PEMBUATAN MORTAR GEOPOLIMER MUTU TINGGI
A. Jodjana1, A. C. Djoewardi2, Antoni3, D. Hardjito4
ABSTRAK: Luapan lumpur Sidoarjo merupakan permasalahan lingkungan yang hingga saat ini
belum dapat diatasi, lewat penelitian ini diharapkan dapat memanfaatkan lumpur Sidoarjo sebagai
material geopolimer. Kandungan yang terdapat pada lumpur Sidoarjo terbukti dapat menggantikan
semen. Akan tetapi hingga saat ini penelitian yang menggunakan lumpur Sidoarjo sebagai material
geopolimer, belum memenuhi syarat mortar geopolimer mutu tinggi. Sedangkan fly ash terbukti dapat
digunakan sebagai mortar geopolimer mutu tinggi. Oleh karena itu, penelitian ini memanfaatkan
lumpur Sidoarjo dan fly ash sebagai material mortar geopolimer yang diharapkan dapat memenuhi
syarat mortar geopolimer mutu tinggi. Selain itu penelitian ini juga memvariasikan molaritas NaOH,
perbandingan massa larutan NaOH dengan sodium silikat, perbandingan larutan dengan pasta, serta
perbandingan massa lumpur Sidoarjo dengan fly ash. Pada penelitian ini dilakukan pengujian kuat
tekan, berat jenis, kelecakan dengan menggunakan metode flow table dan initial setting test dengan
menggunakan penetrometer. Hal ini bertujuan agar dapat mengetahui karakteristik mortar geopolimer
tersebut, sehingga dapat dianalisa untuk penerapan di lapangan. Hasil dari penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa dengan mencampurkan fly ash terhadap lumpur Sidoarjo sebagai material
geopolimer, maka akan meningkatkan kuat tekan mortar geopolimer tersebut. Dengan memanfaatkan
lumpur Sidoarjo dan fly ash, penelitian ini berhasil mencapai 62.7 MPa yang telah memenuhi syarat
mortar geopolimer mutu tinggi.
KATA KUNCI : geopolimer, geopolimer mutu tinggi, lumpur Sidoarjo, fly ash, kuat tekan.
1. PENDAHULUAN
Bencana luapan lumpur di Sidoarjo yang terjadi sejak tanggal 29 Mei 2006 menyebabkan
tergenangnya kawasan pemukiman, pertanian dan perindustrian di tiga kecamatan dan sekitarnya,
serta mempengaruhi aktivitas perekonomian di Jawa Timur. Lumpur Sidoarjo yang sekarang ini
semakin menumpuk perlu dimanfaatkan untuk membantu mengurangi volume lumpur. Berbagai usaha
telah dilakukan untuk menghentikan luapan lumpur tersebut, tapi hingga sekarang masih belum
berhasil dan hanya ditampung dengan tanggul.
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa lumpur Sidoarjo memiliki kandungan SiO2,
Al2O3, dan Fe2O3 masing-masing 53.08%, 18.27%, dan 5.6%. Material tersebut dapat digunakan
sebagai pengganti sebagian semen yang disyaratkan harus memiliki kandungan senyawa SiO2, Al2O3,
dan Fe2O3 minimum 70% (Aristianto, 2006).
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, m21410076@john.petra.ac.id
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, m21410079@john.petra.ac.id
3
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Krsiten Petra, antoni@petra.ac.id
4
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra, djwantoro.h@petra.ac.id
2
1
Sebelum adanya penelitian tentang lumpur Sidoarjo yang dapat digunakan sebagai material dasar
geopolimer, fly ash sudah terlebih dahulu dikenal sebagai bahan dasar untuk pembuatan beton
geopolimer. Fly ash dan lumpur Sidoarjo memiliki kandungan senyawa Al2O3, dan Fe2O3 yang tinggi.
Akan tetapi untuk penelitian dengan menggunakan material lumpur Sidoarjo sampai saat ini masih
belum memenuhi syarat beton mutu tinggi. Sedangkan dari hasil penelitian (Leoindarto & Sanjaya,
2006) yang menggunakan material fly ash Jawa Power Paiton sebagai bahan pembuatan beton
geopolimer telah memenuhi syarat beton mutu tinggi. Oleh karena itu dengan mencampurkan fly ash
dengan lumpur Sidoarjo diharapkan dapat menghasilkan kuat tekan geopolimer yang baik. Sehingga
dapat memanfaatkan material lumpur Sidoarjo sebagai mortar geopolimer mutu tinggi.
2. METODE PENELITIAN
Setelah melakukan pengambilan lumpur Sidoarjo yang masih basah, lumpur tersebut dibentuk seperti
batu bata dengan ketebalan 2-3 cm yang tujuannya agar pada proses pembakaran lumpur tersebut
matang secara merata. Selanjutnya lumpur Sidoarjo yang masih basah tersebut dioven dalam suhu
110oC selama 24 jam. Lalu lumpur Sidoarjo yang sudah dioven dibakar pada suhu pembakaran 700OC
selama 6 jam, setelah itu penggilingan lumpur bakar Sidoarjo dilakukan selama 8 jam.
Pada tahap pertama penelitian ini, peneliti mencoba mix design untuk pasta geopolimer. Variabel
terikatnya adalah perbandingan lumpur bakar Sidoarjo dengan fly ash yaitu 1 : 1. Sedangkan
komposisi sodium silikat, NaOH, dan molaritas NaOH merupakan variabel bebas. Komposisi
perbandingan sodium silikat dan larutan NaOH adalah 1,5, 2, 2,5 dan komposisi molaritas NaOH 8M
dan 10M. Peneliti melakukan pencampuran lumpur menggunakan larutan NaOH, Sodium Silikat, dan
fly ash dengan komposisi yang sudah ditentukan. Penelitian pada ini menggunakan benda uji sebesar 5
x 5 x 5 cm3, dan dioven dengan suhu 110o selama 24 jam.
Pada tahap kedua penelitian ini, peneliti memvariasikan komposisi dari perbandingan antara larutan
dan pasta yaitu 0,3, 0,35 dan 0,4. Komposisi larutan yang dimaksudkan adalah campuran larutan
sodium silikat dan larutan NaOH. Penelitian tahap ini menggunakan perbandingan massa pasir : pasta
yaitu 2 : 1. Campuran mortar yang telah dibuat, lalu dituang dalam cetakan benda uji sebesar 5 x 5 x 5
cm3, dan dioven selama 24 jam pada suhu 110o. Komposisi mix design tahap kedua ini dengan hasil
kuat tekan paling tinggi yang memvariasikan komposisi dari perbandingan antara larutan dan pasta
yaitu 0,3, 0,35 dan 0,4 selanjutnya dipilih sebagai komposisi mix design mortar tahap berikutnya.
Pada tahap ketiga penelitian ini, peneliti memvariasikan komposisi dari perbandingan antara Lumpur
Sidoarjo dan Fly ash yaitu 100% : 0%, 60% : 40%, 50% : 50%, 40% : 60% dan 0% :100%. Penelitian
tahap ini juga menggunakan perbandingan massa pasir : pasta yaitu 2 : 1. Campuran mortar yang telah
dibuat, lalu dituang dalam cetakan benda uji sebesar 5 x 5 x 5 cm3, dan dioven selama 24 jam pada
suhu 90o. Setelah dilakukan pengetesan, hasil dari kuat tekan, kelecakan dan berat jenisnya dianalisa.
3. ANALISA DAN HASIL
3.1. Pengaruh Molaritas NaOH dan Perbandingan Larutan NaOH dengan Larutan Sodium
Silikat dalam Pembuatan Pasta Geopolimer
Pada penelitian pasta geopolimer dibuat 3 benda uji untuk tiap komposisi, dengan volume yang sama
yaitu 5×5×5 cm3. Variabel bebas pada tahap ini adalah Molaritas NaOH yaitu 8M dan 10M, juga
perbandingan larutan Sodium Silikat : larutan NaOH yaitu 1.5, 2, dan 2.5. Sedangkan variabel
terikatnya ialah perbandingan massa lumpur Sidoarjo dengan fly ash yaitu 1 : 1. Massa air pada
komposisi campuran ini digunakan untuk melarutkan padatan NaOH. W/b yang dimaksud adalah
perbandingan massa air dengan massa total campuran pasta geopolimer.
2
Compressive Strength
(MPa)
Lumpur
Sidoarjo :: Fly
Fly Ash
Ash =
= 50%
1:1:
Lumpur Sidoarjo
50%
60
52.0
49.3
50
40
30
36.5
40.0
36.7
31.1
8M
10M
20
10
0
1.5
2
2.5
Larutan Sodium Silikat : Larutan NaOH
Gambar 1. Hasil Tes Kuat Tekan Pasta Geopolimer
LumpurSidoarjo
Sidoarjo: :Fly
FlyAsh
Ash==150%
:1 :
Lumpur
50%
Density (kg/m³)
2350
2300
2288
2250
2264
2296
2304
2280
2288
8M
2200
2150
10M
2100
2050
2000
1.5
2
2.5
Perbandingan Sodium Silikat : NaOH
Gambar 2. Density Pasta Geopolimer
Hasil dari tes kuat tekan pasta geopolimer pada Gambar 1. memperlihatkan bahwa penggunaan
larutan NaOH 10M menghasilkan kuat tekan lebih tinggi dibandingkan larutan NaOH 8M. Dan
penggunaan larutan NaOH 10M dengan perbandingan antara larutan sodium silikat dan larutan NaOH
sebesar 2 menghasilkan kuat tekan yang paling optimal. Dari hasil penelitian pada tahap ini,
komposisi dengan hasil kuat tekan yang paling tinggi digunakan untuk komposisi campuran mortar
geopolimer yang menggunakan variasi perbandingan larutan dan pasta.
3.2. Pengaruh Perbandingan Larutan dengan Pasta dalam Pembuatan Mortar Geopolimer
Pada penelitian berikut ini dibuat 3 benda uji untuk tiap komposisi, dengan volume yang sama yaitu
5×5×5 cm3. Variabel bebasnya adalah perbandingan larutan (larutan sodium silikat dan larutan NaOH)
dengan pasta yaitu 0,3, 0,35, dan 0,4 akan dijadikan mix design dengan komposisi perbandingan
massa lumpur Sidoarjo dan fly ash 1 : 1, alkaline activator yang digunakan berupa larutan NaOH 10
M dan larutan sodium silikat. Perbandingan larutan NaOH dan larutan sodium silikat sebesar 1:2. Dan
perbandingan massa pasta : massa pasir Lumajang yaitu 1 : 2. Massa air pada komposisi campuran ini
digunakan untuk melarutkan padatan NaOH. W/b yang dimaksud adalah perbandingan massa air
dengan massa total campuran pasta geopolimer.
3
Compressive Strength (MPa)
70
62.7
63.3
56.3
56.7
32.3
34.7
63.9
60
50
40
56.3
Larutan/Pasta
0.3
33.1
0.35
30
0.4
20 NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
0 Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
10
7 hari
14 hari
28 hari
Hari
Gambar 3. Hasil Tes Kuat Tekan Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
Density (kg/m³)
2350
2312
2323
2312
2296
2267
2309
2269
2300
2250
2200
Larutan/Pasta
0.3
2216
2205
0.35
2150
2100
2050
2000
0.4
NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
7 hari
14 hari
28 hari
Hari
Gambar 4. Density Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
Dari Gambar 3. dapat dilihat bahwa semakin kecil perbandingan antara massa larutan dan pasta maka
semakin besar kuat tekan pada mortar geopolimer dengan variasi perbandingan larutan dan pasta
tersebut. Hal ini disebabkan semakin sedikitnya kandungan air di dalam mix design mortar geopolimer
yang menggunakan perbandingan larutan : pasta 0,3 dibandingkan dengan lainnya. Dan dari
Gambar 4. penggunaan komposisi dengan perbandingan larutan : pasta yang semakin kecil nilainya
akan menghasilkan sampel yang lebih padat. Hal ini disebabkan karena semakin kecil perbandingan
larutan : pasta maka semakin besar density mortar tersebut.
Flow (mm)
25
20
20
15
12
10
9
5
0
0.3
NaOH 10M
Sodium Silikat : NaOH = 2 : 1
Pasir : Pasta = 2 : 1
Lumpur Sidoarjo : Fly Ash = 1 : 1
0.35
0.4
Perbandingan Larutan / Pasta
Gambar 5. Flow Mortar Geopolimer dengan Variasi Perbandingan Larutan dan Pasta
4
Dari hassil uji flow table
t
pada Gambar
G
5. dapat
d
dilihat bahwa kelecakan mortaar geopolimeer kurang
baik apaabila diaplikkasian untukk pengerjaann yang mem
mbutuhkan nilai slump yang tingg
gi seperti
pengecorran balok. Akan
A
tetapi untuk
u
pengerrjaan yang membutuhkan
m
n nilai slumpp yang rendaah seperti
pengecorran bendunggan, maka keelecakan morrtar geopolim
mer ini dapat digunakan. V
Variasi perbandingan
larutan dengan
d
pasta tidak seberaapa berpengaaruh terhadap
p kelecakan mortar
m
geopoolimer terseb
but.
Gambarr 6.Initial Settting Time Pad
da Mortar Geeopolimer deengan Variasii Perbandingan Larutan dan
d Pasta
Hasil daari initial settting time pada Gambar 6. mortar geopolimer
g
y
yang
mengguunakan variaasi mortar
geopolim
mer dengan variasi perbbandingan laarutan dan pasta
p
menunnjukkan bahhwa semakin
n banyak
larutan maka
m
initial setting
s
time yang
y
terjadi semakin lam
ma.
Compressive Strength (MPa)
3 Pengaru
3.3.
uh Perband
dingan Masssa Lumpurr Sidoarjo dan Fly Ash
A
dalam P
Pembuatan Mortar
Geopolimer
p
in
ni dibandingkkan penelitiaan sebelumn
nya. Pada
Ada bebberapa perbeedaan perlakkuan dalam penelitian
penelitiaan berikut inii dibuat 3 beenda uji untuuk tiap komposisi, dengann volume yaang sama yaitu 5×5×5
cm3. Vaariabel bebassnya adalah perbandinga
p
an massa lum
mpur Sidoarjo dengan flyy ash yaitu 100%: 0,
60% : 400%, 50% : 50%, 40% : 60%, dan 0%
0 : 100%. Kemudian
K
alkaline activvator yang digunakan
d
berupa larutan
l
NaO
OH 10 M daan larutan sodium silikaat. Perbandingan larutann NaOH dan
n larutan
sodium silikat sebeesar 1:2. Sedangkan untuk
u
perban
ndingan laruutan : pastta sebesar 0,3.
0
Dan
majang yaitu 1 : 2. Massaa air pada kom
mposisi cam
mpuran ini
perbandiingan massa pasta : masssa pasir Lum
digunakaan untuk meelarutkan paadatan NaOH
H. W/b yan
ng dimaksudd adalah perbbandingan massa
m
air
dengan massa
m
total campuran
c
moortar geopolim
mer.
120
103.7
101.3
63.3
59.7
40
62.7
59.6
6
48.7
20
25.1
25.1
7 hari
14 hari
100
80
60
44.7
0
Hari
N
NaOH
10M
S
Sodium
Silikatt : NaOH =
2:1
104.7
Larutan : Passta = 0.3 :
Lumpur : Fly Ash
h
1
100% :
64.0 Pasir : Pasta =0%
2:1
59.9
60% :
40%
48.3
50% :
25.1
50%
40% :
60%
28
8 hari
Gamb
bar 7. Hasil Tes
T Kuat Tek
kan Mortar Geopolimer
G
deengan Variassi Perbandinggan Massa Lu
umpur
Sidooarjo dan Flyy Ash
5
Tabel 1.. Density Morrtar Geopolim
mer dengan Variasi
V
Perba
andingan Maassa Lumpur Sidoarjo dan
n Fly Ash
Density
P
Perbandingan
n
(kg/m3)
M
Massa
Lumpu
ur
Sid
doarjo : Fly ash
a
7 Hari
H
14 Hari
28 Harii
21112
23325
23312
23355
23339
100% : 0%
60% : 40%
50% : 50%
40% : 60%
0% : 100%
2112
2331
2323
2347
2341
2112
2339
2328
2349
2355
Dari hassil penelitian ini, pada Gaambar 7 dann Tabel 1 daapat disimpulkan bahwa pemadatan benda
b
uji
sangat mempengaru
m
uhi density dan hasil kuat
k
tekan mortar geoopolimer. Deengan meng
ggunakan
komposiisi campurann 100% luumpur Sidooarjo didap
patkan hasil kuat tekann yang lebih
h rendah
dibandinngkan dengann komposisi benda uji laainnya. Hal ini
i disebabkaan karena peermukaan butiran dari
lumpur Sidoarjo yaang tidak beraturan
b
sehingga men
nyebabkan pemadatan
p
m
menjadi leb
bih susah
dibandinngkan dengann komposisi lainnya.
Flow (mm)
25
25
20
15
15
10
9
7
5
NaOH 10M
M
m Silikat : NaaOH = 2 : 1
Sodium
Laru
utan : Pasta = 0.3 : 1
=
0
0
100% : 0%
P
Pasir
: Pasta = 2 : 1
60% : 40%
50% : 50
0%
40% : 60%
0%
% : 100%
Lumpur : Flyy Ash
Gambarr 8. Flow Morrtar Geopolim
mer dengan Variasi
V
Perba
andingan Maassa Lumpur Sidoarjo dan
n Fly Ash
Dari hassil penelitian ini, pada Gaambar 8. jugga dapat disim
mpulkan bahhwa semakinn banyak pen
nambahan
kadar flyy ash pada komposisi
k
caampuran morrtar geopolim
mer, maka akkan meningkkatkan kelecakan dan
kuat tekkan mortar geopolimer
g
teersebut. Hall ini disebab
bkan karena permukaan butiran fly ash
a lebih
halus dibbandingkan dengan
d
lumppur Sidoarjo.
Gambar 9. Initial Settingg Time Pada Mortar Geop
polimer denggan Variasi Perbandingan
n
o dan Fly Ash
h
Massa Lumpur Sidoarjo
6
Hasil initial setting time pada Gambar 9. menunjukkan bahwa semakin banyak kandungan fly ash
pada mortar geopolimer tersebut akan memperlambat initial setting time yang terjadi.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dan penelitian dapat ditarik kesimpulan mengenai mortar geopolimer,
sebagai berikut:
1. Kualitas mortar geopolimer dipengaruhi dari kadar molaritas NaOH dan perbandingan antara
NaOH dan sodium silikat. Semakin tinggi molaritas larutan NaOH akan meningkatkan kuat tekan
mortar geopolimer. Hal ini dapat dilihat dari penggunaan larutan NaOH 10M pada pasta
geopolimer memiliki hasil kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan larutan
NaOH 8M.
2. Kualitas mortar geopolimer juga dipengaruhi oleh perbandingan massa antara larutan (larutan
sodium silikat dan larutan NaOH) dengan pasta (lumpur Sidoarjo, fly ash, larutan sodium silikat
dan larutan NaOH). Semakin sedikit kandungan larutan yang terdapat pada mortar geopolimer
akan menghasilkan kuat tekan yang semakin tinggi pula. Akan tetapi dengan sedikitnya
kandungan larutan pada mortar geopolimer akan mempengaruhi kelecakan sehingga lebih susah
untuk dikerjakan. Hal ini dapat dilihat dari komposisi mortar geopolimer dengan perbandingan
larutan dengan pasta sebesar 0,3 memiliki hasil kuat tekan yang paling tinggi yaitu 64 Mpa pada
umur 28 hari dan memiliki flow sebesar 9 mm. Sehingga dari hasil kuat tekan tersebut dapat
dikategorikan sebagai mortar geopolimer mutu tinggi.
3. Pada penelitian tentang pengaruh perbandingan massa lumpur Sidoarjo dan fly ash, dapat
disimpulkan bahwa semakin banyak penggunaan fly ash terhadap lumpur Sidoarjo pada
komposisi campuran mortar geopolimer, maka akan meningkatkan kuat tekan mortar geopolimer
tersebut. Hal ini dapat dilihat dari komposisi mortar geopolimer yang menggunakan 100% fly ash
memiliki hasil kuat tekan yang paling tinggi yaitu 104,7 MPa pada umur 28 hari. Partikel fly ash
yang telah diamati dengan SEM memiliki permukaan butiran yang halus dan berbentuk bulat,
sehingga proses pemadatan menjadi lebih baik yang dapat meningkatkan kuat tekan.
4. Initial setting time dipengaruhi oleh perbandingan larutan dan pasta, juga dipengaruhi oleh
perbandingan lumpur Sidoarjo dan fly ash. Semakin banyak kandungan larutan dalam mortar
geopolimer maka semakin lama pula initial setting time yang terjadi. Dan semakin banyak
kandungan fly ash yang terdapat dalam mortar geopolimer maka initial setting yang terjadi juga
semakin lama.
5.
DAFTAR REFERENSI
Aristianto. (2006). Pemeriksaan Pendahuluan Lumpur Panas Lapindo Sidoarjo. Balai Besar Keramik
Departemen Perindustrian Bandung, Bandung.
Leoindarto, C., Sanjaya, A., Antoni, A., & Sugiharto, H. (2006). Komposisi Alkaline Aktivato dan Fly
Ash Untuk Beton Geopolimer Mutu Tinggi. Jurnal Dimensi Pratama Teknik Sipil, 1–50.
7