DAMPAK VARIASI WATERGLASS PADA MORTAR GEOPOLIMER

MENGGUNAKAN FLY ASH DENGAN PERAWATAN UAP

Disusun Oleh :Hafiz Hadiwirya

&Hasan Basri

Pembimbing : Anni Susilowati ST, M.Eng

Politeknik Negeri Jakarta

Latar Belakang

Kenapa Mortar Geopolimer?

1.Teknologi mortar yang terus berkembang

2.Isu global warming3.Pemanfaatan limbah batu bara

Lanjutan...

Kenapa mortar Geopolimer dengan variasi waterglass pada perawatan uap?

1.Masih belum ada penelitian mengenai mortar Geopolimer dengan variasi waterglass pada perawatan uap di lingkungan Politeknik Negeri Jakarta.

2.Pada penelitian terdahulu masih belum ada kesimpulan yang bulat tentang perbandingan waterglass yang tepat.

3.Pengaruh perawatan uap yang mempengaruhi sifat fisik dan mekanik mortar geopolimer.

Permasalahan

1.Bagaimana dampak sifat fisik dan mekanik mortar geopolimer menggunakan fly ash dengan berbagai variasi waterglass yang dirawat uap 24 jam.

2.Berapa komposisi waterglass pada mortar geopolimer dengan perawatan uap 24 jam yang menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang baik.

Tujuan Penelitian

1.Untuk mendapatkan sifat fisik dan mekanik mortar geopolimer menggunakan fly ash dengan berbagai variasi waterglass yang dirawat uap 24 jam.

2.Untuk mendapatkan komposisi waterglass pada mortar geopolimer dengan perawatan uap 24 jam yang menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang baik.

Pembatasan Masalah1. Pengujian agregat meliputi uji berat jenis,

uji penyerapan air, uji kadar air, berat isi, analisa ayak dan kadar lumpur.

2. Pengujian fly ash meliputi uji berat isi dan uji berat jenis.

3. Pengujian sifat fisik pada mortar meliputi uji konsistensi dan perubahan panjang.

4. Pengujian sifat mekanik mortar meliputi uji kuat tekan dan uji kuat lentur.

5. NaOH dan Na2SiO3 (waterglass) yang digunakan dalam percobaan

ini tidak diuji dan tidak dibahas sifat-sifat kimianya.

6. Pengujian air tidak dilakukan, karena air yang digunakan

secara visual tidak berwarna, tidak berbau dan tidak

berasa.

7. Komposisi mortar dengan perbandingan volume 1 Fly ash : 3

Pasir : 0,75 air. Dengan Variasi perbandingan antara sodium

hidroksida (NaOH) dengan sodium silikat (Na2SiO3), 1:0,50;

1:0,75; 1:1,25; 1:1,50; 1:1,75; 1:2,00. Dan dengan

konsentrasi (NaOH) 9 M.

Lanjutan...

8. Dibuat benda uji dengan rincian sebagai berikut:• Pengujian kuat tekan: Kubus ukuran 5 x 5 x 5 cm, umur

pengujian 7, 14, 21, dan 28 hari masing-masing 3 benda uji.

• Pengujian kuat lentur : balok ukuran 2,5 x 2,5 x 10 cm, umur pengujian 28 hari, 6 benda uji.

• Pengujian perubahan panjang: balok ukuran 2,5 x 2,5 x 28,5 cm, umur pengujian 1, 7, 14, 21, dan 28 hari , masing-masing 2 benda uji

9. Perawatan yang dilakukan terhadap benda uji mortar geopolimer adalah perawatan uap dengan lama perawatan selama 24 jam.

Lanjutan...

Manfaat Penelitian

1.Dapat memanfaatkan limbah pabrik industri batu bara yang berupa fly ash.

2.Dapat mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh penggunaan semen sebagai bahan perekat.

3.Dapat mengetahui variasi waterglass yang tepat untuk menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang baik pada mortar.

Pengujian Agregat Halus

1.Pengujian berat jenis dan penyerapan air (SNI 03 – 1970 – 2008)

2.Pengujian berat isi (SNI 03 – 4804 – 1998)

3.Analisis ayak (SNI 03 – 4804 – 1998)

4.Pengujian kadar air (SNI 03 – 4142 – 1996)

5.Pengujian kadar lumpur (RSNI 03 – 1971 - 2008)

Pengujian Fly Ash

1.Pengujian berat jenis (SNI 15 – 2531 – 1991)

2.Pengujian berat isi (SNI 03 – 4804 – 2008)

Pengujian Mortar Geopolimer

1.Pengujian konsistensi (ASTM C 305 – 99)

2.Pengujian kuat tekan (SNI 03-6825-2002)

3.Pengujian kuat lentur (ASTM C 580 – 02)

4.Pengujian perubahan panjang (ASTM C 531 – 00)

Diagram Alir

Penelitian

Pengujian Bahan 1. BJ & Peny. Air (Agregat & fly ash)2. Berat isi (Agregat & fly ash)3. Analisa Ayak (Agregat)4. Kadar Air (Agregat)5. Kadar Lumpur (Agregat)

Standar

Perancangan Mortar GEOPOLIMER

Pembuatan/Pengadukan Mortar GEOPOLIMER

Pengujian Mortar Keras1. Kuat Tekan 2. Kuat Tarik Lentur 3. Perubahan Panjang

Analisis Data

Kesimpulan

Uji Konsistensi

Benda Uji

Yes

No

Persiapaan Bahan

Pembuatan Larutan

GEOPOLIMER

SELESAI

MULAI

Diagram Alir Pembuatan Larutan

Menyiapkan Bahan

Campuran siap untuk digunakan

Air dicampurkan dengan NaOH lalu diaduk hingga larut

Campuran Air dan NaOH dimasukkan dalam botol yang bisa ditutup dengan

rapat

Setelah larutan dingin tutup botol dengan rapat

Diamkan larutan selama 24 jam

Tuangkan larutan ke dalam gelas ukur lalu campur dengan Na2Sio3 kemudian aduk

hingga rata

Timbang NaOH Timbang Air Timbang Na2Sio3

NaOH dimasukkan kedalam gelas ukur

HASIL UJIAGREGAT HALUS

NO PENGUJIAN HASIL STANDARMEMENUHI

YA TIDAK

I Berat Jenis dan Penyerapan Air

       

- Berat Jenis (Bulk Specify Gravity)

2,148

2,2 - 2,7

  √

- Berat Jenis SSD 2,270 √  - Berat Jenis Semu 2,447 √  - Penyerapan Air 5,815% -    II Berat Isi        - Berat Isi Lepas 1157,762 kg/m3 min 1200 kg/m3   √

- Berat Isi Padat 1272,681 kg/m3 min 1200 kg/m3 √  

- Berat Isi Rata - Rata 1215,222 kg/m3 min 1200 kg/m3 √  

- Voids 47% < 50% √  III Analisis Ayak        - Grading Zone Zone 2 BS 882:1973 (Zone 2) √  - Angka Kehalusan 2,779 SNI 03-6861.1-2002

(1,5 - 3,8)   

IV Kadar Air        - Kadar Air 13,914% -    V Kadar Lumpur        - Kadar Lumpur 4,749%      

HASIL UJIFLY ASH

NO PENGUJIAN HASIL STANDARMEMENUHI

YA TIDAKI Berat Jenis        - Berat Jenis 2,322 ACI Manual of Concrete

Practice (2,2 - 2,8)

√  

II Berat Isi        - Berat Isi Lepas 1085,259 kg/m3      - Berat Isi Padat 1190,602 kg/m3      - Berat Isi Rata -

Rata1137,931 kg/m3      

TRIAL MIX

HASIL TRIAL MIX

PERBANDINGAN DAN KEBUTUHAN BAHAN

PENELITIAN

1. Perbandingan Bahan

Fly Ash : Agregat Halus : Air NaOH (M)

NaOH : Na2SiO3

1 : 3 : 0.75 9 1 : 0,501 : 3 : 0.75 9 1 : 0,751 : 3 : 0.75 9 1 : 1,251 : 3 : 0.75 9 1 : 1,501 : 3 : 0.75 9 1 : 1,751 : 3 : 0.75 9 1 : 2,00

2. Data Kebutuhan Bahan Untuk Satu Kali Pengadukan

Variasi NaOH Fly

Ash

Pasir Air NaOH Na2SiO3

NaOH : Na2SiO3 (M) (gram) (gram) (gram) (gram) (gram)

1,0 : 0,50

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

141.776

1,0 : 0,75

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

212.665

1,0 : 1,25

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

354.442

1,0 : 1,50

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

425.330

1,0 : 1,75

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

496.219

1,0 : 2,00

9 1195.0

5

3828.67 787.64

9

283.55

3

567.107

Σ7170.3

222972.0

24725.8

91701.3

22197.5

4

HASIL PENGUJIAN MORTAR GEOPOLIMER

1. Pengujian Konsistensi

Variasi D1 D2 D3 D4 Flow

NaOH : Na2SiO3 ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( %

)

1,0 : 0,50 13.5 13.0 13.2 13.4 53.1

1,0 : 0,75 18.9 18.1 19.5 18.2 74.7

1,0 : 1,25 19.1 19.0 18.5 19.0 75.6

1,0 : 1,50 20.0 20.5 20.5 20.0 81.0

1,0 : 1,75

29.5 30.5 28.5 28.0 116.

5

1,0 : 2,00

29.8 29.8 30.2 30.0 119.

8

1 : 0,50 1 : 0,75 1 : 1,25 1 : 1,50 1 : 1,75 1 : 2,000

20

40

60

80

100

120

140

53.1

74.7 75.681

116.5 119.8

NaOH : Waterglass

Flow

( %

)

Lanjutan...

Semakin besar variasi Na2SiO3 (waterglass) semakin besar nilai flow-nya

2. Pengujian Kuat Tekan

Secara umum semakin besar penambahan waterglass maka semakin besar kuat tekan yang dihasilkan.

1 : 0,50 1 : 0,75 1 : 1,25 1 : 1,50 1 : 1,75 1 : 2,000.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

0.280 0.280

1.133

1.8531.627

1.920

0.493 0.480

2.120

3.0132.667

3.187

0.640 0.627

2.987

4.520

3.380

4.987

0.653 0.787

3.220

6.080

4.093

5.787

7 hari14 hari21 hari28 hari

NaOH : Waterglass

Kuat

Tek

an (

N/mm

2)

Lanjutan...

Nilai kuat tekan mortar geopolimer untuk seluruh variasi waterglass terus mengalami peningkatan seiring bertambahnya umur (hari).

7 14 21 280.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

1.920

3.187

4.987

5.787

1.627

2.667

3.380

4.093

1.853

3.013

4.520

6.080

1.133

2.120

2.9873.220

0.280 0.480 0.627 0.787

0.280 0.493 0.640 0.653

1 : 2,001 : 1,751 : 1,501 : 1,251 : 0,751 : 0,50

Umur (Hari)

Kuat

Tek

an (

N/mm2)

3. Pengujian Kuat Lentur

1 : 0,50 1 : 0,75 1 : 1,25 1 : 1,50 1 : 1,75 1 : 2,000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

0.775 0.791

2.670

3.4283.131

3.757

NaOH : Waterglass

Kuat

Lentu

r (N/mm2

)

Secara umum semakin besar penambahan waterglass maka semakin besar kuat lentur yang dihasilkan.

4. Pengujian Perubahan Panjang

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

0.253

-1.333

0.000 -0.189-0.029

0.870

-0.860

-1.301

0.000

-0.225

0.135

0.872

0.191

-1.469

0.000

-0.383

0.165

0.688

0.263

-1.243

0.000

-0.206

0.110

0.660

7 hari14 hari21 hari28 hari

1 : 2,00 1 : 1,75 1 : 1,50 1 : 1,25 1: 0,75 1 : 0,50

NaOH : Waterglass

Peru

baha

n Panj

ang

(%)

Mortar geopolimer dengan semua variasi waterglass mengalami muai susut.

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

0.253

-0.860

0.191 0.263

-1.333 -1.301-1.469

-1.243

0 0 0 0

-0.189 -0.225-0.383

-0.206-0.029

0.135 0.165 0.110

0.870 0.8720.688 0.660

1 : 2,001 : 1,751 : 1,501 : 1,251 : 0,751 : 0,50

7 14 21 28Umur (Hari)

Peru

baha

n Pa

njan

g (

%)

Mortar geopolimer dengan semua variasi waterglass mengalami muai susut pada setiap umur pengujian perubahan panjangnya.

Lanjutan...

Kesimpulan

1. Semakin banyak Na2SiO3 (waterglass) yang diberikan semakin besar pula nilai konsistensinya.

2. Perubahan panjang untuk semua kadar Na2SiO3 mengalami penyusutan dan pemuaian yang bervariasi setiap umur pengujiannya.

3. Kuat tekan dan kuat lentur terus meningkat hingga umur mortar 28 hari. Secara umum semakin besar variasi waterglass maka kuat tekan dan kuat lentur yang dicapai semakin besar pula.

4. Variasi optimum Na2SiO3 (waterglass) pada mortar geopolimer berbahan dasar fly ash dengan perbandingan Fly ash : Pasir : Air = 1 : 3 : 0,75 tercapai pada variasi NaOH : Na2SiO3 = 1 : 1,50.

Saran

1. Perlu penelitian-penelitian lebih lanjut terhadap komposisi Na2SiO3 (waterglass) untuk campuran larutan aktivator mortar geopolimer berbahan dasar fly ash dengan variasi NaOH : Na2SiO3 yang lebih besar dari 1 : 2,00.

2. Dalam penggunaan material-material penyusun mortar geopolimer sebaiknya menggunakan material yang berkualitas baik sehingga didapatkan sifat fisik dan mekanik mortar geopolimer yang baik pula.

Daftar Pustaka

Achmad, D., 2008, Job Sheet Laboratorium Uji Bahan 2 Konstruksi Bangunan Gedung, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta, Depok.

 Achmad, D., 2010, Job Sheet Laboratorium Uji Bahan 1 Konstruksi Bangunan

Gedung, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta Depok. ASTM C 144 – 02, Standard Spesification for Aggregate for Masonry Mortar. American

Society of Testing Materials. ASTM C 305 – 99, Standard Practices for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and

Mortars of Plastic Consistency, American Society of Testing Materials. ASTM C 618 – 03, Standart Spesification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural

Pozzoland for Use as a Mineral Admixture in Concrete, American Society of Testing Materials.

 BS 882 : 1973, Specification For Aggregates From Natural Sources For Concrete, British

Standard Institution. Davidovits, J., 1994, Highest Alkali Cements for 21st Century Concretes. Concrete

Technology: Past, Present and Future. P.K Mehta, ACI, Detroit, USA. SP 144-19: 383-397.

 

Davidovits, J., 1997, Geopolymer Inorganic Polymer New Material. France: Geopolymer Institute.

 Fitriani, D.R., 2010, Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap

Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar, Skripsi Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

 Handayani, A., L. Hasyyati., 2012. Sifat Fisik dan Mekanik Mortar Geopolimer

Menggunakan Abu Terbang dengan Perawatan Uap 24 Jam, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta.

 Hardjito, D., dan Rangan, B.V., 2005, Development and Properties of Low Calcium Fly

Ash – Based Geopolymer Concrete, Research report GC 1, Curtin University of Technology, Perth, Australia.

 Iwan, D.S., 2010, Pengaruh Penggunaan Slag Terhadap Kekuatan Mortar Geopolymer

Berbahan Dasar Fly Ash, Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Petra.http://digilib.petra.ac.id/jiunkpe/s1/sip4/2010/jiunkpe-ns-s1-2010-21405038-15330-mortar-abstract_toc.pdf, diakses 6 Mei 2013

 

Lanjutan...

Rousstia, K.D., 2008, Perilaku Balok Beton Bertulang Geopolimer Akibat Pembebanan Dinamis dengan Pile Integrity Test, Skripsi Fakultas Teknik Universitas Indonesia.http://www.lontar.ui.ac.id/file?file=digital/122921-R010844-Perilaku%20balok-Pendahuluan.pdf, diakses 8 Mei 2013.

 Sanjaya, A., C.Y. Leoindarto, 2006, Komposisi Alkaline Aktivator

dan Fly Ash Untuk Beton Geopolimer Mutu Tinggi, Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Petra.http://digilib.petra.ac.id/jiunkpe/s1/sip4/2006/jiunkpe-ns-s1-2006-21402019-4125-alkaline-abstract_toc.pdf, diakses 6 Mei 2013.

 Tjokrodimuljo, K., 1996, Buku Ajar Teknologi Beton, Jurusan Teknik

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Widharta, 2008, Analisa Numerik Perilaku Struktur Balok Beton

Bertulang Berbahan Dasar Geopolimer, Skripsi Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

http://www.lontar.ui.ac.id/file?file+digital/126825-R010831-Analisa%20numerik-Abstrak.pdf, diakses 8 Mei 2013.

Lanjutan...

Terima Kasih