ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas...

11
ISSN : 1858-330X JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 57 STUDI TENTANG KEKERASAN VICKERS GEOPOLIMER BERBAHAN DASAR FLY ASH DAN METAKAOLIN Subaer, Agus Susanto, M. Jam’an Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Negeri Makassar ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk melihat korelasi antara vickers hardness dengan struktur permukaan geopolimer berbahan dasar fly ash dan metakaolin yang diaktivasi dengan larutan alkali sodium silicate dan sodium hydroxide. Berdasarkan foto Scanning Electron Microscopy (SEM), geopolimer fly ash memiliki struktur matriks yang padat namun mengandung banyak partikel yang tidak bereaksi, sedangkan keberadaan partikel yang tidak bereaksi tidak dapat dijelaskan secara pasti karena struktur permukaan yang tidak rata akibat pemolesan yang kurang halus. Nilai Vickers hardness geopolimer fly ash yang diperoleh mencapai 0.74 GPa, sedangkan untuk metakaolin hanya mencapai 0.29 GPa. KATA KUNCI : fly ash, metakaolin, mikrostruktur, vickers hardness 1. Pendahuluan Geopolimer semakin mendapat perhatian yang besar sebagai sebuah bentuk baru polimer inorganik karena selain untuk mensubtitusi semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan plastik, bahan keramik (komposit tahan panas) dan produk-produk mineral lainnya. Seiring dengan perkembangan aplikasi material geopolimer, maka informasi mengenai karakteristik (sifat) material tersebut mutlak untuk diketahui. Sifat-sifat material yang penting tersebut meliputi berbagai aspek seperti aspek mekanik, optik, listrik, magnetik, termal, dan daya tahan (terhadap lingkungan fisik atau kimia). Sifat mekanik berkaitan dengan deformasi yang dihasilkan oleh beban atau gaya seperti pada pengukuran hardness (kekerasan), modulus elastisitas dan kekuatan tekan (compressive strength). Davidovits memperkenalkan istilah geopolimer pada tahun 1978 untuk menggambarkan keluarga pengikat mineral dengan struktur kimia yang sama dengan zeolit. Dia juga memperkenalkan istilah poly(sialate) untuk geopolimer yang dibuat silico-aluminate. Poly(sialate) merupakan polimer rantai dan cincin yang terbentuk dari Si 4+ dan Al 3- dalam bilangan koordinasi lipat IV, serta oksigen dengan matriks berupa amorf hingga semi- kristal. Rumus empiris poly(sialate) adalah: M n [(-SiO 2 ) z -AlO 2 ] n . wH 2 O dimana z adalah 1, 2, 3, sampai 32; M adalah kation monovalen seperti potassium atau sodium; dan n adalah derajat polikondensasi. Selain itu, Davidovits juga memperkenalkan 3 jenis poly(sialate) yaitu poly(sialate), poly(sialate-siloxo), poly(sialate-disiloxo) Struktur dari ketiga jenis poly(sialate) tersebut dapat dilihat pada gambar 1.1. Geopolimerisasi melibatkan reaksi kimia oksida alumina-silikat (Si 2 O 5 .Al 2 O 3 ) dengan alkali poly(silicate) yang memiliki ikatan polimerik Si-O-Al. Polysilicate seperti sodium silikat atau potassium silikat biasanya diperoleh dari industri-industri kimia atau berupa bubuk

Transcript of ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas...

Page 1: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 57

STUDI TENTANG KEKERASAN VICKERS GEOPOLIMER BERBAHAN DASAR FLY ASH DAN METAKAOLIN

Subaer, Agus Susanto, M. Jam’an

Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Negeri Makassar

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk melihat korelasi antara vickers hardness dengan struktur permukaan geopolimer berbahan dasar fly ash dan metakaolin yang diaktivasi dengan larutan alkali sodium silicate dan sodium hydroxide. Berdasarkan foto Scanning Electron Microscopy (SEM), geopolimer fly ash memiliki struktur matriks yang padat namun mengandung banyak partikel yang tidak bereaksi, sedangkan keberadaan partikel yang tidak bereaksi tidak dapat dijelaskan secara pasti karena struktur permukaan yang tidak rata akibat pemolesan yang kurang halus. Nilai Vickers hardness geopolimer fly ash yang diperoleh mencapai 0.74 GPa, sedangkan untuk metakaolin hanya mencapai 0.29 GPa.

KATA KUNCI : fly ash, metakaolin, mikrostruktur, vickers hardness

1. Pendahuluan

Geopolimer semakin mendapat perhatian

yang besar sebagai sebuah bentuk baru polimer

inorganik karena selain untuk mensubtitusi

semen Portland, dapat juga digunakan sebagai

bahan plastik, bahan keramik (komposit tahan

panas) dan produk-produk mineral lainnya.

Seiring dengan perkembangan aplikasi

material geopolimer, maka informasi mengenai

karakteristik (sifat) material tersebut mutlak

untuk diketahui. Sifat-sifat material yang penting

tersebut meliputi berbagai aspek seperti aspek

mekanik, optik, listrik, magnetik, termal, dan

daya tahan (terhadap lingkungan fisik atau

kimia). Sifat mekanik berkaitan dengan

deformasi yang dihasilkan oleh beban atau gaya

seperti pada pengukuran hardness (kekerasan),

modulus elastisitas dan kekuatan tekan

(compressive strength).

Davidovits memperkenalkan istilah

geopolimer pada tahun 1978 untuk

menggambarkan keluarga pengikat mineral

dengan struktur kimia yang sama dengan zeolit.

Dia juga memperkenalkan istilah poly(sialate)

untuk geopolimer yang dibuat silico-aluminate.

Poly(sialate) merupakan polimer rantai dan

cincin yang terbentuk dari Si4+ dan Al3- dalam

bilangan koordinasi lipat IV, serta oksigen

dengan matriks berupa amorf hingga semi-

kristal. Rumus empiris poly(sialate) adalah:

Mn [(-SiO2)z-AlO2]n. wH2O

dimana z adalah 1, 2, 3, sampai 32; M adalah

kation monovalen seperti potassium atau

sodium; dan n adalah derajat polikondensasi.

Selain itu, Davidovits juga memperkenalkan 3

jenis poly(sialate) yaitu poly(sialate),

poly(sialate-siloxo), poly(sialate-disiloxo)

Struktur dari ketiga jenis poly(sialate) tersebut

dapat dilihat pada gambar 1.1.

Geopolimerisasi melibatkan reaksi kimia

oksida alumina-silikat (Si2O5.Al2O3) dengan

alkali poly(silicate) yang memiliki ikatan

polimerik Si-O-Al. Polysilicate seperti sodium

silikat atau potassium silikat biasanya diperoleh

dari industri-industri kimia atau berupa bubuk

Page 2: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 58

silika halus sebagai hasil produksi metalurgi

ferro-silicon.

Gambar 1.1 Struktur kimia poly(sialate). (Davidovits, 1991)

Untuk menghasilkan poly(sialate-disiloxo)

(rasio atomik Si:Al = 3), sejumlah silika amorf

(misalnya dari bahan silica fume) ditambahkan

ke campuran pereaksi (Na,K)-PSS. Material

seperti ini sangat bermanfaat sebagai bahan

untuk proteksi api dan komposit tahan panas.

Geopolimer dengan rasio Si:Al >>3 memiliki

struktur polimer yang diperoleh dari rantai cross-

linked atau lempeng polisilikat dengan sialate.

Tidak seperti pada semen Portland biasa

(OPC), geopolimer tidak membentuk calcium-

silicate-hidrates (CSHs) dalam struktur

matriksnya, namun dengan optimalisasi

polikondensasi precursor silika dan alumina dan

alkali yang tinggi dapat membentuk kekuatan

strukturnya.

Oleh karena itu, geopolimer sering disebut

sebagai pengikat alkali-activated alumino

silicate. Dari rumus kimia pada gambar 1.2

berikut dapat dilihat bahwa air terbentuk selama

terjadi reaksi kimia dalam pembentukan

geopolimer atau selama proses curing.

NaOH, KOH2 5 2 5 2 2 3 3

(-) (Si O , Al O )n + nSiO + nH O n(OH) -Si-O-Al-O-Si-(OH)

2

(-)

| (OH)

NaOH, KOH (+)

3 3 2

(-) | |n(OH) -Si-O-Al-O-Si-(OH) (Na,K) -(-Si-O-Al-O-Si-O-) + nH O |

|→

2

| | | (OH) O O O

Gambar 1.2 Reaksi geopolimerisasi: disolusi dan polikondensasi anion ortho (sialate-siloxo)

(Davidovits 1991)

2. Metode Penelitian

Dalam penelitian ini digunakan bahan

dasar fly ash dari PLTU Asam-Asam

Banjarmasin. Sedangkan bahan dasar

metakaolin diperoleh dari Toko Bahan Kimia

Intraco. Sedangkan larutan alkali menggunakan

campuran larutan NaOH, Na2O.3SiO2, H2O. Fly

ash dicampur dengan larutan alkali sedikit demi

sedikit sampai terbentuk pasta geopolimer dan

dimasukkan kedalam cetakan, kemudian di-

curing dalam oven bersuhu 60-70 selama 2 jam.

Proses pembuatan geopolimer dari metakaolin

sama dengan geopolimer fly ash namun untuk

Page 3: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

memperoleh metakaolin terlebih dahulu kaolin

didehidroksilasi pada suhu 750 selama 22 jam.

Tabel 1. Komposisi geopolimer:

Geopolimer fly ash

- Fly ash = 75 gr- NaOH = 3 gr- Na2O.3SiO2 = 12 gr- H2O = 7.5gr

Geopolimer metakaolin

- Metakaolin (Al2Si2O5(OH)4) - NaOH - Na2O.3SiO2 - H2O

Pengujian vickers hardness

laboratorium Fisika FMIPA Institut Teknologi

Sepuluh November (ITS Surabaya), sedangkan

karakterisasi SEM dilakukan di laboratorium

FMIPA Institut Teknologi Bandung (ITB).

3. Hasil dan Pembahasan

3.1. Mikrostruktur geopolimer

Mikrograf bahan dasar fly ash

pada gambar 3.1. Dari gambar tersebut dapat

dilihat struktur permukaan berupa butiran

dengan ukuran yang bervariasi. Butiran

partikel tersebut kemungkinan masih terdiri dari

partikel lain yang ukurannya lebih kecil.

Warna yang lebih cerah (putih mengkilap)

pada gambar 3.1. menunjukkan terdapat unsur

atom dengan nomor atom yang lebih tinggi.

Unsur dengan nomor atom yang tinggi memiliki

tingkat absorbsi elektron yang tinggi dan

menyebabkan terlepasnya elektron sekunder

atau backscattered.

JSPF Vol.

memperoleh metakaolin terlebih dahulu kaolin

didehidroksilasi pada suhu 750 selama 22 jam.

Tabel 1. Komposisi geopolimer:

= 75 gr = 3 gr ↔ 0.075 mol = 12 gr↔0.067 mol = 7.5gr↔0.417 mol

= 30 gr = 3.4 gr = 13.8 gr = 10 gr

vickers hardness dilakukan di

laboratorium Fisika FMIPA Institut Teknologi

Sepuluh November (ITS Surabaya), sedangkan

karakterisasi SEM dilakukan di laboratorium

FMIPA Institut Teknologi Bandung (ITB).

fly ash ditunjukkan

Dari gambar tersebut dapat

dilihat struktur permukaan berupa butiran

dengan ukuran yang bervariasi. Butiran-butiran

masih terdiri dari

partikel lain yang ukurannya lebih kecil.

ebih cerah (putih mengkilap)

menunjukkan terdapat unsur

atom dengan nomor atom yang lebih tinggi.

Unsur dengan nomor atom yang tinggi memiliki

tingkat absorbsi elektron yang tinggi dan

menyebabkan terlepasnya elektron sekunder

Gambar 3.1. Hasil foto SEM bahan dasar ash perbesaran 3000 kali

Gambar 3.2. menunjukkan

partikel fly ash berbentuk butiran dengan ukuran

yang bervariasi dari 0,125µm hingga 6,875µm.

Warna cerah pada partikel menunjukkan bahwa

partikel tersebut terdiri dari unsur dengan nomor

atom yang tinggi yang tidak lain merupakan

pengotor fly ash seperti unsur titanium d

Gambar 3.2. Hasil foto SEM bahan dasar perbesaran 7500 kali.

Mikrograf geopolimer berbahan dasar

ash diperlihatkan dalam gambar 3.3

3.3.(b). Berdasarkan gambar

dilihat bahwa pada permukaan sampel banyak

terdapat pori dan butiran

yang tidak bereaksi.

permukaan sampel kemungkinan besar

disebabkan oleh terlepasnya sejumlah butiran

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 59

.1. Hasil foto SEM bahan dasar fly perbesaran 3000 kali

Gambar 3.2. menunjukkan bahwa

berbentuk butiran dengan ukuran

yang bervariasi dari 0,125µm hingga 6,875µm.

Warna cerah pada partikel menunjukkan bahwa

partikel tersebut terdiri dari unsur dengan nomor

atom yang tinggi yang tidak lain merupakan

seperti unsur titanium dan besi.

Hasil foto SEM bahan dasar fly ash perbesaran 7500 kali.

Mikrograf geopolimer berbahan dasar fly

diperlihatkan dalam gambar 3.3.(a) dan

Berdasarkan gambar 3.3.(a) dapat

dilihat bahwa pada permukaan sampel banyak

terdapat pori dan butiran-butiran partikel fly ash

yang tidak bereaksi. Banyaknya pori pada

permukaan sampel kemungkinan besar

disebabkan oleh terlepasnya sejumlah butiran

Page 4: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

dari permukaan sampel selama proses

pemolesan berlangsung.

Pada gambar 3.3.(b) ditunjukkan

permukaan sampel dengan matriks geopolimer

yang padat dengan retakan sekunder.

sekunder ini kemungkinan terbentuk ketika

sampel dipotong atau dipoles. Retakan dengan

(a)

Gambar 3.3 Hasil foto SEM geopolimer berbahan dasar

Gambar 3.4. berikut

mikrograf bahan dasar kaolin.

Gambar 3.4. Mikrograf bahan dasar kaolin

Pada gambar terlihat tumpukan partikel

kaolinite berbentuk lempeng. Mikrograf kaolin

dengan mengunakan TEM diperlihatkan pada

gambar 3.5. Gambar ini menunjukkan

kaolinite berbentuk hampir heksagonal (

JSPF Vol.

dari permukaan sampel selama proses

ditunjukkan struktur

permukaan sampel dengan matriks geopolimer

yang padat dengan retakan sekunder. Retakan

sekunder ini kemungkinan terbentuk ketika

es. Retakan dengan

lebar kurang dari 10 µm dikategorikan sebagai

retakan mikro (microcrack

(2001) mengkategorikan sebuah retakan

sebagai retakan mikro bila lebar retakan

tersebut lebih kecil daripada 50

(a) (b)

.3 Hasil foto SEM geopolimer berbahan dasar fly ash (a) perbesaran 1000 kali, (b) perbesaran 5000 kali.

memperlihatkan

Mikrograf bahan dasar kaolin.

tumpukan partikel

Mikrograf kaolin

diperlihatkan pada

menunjukkan bahwa

berbentuk hampir heksagonal (pseudo-

hexagonal) dengan tepian yang tidak sempurna

dan menunjukkan ketidaksempurnaan

kristalisasi

Gambar 3.5 Mikrograf TEM kristal kaolin

Gambar 3.6.(a)

memperlihatkan mikrograf geopolimer

metakaolin. Terlihat dari gambar 3.6.(a) bahwa

kehalusan permukaan geopolimer metakaolin

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 60

m dikategorikan sebagai

microcrack). Bisschop & van Mier

(2001) mengkategorikan sebuah retakan

sebagai retakan mikro bila lebar retakan

tersebut lebih kecil daripada 50 µm.

(a) perbesaran 1000 kali, (b) perbesaran

) dengan tepian yang tidak sempurna

dan menunjukkan ketidaksempurnaan

Mikrograf TEM kristal kaolin

dan gambar 3.6.(b)

memperlihatkan mikrograf geopolimer

Terlihat dari gambar 3.6.(a) bahwa

kehalusan permukaan geopolimer metakaolin

Page 5: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

tergolong rendah, hal ini diakibatkan pada saat

pemolesan geopolimer yang tidak berlangsung

dengan baik. Warna yang cerah (putih

mengkilap) pada permukaan sampel geopolimer

kemungkinan selain menunjukkan bahwa pada

bagian tersebut terdapat unsur dengan nomor

atom yang lebih tinggi, dapat juga diakibatkan

(a)

Gambar 3.6. Hasil foto SEM geopolimer berbahan metakaolin (a) perbesaran 1000 kali, (b) perbesaran

Homogenitas metakaolin menunjukkan

partikel-partikel penyusun metakaolin yang

bereaksi dan ini berarti bahwa larutan s

silikat yang tersedia cukup untuk mengaktivasi

hampir seluruh partikel metakaolin dan

menghasilkan geopolimer setelah melewati

proses perawatan (curing).

Karakterisasi Geopolimer dengan SEM

Karakterisasi SEM dilakukan

memahami mikrostruktur geopolimer dalam

rangka meningkatkan sifat atau kualitas

geopolimer. Karakterisasi ini dilengkapi dengan

dengan EDS untuk mengetahui komposisi

elemental suatu material.

Gambar 3.7. berikut merupakan

karakterisasi geopolimer dari bahan dasar

ash dengan perbesaran 2.500 kali dengan

penempatan spot elektron yang berbeda

JSPF Vol.

tergolong rendah, hal ini diakibatkan pada saat

pemolesan geopolimer yang tidak berlangsung

yang cerah (putih

mengkilap) pada permukaan sampel geopolimer

kemungkinan selain menunjukkan bahwa pada

bagian tersebut terdapat unsur dengan nomor

atom yang lebih tinggi, dapat juga diakibatkan

oleh permukaan sampel yang tidak merata

(halus).

Gambar 3.6.(b) menunjukkan struktur

sampel geopolimer metakaolin berbentuk

lempengan yang tersusun. Karena permukaan

sampel yang tidak rata maka sulit untuk

mengetahui tingkat homogenitas metakaolin

(b)

Hasil foto SEM geopolimer berbahan metakaolin (a) perbesaran 1000 kali, (b) perbesaran 5000 kali.

Homogenitas metakaolin menunjukkan

partikel penyusun metakaolin yang

bereaksi dan ini berarti bahwa larutan sodium

silikat yang tersedia cukup untuk mengaktivasi

hampir seluruh partikel metakaolin dan

menghasilkan geopolimer setelah melewati

Karakterisasi Geopolimer dengan SEM-EDS

SEM dilakukan untuk

memahami mikrostruktur geopolimer dalam

sifat atau kualitas

. Karakterisasi ini dilengkapi dengan

dengan EDS untuk mengetahui komposisi

Gambar 3.7. berikut merupakan hasil

mer dari bahan dasar fly

dengan perbesaran 2.500 kali dengan

penempatan spot elektron yang berbeda-beda.

Gambar 3.7. Foto SEM geopolimer perbesaran 2.500 kali dengan spot untuk EDS pada

partikel

Dalam gambar 3

elektron untuk EDS, spot EDS diperlihatkan

dengan gambar kotak. Bagian luar spot tampak

butiran partikel dengan berbagai perbesaran

serta retakan sekunder yang terjadi ketika

sampel dipotong dan dipoles.

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 61

oleh permukaan sampel yang tidak merata

(b) menunjukkan struktur

sampel geopolimer metakaolin berbentuk

lempengan yang tersusun. Karena permukaan

sampel yang tidak rata maka sulit untuk

mengetahui tingkat homogenitas metakaolin

(b)

Hasil foto SEM geopolimer berbahan metakaolin (a) perbesaran 1000 kali, (b) perbesaran

Foto SEM geopolimer perbesaran 2.500 kali dengan spot untuk EDS pada

partikel fly ash

3.7 juga ditampilkan spot

elektron untuk EDS, spot EDS diperlihatkan

dengan gambar kotak. Bagian luar spot tampak

butiran partikel dengan berbagai perbesaran

serta retakan sekunder yang terjadi ketika

sampel dipotong dan dipoles.

Page 6: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 62

Selanjutnya, berdasarkan spektrum

EDS yang ditunjukkan dalam gambar 3.8.,

terlihat bahwa oksida tertinggi adalah SiO2.

Komposisi elementalnya diperlihatkan pada

tabel 4.1 dan menunjukkan rasio molar Si : Al

sebesar 2 : 1.

Gambar 3.8 Spektrum EDS dari matriks geopolimer gambar 4.4

Tabel 4.1 Komposisi elemental geopolimer berbahan dasar fly ash berdasarkan hasil EDS gambar 3.8.

Karakterisasi SEM-EDS pada bagian

matriks geopolimer ditunjukkan pada gambar

3.9 berikut.

Page 7: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 63

Gambar 3.9 Foto SEM geopolimer perbesaran 2.500 kali dengan spot untuk

EDS pada matriks geopolimer

Dari gambar 3.9 tampak terdapat

banyak pori dengan berbagai ukuran.

Selanjutnya penyelidikan dengan EDS

memberikan informasi mengenai komposisi

kimia dari partikel geopolimer seperti pada

gambar 3.10. berikut.

Gambar 3.10. Spektrum EDS dari matriks geopolimer gambar 3.9

Tabel 4.2 Komposisi elemental geopolimer berbahan dasar fly ash berdasarkan hasil EDS gambar 3.10.

Page 8: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 64

Berdasarkan spektrum EDS pada gambar

3.10., menunjukkan kandungan silika (SiO2)

berkurang diikuti dengan penambahan zat

pengotor berupa FeO. Komposisi tiap elemental

(tabel 4.2) memperlihatkan perbandingan atomik

Si:Al = 2 : 1.

Gambar 3.11. menunjukkan foto SEM

dengan penempatan spot pada butiran partikel fly

ash yang tidak bereaksi paling besar.

Gambar 3.11. Foto SEM geopolimer perbesaran 2.500 kali dengan spot untuk EDS pada partikel

fly ash yang tidak bereaksi

Gambar 3.12. Spektrum EDS dari matriks geopolimer gambar 3.11

Page 9: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 65

Tabel 4.3 Komposisi elemental geopolimer berbahan dasar fly ash berdasarkan hasil EDS gambar 3.11.

Tampak silika (SiO2) agak meningkat, namun FeO

sebagai pengotor masih lebih dominan.

Berdasarkan tabel komposisi elemental

memperlihatkan perbandingan atomik Si : Al

sebesar 2 : 1. Dari ketiga hasil karakterisasi

tersebut, dapat dilihat bahwa komposisi elemental

tiap bagian tertentu berbeda-beda dan FeO

merupakan zat pengotor yang paling dominan dari

fly ash.

Pengujian Vickers hardness Geopolimer.

Pengujian kekerasan dengan metode vickers

bertujuan menentukan kekerasan suatu material

dalam bentuk daya tahan material terhadap intan

berbentuk piramida dengan sudut puncak 1360

yang ditekankan pada permukaan material uji

tersebut.

Tabel 4. Hasil pengujian Vickers hardness

Sampel Titik

Indentasi Beban

(kg) Diameter (µm) Hv

(N/mm2) Rata-rata

(GPa) d1 d2 Fly ash

1

1 2 3

2 2 2

239.3 235.6 234.2

238.6 236.5 239.8

649.4 665.5 660.2

0.66±0.007

2

1 2 3

2 2 2

244.6 240.6 240.9

243.0 246.5 245.3

623.8 625.1 627.4

0.63±0.001

3

1 2 3

2 2 2

224.5 222.2 222.1

223.0 223.1 223.8

740.7 748.0 746.0

0.74±0.003

Metakaolin

1

1 2 3

2 2 2

387.6 385.3 385.2

385.2 384.1 382.0

248.4 250.6 252.0

0.25±0.001

2

1 2 3

2 2 2

371.7 369.1 372.4

372.8 368.2 368.6

267.6 272.8 270.1

0.27±0.002

3

1 2 3

2 2 2

353.1 362.8 361.6

359.7 362.9 355.8

291.9 281.6 288.2

0.29±0.004

Page 10: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 66

Tabel di atas menunjukkan bahwa sampel

1 geopolimer fly ash memiliki nilai Vickers

hardness sebesar 0.66±0.007GPa, sampel 2

sebesar 0.63±0.001 GPa, dan sampel 3 sebesar

0.74±0.003GPa. Sedangkan untuk sampel 1

geopolimer metakaolin diperoleh nilai Vickers

hardness sebesar 0.25±0.001GPa, untuk

sampel 2 sebesar 0.27±0.002 GPa, dan untuk

sampel ke-3 sebesar 0.29±0.004 GPa.

Ketiga sampel di atas memiliki nilai Vickers

hardness yang berbeda-beda pada setiap titik

indentasi. Perbedaan ini diakibatkan oleh

struktur permukaan sampel yang tidak merata

karena adanya partikel-partikel yang tidak

bereaksi. Pada geopolimer fly ash tampak

banyak terdapat partikel yang tidak bereaksi

seperti halnya pada geopolimer metakaolin.

Namun khusus untuk metakaolin, tidak jelas

keberadaan partikel yang tidak bereaksi karena

permukaan yang tidak rata sehingga sulit

diamati melalui hasil foto SEM.

4. Kesimpulan

Dari hasil karakterisasi SEM menunjukkan

bahwa geopolimer fly ash memiliki matriks yang

lebih padat dibandingkan dengan geopolimer

metakaolin, sehingga terdapat perbedaan nilai

Vickers hardness yang cukup signifikan dimana

geopolimer fly ash memiliki nilai Vickers

hardness yang lebih besar.

.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Davidovits J. (1994) “Properties of

Geopolymer Cements”, Alkaline Cements and Concretes.

[2]. Duxson, P., Mallicoat, S. W., Lukey, G. C.,

Kriven, W. M., van Deventer, J. S. J., (2006), “The Effect of Alkali And Si/Al Ratio on The Development of Mechanical Properties of Metakaolin-Based geopolymers”, Colloids And Surfaces.

[3]. Duxsona P, Provis J. L, Lukey G. C,

Mallicoat S. W, Kriven W. M, van Deventer J. S. J, (2005), “Understanding The Relationship Between Geopolymer Composition, Microstructure And Mechanical Properties”, Colloids and Surfaces, 47-58.

[4]. Ferna´ndez-Jime´nez A, Palomo A, Criado

M, (2005), ”Microstructure Development Of Alkali-Activated Fly Ash Cement: A Descriptive Model”, Cement and Concrete Research, 1204–1209.

[5]. Granizo, M. L,. Blanco-Varela M. T,

Martı´nez-Ramı´rez, S, (2007), ”Alkali Activation Of Metakaolins: Parameters Affecting Mechanical, Structural And Microstructural Properties”, J. Material Science, 2934–2943.

[6]. Hardjito, D. & Rangan, B. V., (2005),

“Development And Properties Of Low-Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concrete”, Reseach Report, Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia.

[7].http://www.calce.umd.edu/general/Facilities/

Hardness_ad_.htm, (6/7/2008) [8]. http://www.fhwa.dot.gov/index.html,

(6/7/2008) [9]. Sabir, B. B., Wild, S., Bai, J. (2001)

“Metakaolin and Calcined Clays as Pozzolans For Concrete: a review”, Cement & Concrete Composites, 441-454.

Page 11: ISSN : 1858-330X STUDI TENTANG KEKERASAN GEOPOLIMER ...digilib.unm.ac.id/files/disk1/4/universitas negeri makassar-digilib... · semen Portland, dapat juga digunakan sebagai bahan

ISSN : 1858-330X

JSPF Vol. 9, Mei 2009 | 67

[10]. Subaer, 2007, “Pengantar fisika

Geopolimer”. UNM. [11]. van Jaarsveld, J.G.S, van Deventer, J.S.J,

Lukey, G.C, (2003), “The Characterisation Of Source Materials In Fly Ash-Based Geopolymers”, Materials Letters, 1272–1280.

[12]. van Jaarsveld, J. G. S., van Deventer, J. S.

J., Lorenzen, L. (1997), “The Potential Use Of Geopolymeric To Immobilise Toxict Metals: Part 1. Theory And Applications”, Minerals Enginering, 659-669.