STUDI KARAKTERISASI MATERIAL FLY ASH TERHADAP KEMAMPUAN PASTA

TUGAS AKHIR RC14 - 1501

STUDI KARAKTERISASI MATERIAL FLY ASH
TERHADAP KEMAMPUAN PASTA
GEOPOLYMER

ADHITYA LEONARD WIJAYA
NRP. 3113 100 076

Dosen Pembimbing I
Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST. MT
Dosen Pembimbing II
Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017
1

TUGAS AKHIR RC14 - 1501

STUDI KARAKTERISASI MATERIAL FLY ASH
TERHADAP KEMAMPUAN PASTA
GEOPOLYMER

ADHITYA LEONARD WIJAYA
NRP. 3113 100 076

Dosen Pembimbing I
Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST. MT
Dosen Pembimbing II
Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017

FINAL PROJECT RC14 - 1501

CHARACTERIZATION OF INDONESIAN FLY
ASHES FOR GEOPOLYMER PASTE

ADHITYA LEONARD WIJAYA
NRP. 3113 100 076

Supervisor I
Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST. MT
Supervisor II
Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
Department of Civil Engineering
Faculty of Civil Engineering and Planning
Institute Technology of Sepuluh Nopember
Surabaya 2017

3

i

STUDI KARAKTERISASI MATERIAL FLY ASH
TERHADAP KEMAMPUAN PASTA GEOPOLYMER
Nama mahasiswa : Adhitya Leonard Wijaya

NRP
: 3113100076
Jurusan
: Teknik Sipil FTSP-ITS
Dosen Pembimbing : 1. Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri,
ST. MT
2. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
Abstrak
Fly ash umumnya digunakan sebagai material pengikat
pada campuran geopolymer. Pada studi ini digunakan sampel fly
ash dari beberapa PLTU yang ada di Indonesia. Fly ash memiliki
banyak variasi yang didasari berbagai macam faktor. Sayangnya
masih belum ada suatu standar tertentu yang mengatur penggunaan
fly ash sebagai binder beton geopolymer.
Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari lebih jauh dan
mengkategorikan fly ash berdasarkan sifat fisik maupun kimianya.
Terdapat delapan jenis sampel fly ash yang digunakan untuk
membuat pasta geopolymer. Rasio yang digunakan disamakan
dengan perbandingan fly ash dan alkali activator adalah 65 : 35.
Pengujian tekan dilakukan pada usia tiga hari, tujuh hari, 14 hari,

21 hari, 28 hari dan 56 hari untuk mengetahui perkembangan kuat
tekan pasta.
Hasil menunjukkan bahwa CaO memiliki pengaruh dalam
menentukan kuat tekan awal dan setting time. Rasio Si dan Al akan
berpengaruh terhadap kuat tekan dari pasta. Fly ash dengan kadar
CaO lebih dari 10% mampu mencapai 49% kuat tekan pada usia
tiga hari. Rasio Si dan Al akan berkontribusi terhadap kuat tekan.
Kuat tekan mampu mencapai range antara 52.04 hingga 67.47 MPa
di umur 56 hari dengan rasio Si dan Al antara 1.875 – 2.078.
Kata Kunci : fly ash, pasta geopolymer, kuat tekan, setting time.
ii

CHARACTERIZATION OF INDONESIAN FLY
ASHES FOR GEOPOLYMER PASTE
Student Name
ID Number
Department
Supervisor

: Adhitya Leonard Wijaya

: 3113100076
: Civil Engineering FTSP-ITS
: 1. Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri,
ST. MT
2. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.

Abstract
In general, fly ash is often used as a binder in geopolymer
mixture. In this paper, sample of fly ash was collected from several
Indonesian power plants. The variation of fly ash depends on many
factors. Unfortunately, there is no standardization of fly ash used
for geopolymer binder.
This experiment was conducted to study and categorize fly
ashes both by assessing their physical and chemical character.
There were eight samples of fly ash to make geopolymer pastes.
Ratio of fly ash to alkali activator was kept constant at 65 : 35.
Compression test was conducted at three days, seven days, 14
days, 21 days, 28 days, and 56 days to know the strength
development of each samples.
The result suggest that the content of CaO in fly ash will

affect time of setting and early strength development of pastes. Fly
ash with CaO percentage more than 10% can attain 54% of
compressive strength only in 3 days. Ratio of Si to Al also will
contribute on strength of pastes. Pastes can reach range of 44.39
MPa to 50.30 MPa in 28 days when the ratio of Si to Al between
1.875 to 2.078.
Keywords : fly ash, geopolymer paste, strength, setting time.

iii

KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat-Nya yang luar biasa sehingga Laporan Tugas Akhir yang
berjudul “Analisa Sifat Mekanik Beton Geopolimer Pasca Bakar”
dapat terselesaikan tepat pada waktunya.
Selama penyusunan tugas akhir ini tentu banyak kesulitan
yang dialami oleh penulis. Namunkesulitan itu mampu diatasi
terutama karena bantuan orang-orang di sekitar penulis, Untuk itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua, kakak saya beserta seluruh keluarga yang

telah memberi motivasi dan semangat kepada penulis
2. Ibu Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST, MT. dan ibu Prof. Dr.
Ir. Triwulan, DEA atas bimbingannya yang telah banyak
memberikan arahan dan petunjuk dalam penyusunan proyek
akhir ini.
3. Rekan di NASDEQ, Ilham, dan seluruh teman saya yang tidak
bisa saya sebutkan satu persatu atas bantuannya dalam
mengerjakan tugas akhir dan memberi masukan yang
membangun.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas
Akhir ini masih banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna,
untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun
demi kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga apa yang kami sajikan dapat memberikan
manfaat bagi pembaca dan semua pihak.

Surabaya, April 2017
iv

DAFTAR ISI

Abstrak ........................................................................................ ii
Abstract....................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ................................................................ iv
DAFTAR ISI................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR .................................................................. ix
DAFTAR TABEL .................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................ 1
1.1 Latar Belakang .................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................ 4
1.3 Tujuan ................................................................................. 5
1.4 Batasan Masalah ................................................................. 5
1.5 Manfaat ............................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................. 7
2.1 Umum ................................................................................. 7
2.2 Fly Ash ................................................................................ 7
2.3 Karakteristik Fly Ash .......................................................... 9
2.4 Alkali Aktivator ................................................................ 10
2.5 Strength Development ....................................................... 12
2.6 Setting Time ...................................................................... 15
2.7 Pengkondisian Range untuk Setting Time ......................... 17

BAB III METODOLOGI ......................................................... 19
3.1

Flowchart .................................................................... 19
v

3.2 Studi Literatur ................................................................... 20
3.3 Persiapan Bahan ............................................................... 21
3.3.1 Fly Ash ....................................................................... 21
3.3.2 Alkali Aktivator ......................................................... 26
3.4 Pembuatan Benda Uji Pasta Geopolymer

................. 26

3.5

Tes Tekan Benda Uji Pasta Geopolymer .................... 28

3.6

Tes Setting Time Pasta Geopolymer............................ 29

3.7

Kontrol Kualitas Benda Uji dengan Standar Deviasi .. 30

3.8

Analisa Data ................................................................ 31

3.9

Kesimpulan ................................................................ 31

3.10 Jadwal Kegiatan Penyusunan Tugas Akhir ..................... 32
BAB IV HASIL ANALISA & PEMBAHASAN ..................... 33
4.1 Umum ............................................................................... 33
4.2 Hasil Tes Material Fly Ash ............................................... 33
4.2.1 Hasil Tes Berat Jenis Fly Ash

(ASTM C188-95) ... 35

4.2.2 Hasil Tes Berat Volume Fly Ash (ASTM C28) ......... 36
4.2.3 Hasil Tes pH Fly Ash ................................................. 37
4.2.4 Hasil Analisa XRF Fly Ash ........................................ 38
4.3 Analisa Kandungan SiO2, Al2O3, Na2O, dan H2O pada
Pasta ....................................................................................... 40
4.4 Hasil Tes Setting Time (ASTM C-191)............................. 48
4.5 Pengetesan Kuat Tekan Pasta ........................................... 49
4.6 Analisa Pengaruh Berat Jenis dan Berat Volume Fly Ash
Terhadap Kuat Tekan .............................................................. 55

vi

4.7 Analisa Pengaruh pH terhadap Kuat Tekan Pasta dan
Setting Time ............................................................................ 61
4.7.1 Pengaruh Na2O Terhadap pH Fly Ash ....................... 64
4.7.2 Pengaruh K2O Terhadap pH Fly Ash ......................... 65
4.7.3 Pengaruh MgO ........................................................... 67
4.7.3 Pengaruh Berat Jenis .................................................. 68
4.8 Analisa Pengaruh Kandungan CaO terhadap Kuat Tekan
Pasta dan Setting Time ............................................................ 76
4.8.1 Pengaruh CaO terhadap Kuat Tekan Pasta Geopolymer
............................................................................................ 76
4.8.2 Pengaruh CaO terhadap Setting Time Fly Ash ........... 82
4.9 Analisa Pengaruh Kandungan Na2O, K2O, dan MgO
terhadap Setting Time Pasta .................................................... 87
4.9.1 Pengaruh Na2O terhadap Setting Time Pasta ............. 87
4.9.2 Pengaruh K2O terhadap Setting Time Pasta ............... 89
4.9.3 Pengaruh MgO terhadap Setting Time Pasta .............. 90
4.10 Analisa Pengaruh Komposisi Oksida terhadap Kuat Tekan
Pasta ........................................................................................ 92
4.10.1 Pengaruh Si/Al terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ......................................................................... 92
4.10.2 Pengaruh SiO2/Al2O3 terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ......................................................................... 98
4.10.3 Pengaruh H2O/Na2O terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ....................................................................... 100
4.10.4 Pengaruh Na2O/SiO2 terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ....................................................................... 103

vii

4.10.5 Pengaruh SiO2/Fe2O3 terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ....................................................................... 106
4.10.6 Pengaruh MgO/SiO2 terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ....................................................................... 110
4.10.7 Pengaruh Na/Al terhadap Kuat Tekan Pasta
Geopolymer ....................................................................... 112
4.11 Analisa Pengaruh Kehalusan Fly Ash terhadap Kuat
Tekan Pasta ........................................................................... 114
4.12 Hasil Tes Reactivity ...................................................... 118
4.13 Pemanfaatan Fly Ash Sebagai Material Hijau Ramah
Lingkungan ........................................................................... 120
BAB V KESIMPULAN & SARAN ....................................... 123
5.1 Kesimpulan ..................................................................... 123
5.2 Saran ............................................................................... 124
DAFTAR PUSTAKA .............................................................. 127

viii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Hasil SEM Fly Ash (Yu et al., 2014) ....................... 8
Gambar 2. 2 Hubungan Kuat Tekan dengan Perbandingan
Aktivator Geopolymer (Risdanareni, Triwulan, & Ekaputri, 2014)
.................................................................................................... 11
Gambar 2. 3 Hubungan Specific Gravity vs Kekuatan Tekan
Beton (Nurwidayati et al., 2016) ................................................. 12
Gambar 2. 4 Hubungan Specific Surface Area vs Kuat Tekan
Beton (Antoni et al., 2016) ......................................................... 13
Gambar 2. 5 Hubungan pH Fly Ash & Kandungan CaO Fly Ash
(Antoni et al., 2015) .................................................................... 14
Gambar 2. 6 Hubungan Kandungan CaO Fly Ash & Kuat Tekan
Beton Geopolymer (Antoni et al., 2016)..................................... 15
Gambar 2. 7 Hubungan Setting Time dengan Kadar CaO dan
MgO (Antoni et al., 2016)........................................................... 15
Gambar 2. 8 Hubungan Kadar CaO Fly Ash dengan Kuat Tekan
dan Setting Time (Diaz et al., 2010) ........................................... 16
Gambar 2. 9 Hubungan Luas Permukaan Partikel Fly Ash dengan
Setting Time (Antoni et al., 2016) .............................................. 17
Gambar 3. 1 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir ....................... 20
Gambar 4. 1 Warna Sampel Fly Ash ......................................... 34
Gambar 4. 2 Grafik Kuat Tekan Pasta Geopolymer ................... 52
Gambar 4. 3 Grafik Persentase Kuat Tekan Pasta Terhadap Usia
28 Hari ........................................................................................ 54
Gambar 4. 4 Grafik Korelasi Kuat Tekan 28 hari & Berat Jenis
Fly Ash ........................................................................................ 56

ix

Gambar 4. 5 Grafik Korelasi Kuat Tekan 56 hari & Berat Jenis
Fly Ash ........................................................................................ 56
Gambar 4. 6 Grafik Korelasi Kuat Tekan 28 hari & Berat Volume
Fly Ash ........................................................................................ 57
Gambar 4. 7 Grafik Korelasi Kuat Tekan 56 hari & Berat Volume
Fly Ash ........................................................................................ 57
Gambar 4. 8 Grafik Hubungan Kuat Tekan 28 hr & Rasio Berat
Volume/Berat Jenis Fly Ash ....................................................... 60
Gambar 4. 9 Garfik Hubungan Kuat Tekan 56 hr & Rasio Berat
Volumes/Berat Jenis Fly Ash...................................................... 60
Gambar 4. 10 Grafik Hubungan pH Fly Ash & Kadar CaO Fly
Ash .............................................................................................. 63
Gambar 4. 11 Grafik Hubungan pH Fly Ash dan kadar Na2O Fly
Ash .............................................................................................. 65
Gambar 4. 12 Grafik Hubungan pH Fly Ash dan kadar K2O Fly
Ash .............................................................................................. 66
Gambar 4. 13 Grafik Hubungan pH Fly Ash dan Kadar MgO Fly
Ash .............................................................................................. 68
Gambar 4. 14 Grafik Hubungan pH Fly Ash dan Berat Jenis Fly
Ash .............................................................................................. 69
Gambar 4. 15 Garfik Hubungan pH dan CaO/Berat Jenis .......... 71
Gambar 4. 16 Hubungan pH Fly Ash dan CaO Fly Ash (CaO FA
< 10%)......................................................................................... 72
Gambar 4. 17 Hubungan pH Fly Ash dan CaO Fly Ash (CaO FA
> 10%)......................................................................................... 72
Gambar 4. 18 Hubungan pH Fly Ash dan Kuat Tekan 28 hr ...... 74
Gambar 4. 19 Hubungan pH Fly Ash dan Kuat Tekan 56 hr...... 74
Gambar 4. 20 Hubungan pH dan Final Setting Time.................. 75
Gambar 4. 21 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 3
hari .............................................................................................. 78
Gambar 4. 22 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 7
hari .............................................................................................. 78
x

Gambar 4. 23 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 14
hari .............................................................................................. 79
Gambar 4. 24 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 21
hari .............................................................................................. 79
Gambar 4. 25 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 28
hari .............................................................................................. 80
Gambar 4. 26 Hubungan CaO Fly Ash dan Kuat Tekan Pasta 56
hari .............................................................................................. 80
Gambar 4. 27 Hubungan CaO Fly Ash dan Initial Setting Time 84
Gambar 4. 28 Hubungan CaO Fly Ash dan Final Setting Time . 84
Gambar 4. 29 Grafik Hubungan Na2O Fly Ash dan Final Setting
Time ............................................................................................ 88
Gambar 4. 30 Grafik Hubungan K2O Fly Ash dan Final Setting
Time ............................................................................................ 90
Gambar 4. 31 Grafik Hubungan MgO Fly Ash dan Final Setting
Time ............................................................................................ 91
Gambar 4. 32 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 3
hari .............................................................................................. 94
Gambar 4. 33 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 7
hari .............................................................................................. 94
Gambar 4. 34 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 14
hari .............................................................................................. 95
Gambar 4. 35 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 21
hari .............................................................................................. 95
Gambar 4. 36 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 28
hari .............................................................................................. 96
Gambar 4. 37 Grafik Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta 56
hari .............................................................................................. 96
Gambar 4. 38 Grafik Hubungan SiO2/Al2O3 dan Kuat Tekan 28
hari .............................................................................................. 99
Gambar 4. 39 Grafik Hubungan SiO2/Al2O3 dan Kuat Tekan 56
hari .............................................................................................. 99
xi

Gambar 4. 40 Grafik Hubungan H2O/Na2O dan Kuat Tekan 28
hari ............................................................................................ 101
Gambar 4. 41 Grafik Hubungan H2O/Na2O dan Kuat Tekan 56
hari ............................................................................................ 101
Gambar 4. 42 Grafik Hubungan Na2O/SiO2 dan Kuat Tekan 28
hari ............................................................................................ 104
Gambar 4. 43 Grafik Hubungan Na2O/SiO2 dan Kuat Tekan 56
hari ............................................................................................ 104
Gambar 4. 44 Grafik Hubungan SiO2/Fe2O3 dan Kuat Tekan 28
hari ............................................................................................ 107
Gambar 4. 45 Grafik Hubungan SiO2/Fe2O3 dan Kuat Tekan 56
hari ............................................................................................ 107
Gambar 4. 46 Tren Hubungan SiO2/Fe2O3 dan Kuat Tekan 28 hari
.................................................................................................. 108
Gambar 4. 47 Tren Hubungan SiO2/Fe2O3 dan Kuat Tekan 56 hari
.................................................................................................. 109
Gambar 4. 48 Grafik Hubungan Rasio MgO/SiO2 dengan Kuat
Tekan 28 hari ............................................................................ 111
Gambar 4. 49 Grafik Hubungan Rasio MgO/SiO2 dengan Kuat
Tekan 56 hari ............................................................................ 111
Gambar 4. 50 Grafik Hubungan Na/Al dan Kuat Tekan 28 hari
.................................................................................................. 113
Gambar 4. 51 Grafik Hubungan Na/Al dan Kuat Tekan 56 hari
.................................................................................................. 113
Gambar 4. 52 Grafik Hubungan Kehalusan dan Kuat Tekan 28
hari ............................................................................................ 115
Gambar 4. 53 Grafik Hubungan Kehalusan dan Kuat Tekan 56
hari ............................................................................................ 115
Gambar 4. 54 Grafik Reaktivitas SiO2 ...................................... 119

xii

DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Kandungan Material Fly Ash ....................................... 9
Tabel 2. 2 Hubungan Kuat Tekan dengan Kadar Molaritas
Aktivator (Ekaputri & Triwulan, 2013) ...................................... 11
Tabel 3. 1 Standar Deviasi Kontrol pada Beton (SNI 03-68132002) ........................................................................................... 30
Tabel 3. 2 Jadwal Kegiatan Penyusunan Tugas Akhir ................ 32
Tabel 4. 1 Kode Material Fly Ash.............................................. 33
Tabel 4. 2 Perhitungan Berat Jenis Fly Ash ................................ 35
Tabel 4. 3 Perhitungan Berat Volume Fly Ash ........................... 37
Tabel 4. 4 Hasil Pengetesan pH Fly Ash .................................... 37
Tabel 4. 5 Komposisi Kimia Fly Ash (% massa) ........................ 38
Tabel 4. 6 Komposisi Material Pasta Geopolymer
... 40
Tabel 4. 7 Jumlah Kandungan Oksida Fly Ash .......................... 46
Tabel 4. 8 Perbandingan Oksida Pasta Geopolymer ................... 47
Tabel 4. 9 Waktu Setting Time Pasta Geopolymer ..................... 48
Tabel 4. 10 Kuat Tekan Pasta Geopolymer ................................ 50
Tabel 4. 11 Persentase Kuat Tekan Pasta Terhadap Usia 28 Hari
.................................................................................................... 53
Tabel 4. 12 Korelasi Kuat Tekan Pasta dengan Berat Jenis &
Berat Volume Fly Ash ................................................................ 55
Tabel 4. 13 Hubungan Kuat Tekan & Rasio Berat Volume/Berat
Jenis Fly Ash ............................................................................... 59
Tabel 4. 14 Hubungan pH Fly Ash & Kadar CaO Fly Ash ....... 62
Tabel 4. 15 Hubungan Kadar Na2O Fly Ash dan pH Fly Ash .... 64
Tabel 4. 16 Hubungan Kadar K2O Fly Ash dan pH Fly Ash ...... 66
xiii

Tabel 4. 17 Hubungan Kadar MgO Fly Ash dan pH Fly Ash ..... 67
Tabel 4. 18 Hubungan pH Fly Ash dan Berat Jenis Fly Ash ...... 69
Tabel 4. 19 Hubungan pH Fly Ash dan Rasio CaO/Berat Jenis Fly
Ash .............................................................................................. 70
Tabel 4. 20 Hubungan pH dengan Kuat Tekan & Final Setting
Time ............................................................................................ 73
Tabel 4. 21 Hubungan CaO dengan Kuat Tekan Pasta ............... 76
Tabel 4. 22 Hubungan CaO dan Setting Time ............................ 83
Tabel 4. 23 Hubungan Na2O dan Setting Time........................... 87
Tabel 4. 24 Hubungan K2O dan Setting Time ............................ 89
Tabel 4. 25 Hubungan MgO dan Setting Time ........................... 91
Tabel 4. 26 Hubungan Si/Al dan Kuat Tekan Pasta.................... 93
Tabel 4. 27 Hubungan SiO2/Al2O3 dan Kuat Tekan Pasta .......... 98
Tabel 4. 28 Hubungan H2O/Na2O dan Kuat Tekan Pasta ......... 100
Tabel 4. 29 Hubungan Na2O/SiO2 dan Kuat Tekan Pasta......... 103
Tabel 4. 30 Hubungan SiO2/Fe2O3 dan Kuat Tekan Pasta ........ 106
Tabel 4. 31 Hubungan MgO/SiO2 Terhadap Kuat Tekan ......... 110
Tabel 4. 32 Hubungan Na/Al dan Kuat Tekan Pasta ................ 112
Tabel 4. 33 Hubungan Kehalusan (% Tertahan) dan Kuat Tekan
Pasta .......................................................................................... 114
Tabel 4. 34 Perbandingan Kuat Tekan Pasta Umur 28 Hari Fly
Ash Diayak dan Tidak Diayak .................................................. 117
Tabel 4. 35 Hasil Kuat Tekan Dry Mix Silica Fume ................ 118
Tabel 4. 36 Hasil SiO2 Fly Ash Reaktif ..................................... 119

xiv

1

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dunia telah mengenal penggunaan semen sejak
zaman Romawi (1500 – 1100 SM). Semen pertama kali
ditemukan di Kota Pozzuoli, dekat Teluk Napoli dan
disebut dengan bubuk pozzuolana. Sejak saat itu
teknologi semen terus berkembang dari masa ke masa
hingga menghasilkan semen Portland yang umum
digunakan sekarang ini.
Semen menjadi material utama yang sangat
dibutuhkan dalam proses pengerjaan konstruksi.
Semen dibutuhkan dalam proses pembuatan beton.
Semen bertindak sebagai binder bagi agregat yang
menyusun beton. Beton acap kali digunakan sebagai
material proyek konstruksi. Mulai dari pembangunan
bangunan sederhana semacam rumah tinggal,
bendungan, hingga bangunan tingkat tinggi mayoritas
menggunakan beton sehingga berimbas pada jumlah
produksi semen yang terus meningkat untuk memenuhi
kebutuhan pasar. Dengan tingginya permintaan pasar
produksi semen PT Semen Indonesia di tahun 2015
mencapai angka 28,6 juta ton.(PT Semen Indonesia,
2016)
Melihat tingginya tingkat produksi semen hal ini
bisa dianggap sebagai suatu hasil yang positif maupun
hasil yang negatif. Positif karena dengan tingginya
produksi semen maka devisa negara akan semakin
tinggi. Sedangkan dikatakan sebagai suatu yang negatif
karena dengan tingginya produksi semen tingkat
pencemaran akibat produksi semen akan semakin
tinggi. Proses produksi semen turut menyumbangkan

2

sekitar 25% emisi gas CO2 yang berperan besar
terhadap terjadinya global warming.( Inventory of US
Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990–2012)
Melihat permasalahan tersebut timbul suatu
gagasan untuk mereduksi ketergantungan semen pada
proses pembangunan proyek konstruksi. Gagasan itu
adalah penggunaan beton geopolymer. Beton
geopolymer adalah beton yang pembuatannya sama
sekali tanpa menggunakan semen. Bahan semen
diganti menggunakan alkali activator dan fly ash.
Dengan penggunaan beton geopolymer tingkat
produksi semen dapat direduksi secara signifakan dan
tingkat global warming dapat ditekan.
Fly ash yang digunakan sebagai material beton
geopolymer merupakan limbah hasil pembakaran batu
bara. Fly ash banyak dihasilkan di PLTU milik PLN
yang menggunakan batu bara, ataupun sumber lainnya.
Di Indonesia berdasarkan data yang dirilis, pada tahun
2014 terdapat sekitar 86 PLTU yang beroperasi dengan
rincian sebanyak 48 PLTU berada di Pulau Jawa dan
38 lainnya tersebar di luar Jawa. (Statistik
Ketenagalistrikan, 2015)
Permasalahan yang ada di lapangan adalah jenis fly
ash yang dihasilkan dari masing-masing PLTU
berbeda satu sama lain. Terdapat 2 jenis fly ash yang
dihasilkan yaitu tipe F dan tipe C. Kandungan zat yang
terdapat di dalam fly ash yang dihasilkan oleh masingmasing PLTU pun tidak sama. Hal ini berimbas pada
sulitnya menentukan komposisi terbaik mix design
beton geopolymer serta penentuan jenis fly ash untuk
menghasilkan beton geopolymer yang paling optimal
baik secara kekuatan maupun biaya.

3

Guna mengetahui karakterisasi fly ash terhadap
kemampuan beton geopolymer dapat dilakukan
penelitian yang lebih sederhana dengan memanfaatkan
benda uji pasta geopolymer. Sampai sekarang belum
terdapat aturan mix design tentang pasta geopolymer.
Melalui penelitian menggunakan benda uji pasta
geopolymer akan didapatkan data-data lebih lanjut
mengenai karakterisasi fly ash yang ada di Indonesia.
Studi karakterisasi fly ash ini akan berguna dalam
upaya pengembangan material geopolymer di dunia
teknik sipil.
Secara lebih rinci berdasarkan penelitian
sebelumnya telah diketahui bahwa kandungan kimia
pada fly ash akan mempengaruhi hasil benda uji
geopolymer. Kandungan kimia utama yang menjadi
penentu sifat-sifat geopolymer diantaranya adalah
SiO2, Na2O, CaO, Al2O3, dan lain-lain. Kandungan
SiO2 dan Al2O3 akan berpengaruh pada kuat tekan
geopolymer sedangkan CaO merupakan salah satu zat
yang dianggap mengganggu dalam pasta geopolymer
karena membuat setting time menjadi lebih cepat.
Semakin besar kandungan Silika maka semakin besar
pula strength yang mampu dihasilkan dengan waktu
setting time yang lebih panjang.
Hingga kini baru beberapa ada beberapa peraturan
komposisi untuk perencanaan material geopolymer.
Salah satunya adalah Concrete Institute of Australia.
Disana dijelaskan bahwa geopolymer akan
menghasilkan kekuatan yang optimum apabila
perbandingan SiO2/Na2O antara 0.5 < SiO2/Na2O < 1.5.
Namun belum ada pengkondisian yang jelas terkait
kekuatan yang mampu dicapai dan pengaruh
kandungan oksida lain terhadap kemampuan

4

geopolymer seperti setting time, dan workability.
Peraturan dari Australia ini juga kurang sesuai apabila
dipergunakan di Indonesia karena jenis sampel fly ash
yang ada di Indonesia cenderung variatif dengan
kombinasi tipe F dan C serta memiliki banyak
kandungan zat besi yang berbeda dengan jenis sampel
di Australia yang cenderung rendah kalsium dan tidak
mengandung banyak zat besi.
Atas dasar tersebut penelitian lebih jauh perlu
dilakukan untuk mengembangkan informasi secara
lebih lanjut terkait faktor-faktor apa saja yang nantinya
akan berpengaruh terhadap geopolymer. Dengan
mengetahui hal tersebut maka dapat dihasilkan suatu
referensi baru untuk pengembangan dan pemanfaatan
material geopolymer secara umum di kehidupan kita.
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah :
1.

2.

3.

Apa kandungan kimia yang terdapat pada masingmasing fly ash yang digunakan dalam pembuatan
benda uji pasta geopolymer?
Bagaimana pengaruh sifat kimia fly ash yang
berbeda terhadap setting time, kekuatan tekan, dan
workability pasta geopolymer?
Bagaimana pengaruh sifat fisik fly ash yang
berbeda terhadap setting time, kekuatan tekan, dan
workability pasta geopolymer?

5

1.3 Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah :
1.
2.

3.

Mengetahui kandungan kimia yang terdapat pada
fly ash yang digunakan.
Mengetahui pengaruh sifat kimia fly ash terhadap
setting time, kekuatan tekan, dan workability pasta
geopolymer.
Mengetahui pengaruh sifat fisik fly ash terhadap
setting time, kekuatan tekan, dan workability pasta
geopolymer

1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dari tugas akhir ini adalah :
1.
2.

Hanya digunakan 1 jenis komposisi mix design
dalam pembuatan sampel pasta geopolymer.
Jenis sampel fly ash yang digunakan adalah
sejumlah 8 yang berasal dari berbagai sumber
PLTU.

1.5 Manfaat
Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1.
2.
3.

Memberikan sumbangsih terhadap pengembangan
material geopolymer.
Pemanfaatan limbah untuk mengurangi tingkat
pencemaran.
Mereduksi
penggunaan
semen
dengan
memberikan informasi mengenai pemanfaatan
beton geopolymer sebagai pengganti beton
konvensional.

6

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

7

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum
Secara umum pada bab ini akan menjelaskan
penggunaan fly ash pada beton geopolymer. Meliputi
diantaranya kandungan material yang terdapat pada fly
ash, sifat-sifat fly ash, pengaruh alkali aktivator bagi
campuran beton geopolymer serta penelitian terdahulu
terkait penggunaan fly ash pada beton.
2.2 Fly Ash
Fly Ash (Abu Terbang) adalah salah satu substansi
sisa yang dihasilkan oleh proses pembakaran batu bara.
Fly ash sekarang banyak dikembangkan untuk
digunakan sebagai material substitusi semen pada
pembuatan beton. Fly ash digunakan karena memiliki
keunggulan daya lekat yang kuat akibat pengaruh dari
kandungan silika dan alumina dengan kadar kapur yang
rendah. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan
mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan
kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida
silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi
secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk
dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang
memiliki kemampuan mengikat. Material fly ash
apabila dilihat melaui mikroskopik memiliki bentuk
seperti terlihat pada gambar 2.1

8

Gambar 2. 1 Hasil SEM Fly Ash (Yu et al., 2014)
Fly ash yang dihasilkan sebagai dari sisa
pembakaran batu bara memiliki kandungan kimia
maupun sifat fisik yang bermacam-macam. Menurut
ASTM C618 fly ash dapat dikategorikan ke dalam 2
kelas berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan
yaitu :
• Kelas F : Fly ash yang mengandung CaO < 10 %,
yang di hasilkan dari pembakaran batu bara jenis
anthracite atau bitumen.
• Kelas C : Fly ash yang mengandung CaO >10%
yang di hasilkan dari pembakaran batu bara jenis
lignite atau sub bitumen.
Penjelasan lebih lengkap terkait kandungan yang
terdapat pada masing-masing tipe fly ash dapat dilihat
pada tabel 2.1 Kandungan Material Fly Ash

9

Tabel 2. 1 Kandungan Material Fly Ash
ASTM C618
COMPOUND
Chemical
SiO2 + Al2O3 +Fe2O3
SO3
Moisture Content
Loss of Ignition
Physical
Available Alkalies
Finesses + 325 Mesh
Strength Activity
Water Requirement
Uniformity
Density
Retained on 45-μm
No. 325)

F

C

min %
max %
max %
max %

70
5
3
6

50
5
3
6

max %
max %
min %
max %

1.5
34
75
105

1.5
34
75
105

max %

5

5

5

5

max %

2.3 Karakteristik Fly Ash
Fly ash berperan sebagai binder dalam pembuatan
beton geopolymer. Untuk menunjang peran tersebut ada
beberapa syarat yang harus terpenuhi dari jenis fly ash
yang digunakan. Apabila jenis fly ash yang digunakan
tidak sesuai kriteria maka akan berdampak pada beton
geopolymer yang dihasilkan. Dampak yang dapat
diamati adalah penurunan daya ikat molekul pada beton
geopolymer. Penurunan daya ikat tersebut akan
membuat beton geopolymer tidak dapat bereaksi,
kekuatannya menurun, atau yang paling parah gagal
terbentuk.

10

Beberapa sifat yang dapat dianalisa pada fly ash
yang akan digunakan adalah sebagai campuran :
 Sifat Fisik Fly ash
1. Kehalusan
2. Berat jenis fly Ash
3. Time setting
4. Susunan partikel


Sifat Kimia Fly ash
1. Kadar keasaman (pH)
2. Komposisi oksida
3. Kandungan mineral
2.4 Alkali Aktivator
Alkali aktivator yang digunakan dalam studi beton
geopolymer terdiri atas campuran NaOH dan Na2SiO3.
NaoH berperan mereaksikan senyawa Al dan Si dalam
fly ash sehingga mampu menghasilkan ikatan polimer
yang kuat. (Ahmad & Hidjan, 2012).
Na2SiO3 atau biasa dikenal dengan sodium silikat
merupakan salah satu larutan alkali yang berperan
penting dalam proses polimerisasi karena mampu
mempercepat reaksi polimerisasi (Ahmad & Hidjan,
2012).
Pada studi terdahulu mengenai beton geopolymer
dihasilkan sejumlah data terkait kekuatan tekan dari
beton geopolymer. Kekuatan tekan yang dihasilkan
dipengaruhi juga oleh tingkat molaritas aktivator.
Berikut tabel 2.2 yang menunjukkan hubungan antara
kuat tekan beton geopolymer dengan kadar molaritas
aktivator.
Secara garis besar dengan adanya
peningkatan molaritas maka kuat tekan beton menjadi
lebih tinggi tapi pada saat kadar activator yang

11

digunakan sebesar 12 Molar justru terjadi penurunan
kuat tekan beton.
Tabel 2. 2 Hubungan Kuat Tekan dengan Kadar Molaritas
Aktivator (Ekaputri & Triwulan, 2013)
No

Molaritas aktivator
1
2
3
4

8
10
12
14

Nilai Kuat Tekan ratarata beton (MPa)
47.7
48.6
27.2
51.2

Dalam penelitian lainnya berdasarkan pengaruh
perbedaan perbandingan jumlah Na2SiO3/NaOH
didapati pula perbedaan kekuatan tekan beton
geopolymer. Seperti terlihat pada gambar 2.2 dengan
semakin
meningkatnya
nilai
perbandingan
Na2SiO3/NaOH maka nilai kuat tekan yang dihasilkan
menjadi lebih besar pula.

Gambar 2. 2 Hubungan Kuat Tekan dengan
Perbandingan Aktivator Geopolymer (Risdanareni,
Triwulan, & Ekaputri, 2014)

12

2.5 Strength Development
Strength development selain dipengaruhi oleh
aktivator juga dipengaruhi oleh sifat fisik maupun sifat
kimia dari fly ash yang digunakan sebagi campuran
geopolymer. Sifat fisik fly ash yang mampu
mempengaruhi kekuatan tekan dari beton geopolymer
diantaranya adalah adalah berat jenis (specific gravity)
dan kehalusan bahan.
Pengaruh dari specific gravity terhadap kekuatan
tekan beton geopolymer dijelaskan melalui gambar 2.3.
Terlihat dengan semakin besar nilai specific gravity dari
fly ash maka semakin besar pula kuat tekan beton
geopolymer yang dihasilkan. Hal ini dapat terjadi karena
dengan semakin tingginya nilai specific gravity maka
partikel fly ash akan semakin padat sehingga
memberikan dampak terhadap peningkatan kuat tekan
dari beton geopolymer itu sendiri.

Gambar 2. 3 Hubungan Specific Gravity vs Kekuatan
Tekan Beton (Nurwidayati et al., 2016)

13

Faktor kehalusan juga dapat mempengaruhi kuat
tekan beton geopolymer. Semakin halus material fly ash
yang digunakan maka semakin besar pula luas
permukaan dari butiran-butiran fly ash tersebut.
Bedasarkan gambar 2.4 dapat dilihat pengaruh
besarnya luas permukaan (specific surface area)
terhadap peningkatan kuat tekan beton geopolymer.
Melalui penelitian tersebut didapati bahwa apabila fly
ash yang digunakan lebih halus (luas permukaan butiran
lebih besar) maka kekuatan beton geopolymer yang
dihasilkan akan menjadi lebih besar pula.

Gambar 2. 4 Hubungan Specific Surface Area vs Kuat
Tekan Beton (Antoni et al., 2016)
Sedangkan dari peninjauan sifat kimia fly ash
didapatkan beberapa hasil penelitian terkait beberapa
faktor yang mampu mempengaruhi kuat tekan beton
geopolymer. Faktor tersebut diantaranya adalah kadar
keasaman (pH), dan kandungan senyawa yang terdapat
di dalam fly ash.

14

Dari penelitian terdahulu didapatkan hasil bahwa
tingkat pH yang dimiliki material fly ash dipengaruhi
oleh kandungan CaO yang terdapat di dalam fly ash.
Seperti terlihat pada gambar 2.5 semakin tinggi kadar
CaO yang terkandung dalm material fly ash maka fly
ash semakin bersifat basa atau pH material fly ash
semakin besar. (Antoni dkk, 2015). Kandungan CaO
pada material fly ash juga berdampak secara langsung
terhadap kekuatan tekan beton geopolymer. Semakin
tinggi kandungan CaO maka semakin tinggi pula kuat
tekan beton yang dihasilkan. (Antoni dkk., 2016).
Penjelasan terkait pengaruh kandungan CaO pada fly
ash terhadap kuat tekan beton geopolymer dapat dilihat
pada gambar 2.6 dibawah.

Gambar 2. 5 Hubungan pH Fly Ash & Kandungan CaO Fly
Ash (Antoni et al., 2015)

15

Gambar 2. 6 Hubungan Kandungan CaO Fly Ash & Kuat
Tekan Beton Geopolymer (Antoni et al., 2016)
2.6 Setting Time
Setting time dari pasta geopolymer dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu kandungan kimia yang terdapat
dalam fly ash yang digunakan terutama senyawa CaO
dan sifat fisik material fly ash terutama terkait kehalusan
material. (Antoni dkk., 2016) Kandungan oksida kimia
yang terdapat dalam fly ash seperti CaO dan MgO dapat
mempengaruhi kecepatan setting time dari pasta
geopolymer. Semakin tinggi kandungan CaO dan MgO
dalam fly ash semakin cepat pula setting time dari pasta
geopolymer. Hal ini seperti terlihat pada gambar 2.7
berikut.

Gambar 2. 7 Hubungan Setting Time dengan Kadar CaO
dan MgO (Antoni et al., 2016)

16

Penelitian lain dari Diaz et al. tahun 2010 juga
menjelaskan kecenderungan yang sama terkait
pengaruh kadar CaO pada fly ash terhadap waktu setting
time dan juga kuat tekan benda uji. Seperti dapat dilihat
pada gambar 2.8 dengan semakin tingginya kadar CaO
pada fly ash maka semakin tinggi kuat tekannya dan
waktu setting time-nya semakin cepat. Yang perlu
diberikan perhatian secara khusus adalah ketika kadar
CaO pada fly ash yang dipakai lebih dari 20% setting
time akan terjadi sangat cepat, kurang lebih 3 menit.

Gambar 2. 8 Hubungan Kadar CaO Fly Ash dengan Kuat
Tekan dan Setting Time (Diaz et al., 2010)
Sifat fisik turut serta mempengaruhi lama setting
time dari pasta geopolymer. Kehalusan material fly ash
yang digunakan turut serta menentukan lama setting
time dari pasta geopolymer. Semakin halus partikel
maka akan semakin besar pula nilai luas permukaan
partikel. Kemudian seperti tampak pada gambar 2.9
dengan semakin besar nilai luas permukaan partikel fly
ash yang digunakan maka setting time justru akan
menjadi lebih cepat karena antar partikel akan lebih
mudah berikatan.

17

Gambar 2. 9 Hubungan Luas Permukaan Partikel Fly Ash
dengan Setting Time (Antoni et al., 2016)
2.7 Pengkondisian Range untuk Setting Time
Untuk pengkondisian kekuatan dan setting time dari
geopolymer sendiri dilakukan berdasarkan patokan
range dari semen hidrolis. Hal ini mengacu pada
ASTM C 191 untuk setting time dan ASTM C 109
untuk kuat tekan.
Berdasarkan ASTM C 191 setting time dari semen
dibagi menjadi 2 yaitu initial setting time dan final
setting time. Initial setting time adalah waktu ketika
alat vicat menunjukkan angka penetrasi kurang dari 25
mm sedangkan final setting time ketika penetrasi
mencapai 0 mm. Dari data ASTM C 191 didapatkan
range berikut :
93,3 menit < Initial Setting Time < 161,7 menit
96,7 menit < Final Setting Time < 220 menit

18

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

19

BAB III
METODOLOGI
Metodologi
disusun
untuk
mempermudah
pelaksanaan studi, guna memperoleh pemecahan masalah
sesuai dengan studi yang telah ditetapkan melalui prosedur
kerja yang sistematis, teratur dan tertib, sehingga dapat
dipertanggungjawabkan secara ilmiah.
3.1 Flowchart
Berikut merupakan diagram alir proses pengerjaan
tugas akhir dengan judul Studi Karakterisasi Material
Fly Ash Terhadap Kemampuan Beton Geopolymer,
seperti terlihat pada gambar 3.1
MULAI

Studi Literatur

Persiapan Bahan

Alkali Aktivator :
- Na2SiO3
- NaOH 8 M

Fly Ash

Lolos Ayakan No.
200

Uji Berat Jenis &
Berat Volume
Fly Ash

Pengujian
pH

Analisa
XRF

Uji Kehalusan

Uji
Reactivity

A

Gambar 3. 1 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir

20

A

Benda Uji Kuat Tekan = Silinder (d = 2 cm, t = 4 cm)
Terdiri atas 6 benda uji untuk masing-masing pengetesan

Bahan :
- Fly Ash
- Alkali Aktivator

65%
35%

Na2SiO3/NaOH = 2

Tes Tekan Benda Uji umur
3, 7, 14, 21, 28, 56 hari

Pengujian Setting Time
Pasta Geopolymer

Kontrol Kualitas Benda Uji
dengan Standar Deviasi

Analisa Data

Kesimpulan

SELESAI

Lanjutan Gambar 3.1 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir
3.2 Studi Literatur
Sumber Literatur yang digunakan meliputi buku
referensi, laporan atau studi yang terkait dengan
penggunaan material fly ash pada beton geopolymer
mengenai :
1. Optimasi kadar fly ash, dan material campuran

21

2. Karakterisasi pasta geopolymer
3. Faktor yang mempengaruhi kuat tekan dan setting
time pasta geopolymer
4. Pengaruh difat fisik dan kimia fly ash terhadap
geopolymer
Studi literatur ini dilakukan sepanjang proses studi
mulai dari tahap awal analisa data, serta penarikan
kesimpulan.
3.3 Persiapan Bahan
Bahan-bahan yang perlu dipersiapkan untuk
pengerjaan tugas akhir ini yaitu meliputi
3.3.1 Fly Ash
Sampel fly ash yang akan digunakan dalam
pembuatan benda uji pasta geopolymer
didapatkan dari beberapa PLTU di Indonesia,
serta beberapa pabrik yang dalam proses
produksinya menghasilkan limbah fly ash. Fly
ash yang digunakan harus lolos ayakan no. 200.
Setelah diayak menggunakan ayakan no. 200
dilakukan pengujian terkait berat jenis fly ash
dan analisa XRF untuk mengetahui kandungan
oksida yang terdapat pada fly ash yang
digunakan dalam pembuatan benda uji pasta
geopolymer. Selain itu dilakukan pula
perhitungan berat jenis, dan kadar keasaman
material fly ash. Fly ash yang digunakan
sejumlah 8 yang berasal dari 6 PLTU berbeda.
1. PLTU Paiton
2. PLTU Indramayu
3. PLTU Pacitan
4. PLTU Rembang
5. PLTU Tanjung Awar-Awar

22

6. PLTU Pulang Pisau
1.

Pengujian Berat Jenis Fly Ash
(ASTM C188 – 95)
Alat
: - Labu Ukur 250 ml
- Timbangan
Bahan
: - fly ash
- air
Prosedur :
1. Menimbang fly ash sebanyak 50 gram
2. Menimbang labu ukur 250 ml
3. Memasukkan fly ash ke dalam labu ukur
dan beratnya ditimbang
4. Mengisi labu ukur dengan air hingga penuh
5. Memutar-mutar labu ukur yang berisi air
dan fly ash untuk menghilangkan
gelembung udara
6. Menimbang berat labu ukur yang telah diisi
fly ash dan air
7. Buang isi labu ukur dan kemudian diisi
ulang dengan air saja
8. Menimbang berat labu ukur dan air
9. Menghitung berat jenis fly ash dengan
menggunakan rumus :
𝜌=

𝑊1
𝑊1+𝑊2+𝑊3

……..(Rumus 3.1)

Dengan :W1 = Berat fly ash (gram)
W2 = Berat labu ukur+air (gram)
W3 = Berat labu ukur + air + fly
ash (gram)

23

2.

Tes Berat Volume Fly Ash
(ASTM D1895 – B)
Alat
: - Cawan
- Timbangan
Bahan
: - fly ash
Prosedur :
1. Menimbang berat cawan
2. Mengukur volume cawan
3. Memasukkan fly ash ke cawan dan
beratnya ditimbang
4. Merojok fly ash tiap 1/3, kemudian 2/3
cawan terisi penuh sebanyak 25 kali
5. Menimbang berat cawan + berat fly ash
6. Menghitung berat volume fly ash dengan
menggunakan rumus :
𝐵𝑉 =

𝑊1−𝑊2
𝑉

…………..(Rumus 3.2)

Dengan :
W1 = Berat fly ash + cawan (gram)
W2 = Berat cawan (gram)
V = Volume cawan (cm3)

3.3.1.3 Analisa XRF Fly Ash
Kandungan senyawa yang terdapat dalam
fly ash dicari dengan menggunakan analisa
XRF yang dilakukan di laboratorium. Dari
hasil analisa ini akan didapatkan data
prosentase senyawa macam SiO2, Al2O3,
Na2O, dll. yang terdapat dalam fly ash. Analisa
XRF dilakukan di laboratorium Sucofindo
Waru, Surabaya. Proses analisa XRF

24

dimaksudkan untuk mengetahui komposisi
kimia oksida-oksida yang terdapat di dalam
sampel fly ash.
3.3.1.4 Pengujian pH
Alat

Bahan

: - Stirer
- Timbangan
- Gelas ukur
- Kertas saring abu
- pH meter
: - fly ash
- aquades

Prosedur :
1. Menimbang fly ash sebanyak 50 gram
2. Mencampurkan 50 gram fly ash dengan
200 gram aquades
3. Mengaduk campuran fly ash dan aquades
dengan menggunakan stirrer dengan
kecepatan 700 rpm selama 15 menit
4. Menyaring campuran tersebut dengan
menggunakan kertas penyaring abu
5. Mengetes pH larutan dengan
menggunakan pH meter
3.3.1.5 Uji Reactivity (ASTM C595 – 93)
Alat
: - Timbangan
- Gelas ukur
- Tempat pengaduk
- Alat Pengaduk
- Alat perojok
- Cetakan mortar
silinder 5 x 10 cm
- Alat steam

25

Bahan

: - fly ash
- kapur [Ca(OH)2]
- Pasir bergradasi
standar
- Air

Prosedur :
1. Menimbang material yang dibutuhkan
dengan komposisi yang digunakan yaitu
sebanyak 4% kaur, 24% fly ash, 72%
pasir
2. Menentukan kadar air jenuh material
kapur dan semen sesuai ASTM D 155702 dengan rumus (3.3):
𝜔𝑠𝑎𝑡 =

𝛾𝑤.𝐺𝑠− 𝛾𝑑
𝛾𝑑.𝐺𝑠

x 100% (Rumus 3.3)

Dimana:
wsat = Kadar air jenuh material,
% γw = Berat volume air, 1 gr/cm3 pada
suhu 20˚C
γd
= Berat volume kering material
(gr/cm3)
Gs = Berat jenis material (gr/cm3)
Rumus (3.3) digunakan untuk mengetahui
kadar air jenuh untuk material kapur dan
semen
3. Menimbang air sesuai dengan jumlah
yang dibutuhkan
4. Mengaduk seluruh material hingga
tercampur dengan rata

26

5. Setelah jenuh, campuran dicetak sembari
dirojok setiap ⅓ bagian sebanyak 56 kali
dengan alat pemadat sesuai metode C
ASTM D 1557-02.
6. Apabila cetakan telah penuh kemudian
diratakan dan cetakan dibuka
7. Benda uji dicuring dengan cara
dimasukkan ke dalam alat steam dalam
suhu 38±2o C
8. Setelah 7 hari pada benda uji dikeluarkan,
dan ditimbang. Steleh itu benda uji
direndam selama 4 jam dan dikeringkan
selama 1 jam
9. Dilakukan pengetesan kuat tekan terhadap
benda uji
3.3.2 Alkali Aktivator
Alkali aktivator yang digunakan dalam
pembuatan benda uji pasta geopolymer adalah
campuran antara 2 senyawa. Senyawa yang
digunakan yaitu Na2SiO3 dan NaOH 8 M.
Dengan kadar yang telah ditentukan yaitu
Na2SiO3/NaOH = 2.
3.4 Pembuatan Benda Uji Pasta Geopolymer
(SNI 1974-2011)
Pembuatan benda uji pasta geopolymer dilakukan
sesuai mix design berikut :
Benda uji yang dibuat berupa pasta berbentuk
silinder sejumlah 6 buah untuk tiap jenis fly ash yang
dipakai dengan ukuran diameter 2 cm dan tinggi 4 cm.
Adapun mix design yang digunakan adalah sebagai
berikut :

27

Pasta

: Fly Ash
Alkali aktivator

=
=

65%
35%

Alkali aktivator yang digunakan berupa campuran
dengan kadar berikut :
Na2SiO3 : NaOH 8 M

=2:1

Penentuan penggunaan komposisi tersebut
mengacu pada beberapa faktor. Untuk perbandingan
fly ash : alkali activator = 65 : 35 disesuaikan dengan
keadaan fly ash di Indonesia yang sebagian besar
merupakan fly ash tipe C. Fly ash tipe C mengandung
banyak CaO yang memungkinkan pasta cepat
mengering sehingga komposisi yang dipakai adalah
65:35. Selain itu berdasarkan penelitian (Abdullah et
al., 2011) menyimpulkan bahwa penggunaan
komposisi 65 : 35 mampu menghasilkan geopolymer
mutu tinggi tergantung dari kandungan oksida yang
ada di dalamnya.
Penggunaan
komposisi
alkali
aktivator
disesuaikan dengan penelitian terdahulu. NaOH 8 M
dipilih karena hasil pengujian kuat tekan material
dengan kadar NaOH 8 M tidak jauh berbeda dengan
hasil kuat tekan material dengan kadar 10 M. Sehingga
dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dipilih
penggunaan NaOh 8 M sebagai campuran alkali
activator. Untuk komposisi Na2SiO3 : NaOH 8 M = 2 :
1 digunakan dengan tujuan menambah kandungan
silika pada benda uji pasta geopolymer. Dengan
menambah kandungan silika maka akan menambah
pula kekuatan dari material geopolymer. Pemilihan
komposisi Na2SiO3 : NaOH 8 M = 2 : 1 juga dilandasi

28

data
bahwa
semakin
besar
perbandingan
Na2SiO3/NaOH maka benda uji yang dihasilkan akan
semakin rendah workabilitynya, dengan nilai
perbandingan 2 : 1 merupakan kadar optimum yang
menghasilkan tingkat kekuatan terbaik. (Risdanareni
dkk., 2015)
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan
benda uji adalah :
1. Pembuatan alkali aktivator
2. Pembuatan pasta geopolymer yang merupakan
campuran fly ash, dan alkali aktivator dengan
diaduk menggunakan mixer selama ±10 menit
hingga rata.
3. Mengoleskan oli pada cetakan b