perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR
TERHADAP KUAT TEKAN
FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR
(Effect of Alkali Modulus and Activator Content
on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
DIAN RAHMA FITRIANI
NIM I 1106024
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR
TERHADAP KUAT TEKAN
FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR
(Effect of Alkali Modulus and Activator Content
on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
DIAN RAHMA FITRIANI NIM I 1106024
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
S. A. Kristiawan, ST., MSc., PhD Edy Purwanto, ST., MT NIP. 19690501 199512 1 001 NIP. 19680912 199702 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR
TERHADAP KUAT TEKAN
FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR
(Effect of Alkali Modulus and Activator Content
on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar)
SKRIPSI
Disusun Oleh :
DIAN RAHMA FITRIANI NIM I 1106024
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Kamis, 23 Desember 2010 :
1. S.A. Kristiawan, ST., MSc., PhD __________________
NIP. 19690501 199512 1 001
2. Edy Purwanto, ST., MT __________________ NIP. 19680912 199702 1 001 3. Ir. Sunarmasto, MT __________________ NIP. 19560717 198703 1 003 4. Achmad Basuki, ST., MT __________________ NIP. 19710901 199702 1 001 Mengetahui, Disahkan, Disahkan,
a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Ketua Program S1 Non-Reguler Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT Ir. Agus Sumarsono, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001 NIP.19570814 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
MOTTO
Tak perlu bersedih untuk hari ini karena esok pasti
lebih baik.....
Ada positif ada negatif, ada kurang ada lebih.
Segala sesuatunya di dunia ini selalu berlawanan
dan tugas kita adalah menyeimbangkannya.....
PERSEMBAHAN
Kupersembahkan karyaku ini untuk:
Ibu dan Bapakku, atas cinta, kasih sayang, doa, dan dukungan yang telah diberikan selama ini…
mba Di, Mbok’e, Mbahkung, mas Pi’ut dan seluruh keluargaku,
atas doa dan dukungannya…
MUMU, atas kasih sayang, doa, kesabaran dan dukungannya…
Teman, saudara, dan sahabat angkatan ’06, teman-teman satu kelompok skripsiku, teman-teman wisma putri ”Seong” dan
”Aulia”, dan teman-teman semua yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu, terimakasih atas persahabatan yang berwarna ini...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
Special thanks to PAK IWAN, PAK EDY, PAK LEGOWO atas bimbingannya selama ini...
Almamaterku, Universitas Sebelas Maret Surakarta...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRAK
Dian Rahma Fitriani, 2010. ”PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR TERHADAP KUAT TEKAN FLY ASH-BASED GEOPOLYMER MORTAR”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penggunaan fly ash sebagai bahan pengganti semen dalam campuran geopolymer mortar sangat potensial untuk digunakan dalam pekerjaan patch repair. Berdasarkan hasil penelitian-penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa geopolymer mortar memiliki sifat-sifat teknik yang amat mengesankan, seperti kekuatan dan keawetannya yang tinggi. Selain itu, penggunaan geopolymer mortar yang memanfaatkan limbah PLTU, dapat mengurangi emisi gas CO2 yang dihasilkan oleh industri semen dan tentunya lebih ekonomis. Akan tetapi fly ash tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen, untuk itu diperlukan alkali aktivator yaitu Sodium hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3) untuk membantu proses polimerisasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat tekan fly ash–based geopolymer mortar, sehingga didapatkan komposisi campuran fly ash–based geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu dengan membuat benda uji berupa kubus mortar ukuran 50mm x 50mm x 50mm berdasarkan ASTM C579-01. Kuat tekan diuji pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari. Modulus alkali yang digunakan adalah variasi 1, 1.25, 1.5, 1.75, dan 2. Sedangkan kadar aktivator yang digunakan variasi 43 %, 49 %, 55 %, 61 %, dan 67 %. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -117,9x2 + 264,3x - 38 dengan x adalah modulus alkali dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus alkali 1. Sedangkan pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -0,360x2 + 43,62x - 1090 dengan x adalah kadar aktivator dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar aktivator 43%. Kuat tekan tertinggi didapatkan dari fly ash-based geopolymer mortar dengan modulus alkali 1,25 dan kadar aktivator 49%. Kata kunci: .alkali aktivator, fly ash, geopolymer mortar, kadar aktivator, kuat
tekan, modulus alkali.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRACT
Dian Rahma Fitriani, 2010. “Effect of Alkali Modulus and Activator Content on the Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Mortar”. Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Surakarta Sebelas Maret University. The use of fly ash as substitution of cement in geopolymer mortar mix is very potential for patch repair work. Considering the result of previous investigations, it can be found that geopolymer mortar has very impressive technical properties, such as high strength and durability. In addition, the use of geopolymer mortar from PLTU waste can reduce CO2 gas emission produced by cement industry and certainly is more economic. However, fly ash has no binding capability like cement, so it needs an alkali activator, Sodium hydroxide (NaOH) and Sodium silicate (Na2SiO3) to promote the polymerization process. The objective of this research is to find out the effect of alkali modulus and activator content on the compressive strength of fly ash-based geopolymer mortar, so that the composition of fly ash-based geopolymer mortar that fullfil the compressive strength requirements as the repair material can be determined. The method employed in this research was experimental method, that is by making mortar cube specimens with 50mm x 50mm x 50mm dimension based on ASTM C579-01. The compressive strength was tested at 7, 14, 28, and 56 days. Alkali modulus was used with variations of 1, 1.25, 1.5, 1.75, and 2. Meanwhile, the activator content was used with variations of 43%, 49%, 55%, 61%, and 67%. Based on this investigations, it is found that the effect of alkali modulus on the compressive strength is expressed in a graph with equation y = -117.9x2 + 264.3x -38 with x standing for alkali modulus and y standing for percentage of compressive strength ratio of alkali modulus variation to alkali modulus 1. Meanwhile the effect of activator content addition on the compressive strength is may be expressed in a graph with equation y = -0.360x2 + 43.62x – 1090 with x standing for activator content and y standing for percentage of compressive strength ratio of activator content variation to activator content 43%. The highest compressive strength is obtained from fly ash-based geopolymer mortar with alkali modulus 1.25 and activator content of 49%. Keywords: activator content, alkali activator, alkali modulus, compressive
strength, fly ash, geopolymer mortar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga
penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Fakultas
Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis
mengambil judul skripsi “Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator
Terhadap Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar”.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala
yang sulit untuk penulis pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan laporan
skripsi ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
3. Pimpinan Program S-1 Non Reguler, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Bapak S.A. Kristiawan, ST., MSc., PhD selaku Dosen Pembimbing I.
5. Bapak Edy Purwanto, ST., MT selaku Dosen Pembimbing II.
6. Tim Penguji Pendadaran.
7. Bapak S.J. Legowo, ST., MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.
8. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
9. Teman-teman satu kelompok: Epin, Ika, Vely, Riza, Agus, Heri, Cahyo, Andi,
Ari, Dimas, Winda.
10. Teman-teman Mahasiswa Sipil 2006.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu
saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan senang hati demi
kesempurnaan penelitian selanjutnya. Akhir kata semoga skripsi ini dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada
khususnya.
Surakarta, Desember 2010
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
JUDUL .............................................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................ iv
ABSTRAK ........................................................................................................ vi
ABSTRACT ..................................................................................................... vii
PENGANTAR .................................................................................................. viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvi
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ……………………………………………………….... 1
1.2. Rumusan Masalah …………………………………………………....... 3
1.3. Batasan Masalah ………………………………………………............. 3
1.4. Tujuan Penelitian ………………………………………………............ 4
1.5. Manfaat Penelitian ……………………………………………….......... 4
1.5.1. Manfaat Teoritis ..................................................................................... 4
1.5.2. Manfaat Praktis ...................................................................................... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………...... 5
2.1. Beton ……..…………………………………………………................. 5
2.2. Fly Ash-Based Geopolymer Mortar …………………............................ 6
2.3. Kuat Tekan …………………………………………………………….. 15
2.4. Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap Kuat
Tekan ...................................................................................................... 16
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
BAB 3 METODE PENELITIAN ………………………………………....... 18
3.1. Tinjauan Umum ……………………………………………….............. 18
3.2. Alat dan Bahan ………………………………………………………… 19
3.3. Tahap-tahap Penelitian di Laboratorium ………………………............ 20
3.4. Benda Uji ………………………………………………………............ 23
3.5. Pengujian Kuat Tekan …………………………………………………. 25
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN…………………………. 28
4.1. Pengujian Kuat Tekan …..………………......………........................... 28
4.2. Analisis Data …..……………………………....................................... 29
4.2.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Modulus Alkali .............. 29
4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Kadar Aktivator ………. 37
4.3. Pembahasan ………………………………………............................... 44
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................ 47
5.1. Kesimpulan ………………………………………................................. 47
5.2. Saran ………………………………………........................................... 47
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………...................... 49
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Saat ini beton merupakan salah satu bahan struktur yang paling sering digunakan
dalam dunia konstruksi bangunan. Hal ini dikarenakan beton mempunyai
beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan bahan-bahan struktur lain.
Kelebihan-kelebihan itu antara lain beton mudah dicetak menjadi bentuk yang
sangat beragam, mudah dalam pengerjaan dan perawatan, memiliki kuat tekan
yang tinggi, serta memiliki ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan
sekitarnya. Selain mempunyai beberapa kelebihan, beton juga mempunyai
beberapa kekurangan, diantaranya berat sendiri beton yang besar, nilai kuat
tariknya rendah sehingga mempunyai kecenderungan untuk retak, kualitas beton
yang tergantung pada sifat bahan dan cara pembuatan, terjadinya deformasi
berupa rangkak (creep) dan susut (shrinkage), serta adanya kesulitan pada saat
pembongkaran.
Beton dapat mengalami kerusakan karena berbagai faktor seperti serangan asam,
korosi, beban berlebih, kebakaran, gempa dan lain-lain. Kerusakan-kerusakan
yang terjadi umumnya adalah retak-retak, aus, patah, keropos, delamination,
spalling (terlepasnya bagian beton atau rontok), dan void (lubang). Perbaikan dan
restorasi menjadi perlu untuk mengembalikan beton kepada kondisi yang
memuaskan dari kemampuan struktural, ketahanan, maupun penampilan.
(Nugraha, 2007: 226). Oleh sebab itu perlu dilakukan perbaikan guna
mengurangi kerusakan pada lapisan beton yang rusak.
Jenis kerusakan yang terjadi akan menentukan material dan metode apa yang tepat
untuk perbaikan. Repair material yang akan digunakan harus mempunyai hasil
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
perbaikan yang tahan lama (durable) dan harganya relatif murah. Selain itu
metode untuk perbaikan juga harus mudah diaplikasikan.
Salah satu metode untuk memperbaiki kerusakan-kerusakan pada beton yaitu
dengan penambalan (patch repair). Metode perbaikan ini adalah metode untuk
memulihkan kerusakan pada selimut beton berupa spalling atau delamination
yang diaplikasikan dengan cara menempel mortar secara manual pada permukaan
beton yang rusak. Pada saat pelaksanaan, yang harus diperhatikan adalah
penekanan ketika mortar ditempelkan. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil
pebaikan yang benar-benar padat. Permukaan beton yang akan diperbaiki atau
diperkuat harus merupakan permukaan yang masih kuat pula, tidak ada keropos
ataupun bagian lemah lainnya, serta bersih dari debu dan kotoran.
Syarat-syarat material yang digunakan untuk patch repair diantaranya cepat
mengeras, mampu menyatu atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch
repair, memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan beton setelah
dilakukan patch repair, dan tidak terjadi susut. Saat ini telah banyak beredar di
pasaran berbagai jenis repair material yang diproduksi oleh pabrik, namun
harganya relatif mahal. Oleh karena itu perlu dikembangkan repair material yang
dapat dibuat sendiri dengan bahan dasar mortar yang harganya lebih murah.
Mortar dibuat dari bahan pasir yang diikat oleh pasta semen. Selain pasta semen,
bahan pengikat lain juga dapat digunakan seperti geopolymer, sehingga
membentuk geopolymer mortar.
Geopolymer mortar ini dihasilkan dengan mencampurkan pasir, air, dan fly ash
sebagai bahan pengikat, yang direaksikan oleh alkali aktivator yaitu Sodium
hidroksida (NaOH) dan Sodium silikat (Na2SiO3) melalui proses polimerisasi.
Penggunaan alkali aktivator dalam pembuatan geopolymer memiliki peranan
penting sebagai salah satu bahan pengikat unsur Aluminium (Al) dan Silikat (Si)
yang terkandung di dalam fly ash.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Hasil-hasil riset selama ini telah menunjukkan bahwa geopolymer mortar
memiliki sifat-sifat teknik yang amat mengesankan, diantaranya kekuatan dan
keawetannya yang tinggi (Hardjito, 2002)). Sifat-sifat itulah yang menjadi dasar
digunakannya geopolymer mortar sebagai repair material, sehingga diharapkan
kekuatan beton yang di-patch repair akan kembali seperti semula dan kerusakan
yang terjadi tidak berlanjut. Selain itu, penggunaan geopolymer mortar yang
memanfaatkan limbah PLTU yaitu fly ash, dapat mengurangi emisi gas CO2 yang
dihasilkan oleh industri semen dan tentunya harganya lebih murah.
Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh berbagai macam
faktor seperti komposisi campuran, waktu curing, dan agregat yang digunakan. Di
dalam komposisi campuran tersebut terdapat molaritas NaOH, modulus alkali,
kadar aktivator, faktor air binder, dan lain-lain. Pada penelitian ini diselidiki
pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat tekan, sehingga
diperoleh komposisi campuran fly ash-based geopolymer mortar yang memenuhi
persyaratan kuat tekan sebagai repair material.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka permasalahan yang dapat
dirumuskan adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh modulus alkali terhadap kuat tekan fly ash-based
geopolymer mortar?
2. Bagaimana pengaruh kadar aktivator terhadap kuat tekan fly ash-based
geopolymer mortar?
1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut:
1. Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe C dari PLTU Paiton, yang diambil
dari PT. Jaya Ready Mix Sukoharjo.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
2. Alkali aktivator yang digunakan adalah Sodium hidroksida (NaOH)
berbentuk serpihan-serpihan padat dan Sodium silikat (Na2SiO3) jenis BE 58
R 2,3.
3. Modulus alkali yang digunakan adalah variasi 1; 1,25; 1,5; 1,75; dan 2.
4. Kadar aktivator yang digunakan adalah variasi 43 %, 49 %, 55%, 61 %, dan
67%.
5. Persyaratan fly ash–based geopolymer mortar yang diuji adalah kuat tekan.
6. Kuat tekan diuji pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh modulus alkali dan
kadar aktivator terhadap kuat tekan fly ash–based geopolymer mortar, sehingga
didapatkan komposisi campuran fly ash–based geopolymer mortar yang
memenuhi persyaratan kuat tekan sebagai repair material.
1.5. Manfaat Penelitian
1.5.1. Manfaat Teoritis
Dengan adanya penelitian ini, maka didapatkan komposisi campuran fly ash-
based geopolymer mortar yang dapat digunakan dalam pekerjaan patch repair
(penambalan) dengan kinerja yang baik.
1.5.2. Manfaat Praktis
Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk praktis di lapangan mengenai
komposisi fly ash–based geopolymer mortar yang paling efektif untuk digunakan
dalam pekerjaan patch repair (penambalan).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Beton
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau
agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat
dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau
lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik
tertentu, seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu
pengerasan. (Mc. Cormac, 2000: 1)
Tjokrodimulyo (1996) menyatakan bahwa kekuatan, keawetan, dan sifat beton
yang lain tergantung pada sifat-sifat bahan dasar, nilai perbandingan bahan-
bahannya, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan
beton, cara pemadatan, dan cara perawatan selama proses pengerasan.
Beton dapat mengalami kerusakan berupa retak, aus, patah, keropos,
delamination, spalling (terlepasnya bagian beton/rontok), dan void (lubang).
Kerusakan-kerusakan tersebut bisa disebabkan oleh berbagai faktor seperti
serangan asam, korosi, beban berlebih, kebakaran, gempa dan lain-lain. Sejumlah
struktur beton yang mengalami kerusakan sangat memerlukan adanya perbaikan.
Perbaikan tersebut diharapkan dapat mengurangi kerusakan pada lapisan beton
dan melindungi lapisan perbaikan dari lingkungan yang agresif. Oleh karena itu
lapisan perbaikan beton harus menjadi lapisan yang efektif dan durable (tahan
lama). (Mo Li & Victor C. Li, 2006)
Material dan metode yang digunakan untuk perbaikan beton dipilih berdasarkan
jenis kerusakan yang terjadi. Repair material tersebut harus mempunyai hasil
perbaikan yang tahan lama (durable) dan harganya relatif murah. Metode juga
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
harus mudah diaplikasikan. Selain itu yang perlu diperhatikan adalah lingkungan
dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga kerja,
keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya
perbaikan.
Salah satu metode untuk memperbaiki kerusakan pada beton adalah dengan
penambalan (patch repair). Metode perbaikan ini adalah metode untuk
memulihkan kerusakan yang terjadi pada selimut beton yaitu berupa spalling atau
delamination yang diaplikasikan dengan cara menempel mortar secara manual
pada permukaan beton yang rusak. Pada saat pelaksanaan, yang harus
diperhatikan adalah penekanan ketika mortar ditempelkan. Hal ini bertujuan untuk
mendapatkan hasil yang benar-benar padat. Permukaan beton yang akan
diperbaiki atau diperkuat harus merupakan permukaan yang masih kuat pula, tidak
ada keropos ataupun bagian yang lemah, serta bersih dari debu dan kotoran.
Syarat-syarat material yang digunakan untuk patch repair diantaranya cepat
mengeras, mampu menyatu atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch
repair, memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak mengurangi kekuatan beton setelah
dilakukan patch repair, dan tidak terjadi susut. Saat ini telah banyak beredar di
pasaran berbagai jenis repair material yang diproduksi oleh pabrik, namun
harganya relatif mahal. Oleh sebab itu perlu dikembangkan repair material yang
dapat dibuat sendiri dengan bahan dasar mortar yang tentunya harganya lebih
murah.
2.2. Fly Ash Based-Geopolymer Mortar
Mortar adalah adukan yang dibuat dari agregat halus (pasir) dan pasta semen
sebagai pengikat. Pada penelitian ini, mortar sebagai repair material
dikembangkan lebih lanjut dengan menggunakan geopolymer sebagai bahan
pengikatnya. Geopolymer yang dipakai berasal dari bahan dasar fly ash yang
direaksikan dengan alkali aktivator berupa Sodium hidroksida (NaOH) dan
Sodium silikat (Na2SiO3), sehingga membentuk fly ash-based geopolymer mortar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Geopolymer sendiri merupakan senyawa anorganik alumino silikat yang
disintesiskan dari bahan-bahan yang banyak mengandung Silikon dan Aluminium
melalui proses polimerisasi. Dalam reaksi polimerisasi ini, Aluminium (Al) dan
Silika (Si) mempunyai peranan penting dalam ikatan polimerisasi (Davidovits,
1994). Proses polimerisasi adalah suatu reaksi kimia antara aluminosilika oksida
(Si2O5, Al2O2) dengan alkali polysialate. Proses polimerisasi menghasilkan suatu
rantai dalam bentuk tiga struktur dimensional dimana masing-masing terdiri dari
bentuk ikatan-ikatan polymeric Si-O-Al-O (Polysialate). Ikatan-ikatan tersebut
dibagi dalam 3 jenis yaitu Polysialate (Si-O-Al-O), Polysialate-Siloxo (Si-O-Al-
O-Si-O) dan Polysialate-Disiloxo (Si-O-Al-O-Si-O-Si-O). (Sugiri dkk., 2009).
Salah satu parameter proses polimerisasi adalah reaktan yang digunakan, yaitu
SiO2, H2O dan NaOH. (Fansuri dkk., 2007)
Gambar 2.1. Ikatan Polimerisasi pada Beton dengan 100 % Fly Ash (www.geopolymer.org)
Dalam penggunaannya sebagai repair material, geopolymer mortar mempunyai
beberapa kelebihan diantaranya tahan terhadap serangan asam sulfat, mempunyai
rangkak dan susut yang kecil, tahan terhadap reaksi alkali-silika, tahan terhadap
api, dan dapat mengurangi polusi udara. Namun selain mempunyai banyak
kelebihan, geopolymer mortar juga mempunyai kekurangan yaitu pembuatannya
sedikit lebih rumit dari beton konvensional karena jumlah material yang
digunakan lebih banyak daripada beton konvensional, serta belum ada
perhitungan mix design yang pasti. (Skvara dkk. (dalam Andoyo, 2006))
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Bahan-bahan penyusun fly ash based-geopolymer mortar adalah sebagai berikut:
1. Agregat halus
Menurut SNI 03-6820-2002 (2002: 171), agregat halus adalah agregat berupa
pasir alam sebagai hasil disintegrasi batuan atau pasir buatan yang dihasilkan oleh
alat-alat pemecah batu dan mempunyai butiran sebesar 4,75 mm. Agregat halus
mempunyai peran penting sebagai pembentuk mortar dalam pengendalian
kelecakan (workability), kekuatan (strength), dan keawetan (durability) dari
mortar yang dihasilkan. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan
persyaratan yang telah ditentukan.
Syarat–syarat agregat halus (pasir) sebagai bahan material pembuatan beton sesuai
dengan ASTM C 33-97 adalah:
a. Material dari bahan alami dengan kekasaran permukaan yang optimal
sehingga kuat tekan beton besar.
b. Butiran tajam, keras, kekal (durable) dan tidak bereaksi dengan material
beton lainnya.
c. Berat jenis agregat tinggi yang berarti agregat padat sehingga beton yang
dihasilkan padat dan awet.
d. Gradasi sesuai spesifikasi dan hindari gap graded aggregate karena akan
membutuhkan semen lebih banyak untuk mengisi rongga.
e. Bentuk yang baik adalah bulat, karena akan saling mengisi rongga dan jika
ada bentuk yang pipih dan lonjong dibatasi maksimal 15 % dari berat total
agregat.
f. Kadar lumpur agregat tidak lebih dari 5 % terhadap berat kering karena akan
berpengaruh pada kuat tekan beton.
2. Fly Ash
Fly ash adalah limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku Pembangkit
Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozzolanik
(SNI 03-6414-2002). Fly ash memiliki sifat pozzolan dengan kandungan silikat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
dan aluminat yang tinggi sehingga dapat bereaksi dengan air dan kapur padam dan
dapat berubah menjadi massa padat yang tidak larut dalam air (Tjokrodimulyo,
1996: 48). Oleh karena itu fly ash dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti
pemakaian semen, baik untuk adukan mortar maupun untuk campuran beton.
Penambahan fly ash pada beton normal menunjukkan adanya peningkatan kualitas
beton. Peningkatan kualitas itu disebabkan karena kandungan unsur silikat dan
aluminat pada fly ash yang reaktif bereaksi dengan kapur bebas pada proses
hidrasi antara fly ash dan air menjadi kalsium silikat. Keuntungan lain dari
pemakaian fly ash yang mutunya baik adalah dapat meningkatkan
ketahanan/keawetan beton terhadap ion sulfat dan juga dapat menurunkan panas
hidrasi semen.
Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi
dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang
dikandung oleh fly ash akan bereaksi secara kimia dengan Sodium hidroksida dan
menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat (Hardjito, 2001). Selain
itu secara mekanik, butiran fly ash yang lebih halus daripada butiran semen ini
akan mengisi ruang kosong (rongga) di antara butiran-butiran agregat halus.
Klasifikasi fly ash menurut ASTM C 618-96 yaitu:
a. Kelas C
1) Fly ash yang mengandung CaO lebih dari 10 %, dihasilkan dari
pembakaran lignite atau sub bitumen batubara.
2) Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50 %
b. Kelas F
1) Fly ash yang mengandung CaO kurang dari 10 %, dihasilkan dari
pembakaran anthrachite atau bitumen batubara.
2) Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70 %
c. Kelas N
Pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat digolongkan antara lain
tanah diatomic, opaline chertz dan shales, tuff dan abu vulkanik, dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
diproses melalui pembakaran atau tidak. Selain itu juga berbagai hasil
pembakaran yang mempunyai sifat pozzolan yang baik.
Unsur utama dalam proses geopolimerisasi adalah Si dan Al. Oleh karena itu fly
ash yang bisa digunakan sebagai geopolymer adalah jenis fly ash yang memiliki
kandungan CaO rendah dan kandungan Si dan Al lebih dari 50 %. Dari ketiga tipe
fly ash di atas, yang memenuhi persyaratan tersebut adalah fly ash tipe C dan tipe
F. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kosnatha dan Prasetio (2007),
kuat tekan beton geopolymer yang menggunakan fly ash tipe C ternyata lebih
tinggi daripada fly ash tipe F, baik yang menggunakan curing dengan oven
maupun pada suhu ruang. Oleh sebab itu, pada penelitian ini dipilih fly ash tipe C
dari PLTU Paiton di Probolinggo, Jawa Timur. Komposisi kimia dari fly ash tipe
C adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Fly Ash Tipe C
Senyawa Fly Ash tipe C
(%) SiO2 45,27 Al2O3 20,07 Fe2O3 10,59 TiO2 0,82 CaO 13,32 MgO 2,83 K2O 1,59 Na2O 0,98 P2O5 0,41 SO3 1,00
MnO2 0,07
Keuntungan pemakaian fly ash pada beton antara lain:
a. Beton akan lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada proses
hidrasi akan terikat oleh silikat dan alumina aktif yang terkandung di dalam
fly ash dan menambah pembentukan silika gel yang berubah menjadi kalsium
silikat hidrat (CSH) yang akan menutupi pori-pori yang terbentuk sebagai
akibat dibebaskannya Ca(OH)2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
b. Mempermudah pengerjaan beton karena beton lebih plastis.
c. Mengurangi jumlah air yang digunakan (fas), sehingga kekuatan beton
meningkat.
d. Menurunkan panas hidrasi yang terjadi, sehingga dapat mencegah terjadinya
retak.
e. Relatif dapat menghemat biaya karena mengurangi pemakaian semen.
(Hidayat, 1993)
Kelemahan pemakaian fly ash pada beton antara lain:
a. Pemakaian fly ash kurang baik untuk pengerjaan beton yang memerlukan
waktu pengerasan dan kekuatan awal yang tinggi, karena proses pengerasan
dan penambahan kekuatan beton agak lambat akibat dari lambatnya reaksi
pozzolan dari fly ash.
b. Pengendalian mutu harus sering dilakukan karena mutu fly ash sangat
tergantung pada proses pembakaran (suhu) serta jenis batubaranya. (Husin,
1998)
Penggunaan fly ash dalam adukan beton segar dapat mengurangi terjadinya
bleeding (berair) dan segregation (pemisahan). Selain itu kehalusan dan bentuk
partikel fly ash yang bulat dapat meningkatkan workability. Pada beton keras,
penggunaan fly ash dapat meningkatkan kuat tekan beton setelah umur ± 52 hari,
meningkatkan durabilitas (keawetan) beton, meningkatkan kepadatan (density)
beton, dan mengurangi terjadinya penyusutan. (Himawan dan Darma, 2000: 26)
3. Air
Air merupakan bahan dasar penyusun mortar yang paling penting dan paling
murah. Air berfungsi sebagai bahan pengikat dan bahan pelumas di antara butir-
butir agregat agar mempermudah proses pencampuran dan pengerjaan adukan
mortar (workability). Proporsi air yang sedikit akan memberikan kekuatan pada
beton, tetapi kelemasan atau daya kerjanya akan berkurang. Secara umum air yang
dapat digunakan dalam campuran adukan mortar adalah air yang apabila dipakai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
akan menghasilkan mortar dengan kekuatan lebih dari 90 % dari mortar yang
memakai air suling.
Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi syarat baku air bersih sebagai
berikut:
a. Tidak mengandung lumpur lebih dari 2 gram/liter.
b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton lebih dari 15
gram/liter.
c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
4. Alkali Aktivator
Aktivator merupakan zat atau unsur yang menyebabkan zat atau unsur lain
bereaksi. Dalam pembuatan fly ash-based geopolymer mortar ini, aktivator yang
digunakan adalah unsur alkali yang terhidrasi yaitu Sodium hidroksida (NaOH)
dan Sodium silikat (Na2SiO3). Sodium hidroksida berfungsi untuk mereaksikan
unsur-unsur Al dan Si yang terkandung dalam fly ash sehingga dapat
menghasilkan ikatan polimer yang kuat, sedangkan Sodium silikat mempunyai
fungsi untuk mempercepat reaksi polimerisasi (Hardjito et all, 2004). Reaksi
terjadi secara lebih cepat pada alkali yang banyak mengandung larutan sodium
silikat dibandingkan dengan larutan alkali yang banyak mengandung larutan
sodium hidroksida.
Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh parameter-
parameter seperti komposisi campuran, waktu curing, agregat yang digunakan,
dan lain-lain. Di dalam komposisi campuran, diantaranya terdapat modulus alkali
dan kadar aktivator. Modulus alkali merupakan perbandingan antara Na2O dan
SiO2. Modulus alkali diperoleh dari perhitungan perbandingan massa Na2SiO3 dan
NaOH melalui persamaan reaksi kimia. Sedangkan kadar aktivator merupakan
jumlah larutan alkali aktivator (NaOH + Na2SiO3 + air), berapa persen terhadap
berat fly ash. Perhitungan modulus alkali dan kadar aktivator selengkapnya dapat
dilihat pada Lampiran A.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
a. Sodium Hidroksida
Sodium hidroksida (NaOH) berfungsi untuk mereaksikan unsur-unsur Al dan Si
yang terkandung di dalam fly ash sehingga dapat menghasilkan ikatan polimer
yang kuat. Sodium hidroksida yang tersedia umumnya berupa serpihan dengan
kadar 98 %. Sebagai aktivator, Sodium hidroksida harus dilarutkan terlebih
dahulu dengan air sesuai dengan molaritas yang diinginkan. Larutan ini harus
dibuat dan didiamkan setidaknya selama satu malam sebelum pemakaian.
(Hardjito et all, 2005)
Gambar 2.2. menunjukkan campuran antara fly ash dengan sodium hidroksida
yang diamati dalam ukuran mikroskopis. Pada gambar tersebut terlihat bahwa
campuran antara fly ash dan sodium hidroksida membentuk ikatan yang kurang
kuat tetapi menghasilkan ikatan yang lebih padat dan tidak terjadi retakan-retakan
antar mikrostrukturnya.
Gambar 2.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Campuran antara Fly Ash dengan Sodium Hidroksida (Neil B. Milestone dan Cyril Lynsdale, 2004)
b. Sodium Silikat
Sodium silikat merupakan salah satu bahan tertua dan paling aman yang sering
digunakan dalam industri kimia. Karena proses produksinya lebih sederhana maka
sejak 1818, sodium silikat berkembang dengan cepat. Sodium silikat dapat dibuat
dengan 2 proses, yaitu proses kering dan proses basah. Pada proses kering, pasir
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
(SiO2) dicampur dengan sodium carbonate (Na2CO3) atau dengan pottasium
carbonate (K2CO3) pada temperatur 1100-1200oC. Hasil reaksi tersebut
menghasilkan kaca (cullets) yang dilarutkan ke dalam air dengan tekanan tinggi
menjadi cairan yang bening dan agak kental. Sedangkan pada proses basah, pasir
(SiO2) dicampur dengan sodium hidroxide (NaOH) melalui proses filtrasi dan
akan menghasilkan sodium silikat yang murni. (Andi & Calvin, 2006 (dalam
Andoyo, 2006))
Sodium silikat terdapat dalam 2 bentuk, yaitu padatan dan larutan dimana untuk
campuran beton lebih banyak digunakan dengan bentuk larutan. Sodium silikat
atau yang lebih dikenal dengan water glass, pada mulanya digunakan sebagai
campuran dalam pembuatan sabun. Tetapi dalam perkembangannya, sodium
silikat dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, antara lain untuk bahan
campuran semen, pengikat keramik, coating, campuran cat serta dalam beberapa
keperluan industri, seperti kertas, tekstil dan serat. Beberapa penelitian telah
membuktikan bahwa Sodium silikat dapat digunakan untuk bahan campuran
dalam beton. (Hartono & Sutanto, 2005 (dalam Andoyo, 2006))
Gambar 2.3. menunjukkan campuran antara fly ash dengan sodium silikat yang
diamati dalam ukuran mikroskopis. Pada gambar tersebut terlihat bahwa
campuran antara fly ash dan sodium silikat yang membentuk ikatan sangat kuat
namun banyak terjadi retakan-retakan antar mikrostrukturnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Gambar 2.3. Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Campuran antara Fly Ash dengan Sodium Silikat (Neil B. Milestone dan Cyril Lynsdale, 2004)
2.3. Kuat Tekan
Kuat tekan merupakan tingkat atau derajat kekuatan suatu material terhadap gaya
tekan dari luar yang membebaninya. Kuat tekan dapat dirumuskan sebagai
berikut:
APmaks
cf ='
dengan:
f’c = kuat tekan mortar (MPa)
Pmaks = beban tekan maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji tertekan (mm2)
Laju kenaikan kuat tekan geopolymer mortar kemungkinan akan bertambah
seiring dengan umur geopolymer mortar yang semakin bertambah sebagaimana
pendapat Tjokrodimulyo (1996) yang menyatakan bahwa kuat tekan beton
dengan bahan tambah fly ash mengalami pengikatan yang lambat dan baru dapat
mencapai kuat tekan optimal pada umur 90 hari. Hal ini terjadi karena Calsium
Silicat Hidrat (CSH) yang dihasilkan melalui reaksi pozzolanik akan bertambah
keras dan kuat seiring berjalannya waktu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya kuat tekan antara lain:
1. Proporsi bahan-bahan penyusun
Proporsi bahan-bahan penyusun ditentukan melalui mix design. Hal ini
dimaksudkan agar proporsi campuran tersebut dapat memenuhi syarat kuat
tekan dan harganya ekonomis. Pada penelitian ini digunakan cara trial mix
design untuk menentukan proporsi bahan-bahan penyusun fly ash-based
geopolymer mortar.
2. Metode perancangan (mix design)
Metode perancangan digunakan untuk menentukan komposisi bahan-bahan
penyusun mortar agar sesuai dengan kinerja yang diharapkan. Beberapa
standar acuan yang sering dipakai untuk menentukan mix design antara lain:
a. American Concrete Institute Method
b. Portland Cement Association
c. British Standart (Department of Civil Engineering)
d. Departemen Pekerjaan Umum (SNI)
3. Perawatan (curing)
Perawatan berfungsi untuk menghindari panas hidrasi yang tidak diinginkan,
terutama yang disebabkan oleh suhu. Sifat mortar yang akan dihasilkan,
terutama dari segi kekuatannya, ditentukan oleh alat dan bahan yang
digunakan pada proses curing. Selain itu metode yang digunakan dan
lamanya proses curing juga akan berpengaruh. Oleh karena itu waktu-waktu
untuk curing harus terjadwal dengan baik.
2.4. Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap
Kuat Tekan
Karakteristik fly ash-based geopolymer mortar dipengaruhi oleh berbagai macam
faktor seperti komposisi campuran, waktu curing, dan agregat yang digunakan. Di
dalam komposisi campuran tersebut terdapat molaritas NaOH, modulus alkali,
kadar aktivator, faktor air binder, dan lain-lain.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Kekuatan fly ash-based geopolymer mortar meningkat seiring dengan
peningkatan kandungan SiO2. SiO2 adalah reaktan penting dalam proses
geopolimerisasi, dimana peningkatan kandungan SiO2 akan memperbesar kuat
tekan. SiO2 berpengaruh positif terhadap kuat tekan dan H2O berpengaruh negatif.
NaOH mampu membantu mengoptimalkan kuat tekan, namun NaOH yang tersisa
dapat terdegradasi menjadi Na2O yang pada akhirnya memperlemah solidifikasi
geopolymer. (Fansuri dkk., 2007)
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Wiyoto J (2007), perbandingan
massa antara sodium silikat dengan sodium hidroksida dibuat bervariasi, yaitu
sebesar 0,5; 1; 1,5; 2 dan 2,5. Dari penelitian tersebut diperoleh bahwa semakin
tinggi rasio sodium silikat terhadap sodium hidroksida, menghasilkan nilai setting
time, kadar pori tertutup serta kuat tekan pada binder yang tidak berbanding linier.
Sedangkan pada penelitian yang telah dilakukan oleh Andi Arham A. et all
(2009), modulus alkali yang digunakan pada fly ash-based geopolymer mortar
juga dibuat bervariasi, yaitu variasi 1; 1,25; dan 1,5. Hasilnya, ada batasan
peningkatan modulus alkali, yaitu 1,25 untuk fly ash-based geopolymer mortar.
Setelah batas ini, pengurangan kekuatan mungkin untuk terjadi dalam kaitannya
dengan pengurangan hidroksida, dimana hidroksida tersebut berfungsi untuk
melarutkan unsur aluminat dan silikat dalam fly ash, sedangkan kelebihan silikat
tidak memiliki kemampuan untuk itu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum
Metode penelitian merupakan langkah-langkah penelitian suatu masalah, kasus,
gejala atau fenomena tertentu dengan cara ilmiah untuk menghasilkan jawaban
yang rasional. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
eksperimen, yaitu metode yang dilakukan dengan mengadakan suatu percobaan
langsung untuk mendapatkan data atau hasil yang menghubungkan antara
variabel-variabel yang diselidiki. Metode eksperimen dapat dilakukan di dalam
maupun di luar laboratorium. Penelitian ini dilaksanakan di dalam laboratorium,
yaitu Laboratorium Bahan dan Struktur, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh komposisi campuran fly ash-based
geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat tekan sehingga dapat
menghasilkan geopolymer mortar dengan mutu tinggi untuk digunakan sebagai
repair material. Adapun penelitian yang dilakukan adalah menyelidiki seberapa
besar pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap nilai kuat tekan yang
dihasilkan.
Pemecahan masalah pada penelitian ini dengan cara statistik, yaitu dengan urutan
kegiatan dalam memperoleh data hingga data tersebut dapat digunakan sebagai
dasar pembuatan keputusan. Kegiatan-kegiatan yang dilakukan diantaranya adalah
proses pengumpulan data, pengolahan data, analisis data dan cara pengambilan
keputusan secara umum berdasarkan hasil penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
3.2. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Timbangan
a. Timbangan digital merk “Kitchen scale SCA-301” kapasitas 5000 gr.
b. Timbangan merk “Lion star” kapasitas 3 kg.
2. Satu set alat uji kuat tekan Universal Testing Machine (UTM).
3. Ayakan dan mesin penggetar ayakan
Ayakan baja dan penggetar yang digunakan adalah merk “Controls” Italy
dengan bentuk lubang ayakan bujur sangkar dengan ukuran lubang ayakan
yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38.1 mm, 25 mm, 19 mm, 12.5 mm, 9.5
mm, 4.75 mm, 2.36 mm,1.18 mm, 0.85 mm, 0.30 mm, 0.15 dan pan.
4. Cetakan benda uji
Cetakan benda uji yang digunakan adalah cetakan kubus yang terbuat dari
papan dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm.
5. Alat bantu
a. Cetok semen, digunakan untuk mengaduk dan memasukkan adukan fly
ash-based geopolymer mortar ke dalam cetakan.
b. Gelas ukur kapasitas 2000 ml dan kapasitas 50 ml, digunakan untuk
menakar air.
c. Pengaduk, digunakan untuk mengaduk pada saat membuat larutan alkali
aktivator.
d. Cawan stainless steel, digunakan untuk tempat bahan-bahan dan
mendiamkan larutan alkali aktivator.
e. Ember, digunakan untuk tempat air dan sisa adukan.
f. Stop watch, digunakan untuk mencatat waktu pengadukan.
Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan fly ash-based geopolymer mortar
adalah:
1. Pasir
2. Fly ash tipe C
3. Sodium Hidroksida (NaOH)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
4. Sodium Silikat (Na2SiO3)
5. Air
3.3. Tahap-tahap Penelitian di Laboratorium
Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam
sistematika yang jelas dan teratur agar diperoleh hasil yang baik dan dapat
dipertanggungjawabkan. Pelaksanaan penelitian ini dibagi dalam beberapa tahap,
yaitu:
1. Tahap I (Tahap persiapan)
Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan disiapkan
terlebih dahulu agar penelitian berjalan dengan lancar. Pembuatan cetakan
benda uji juga dilakukan pada tahap ini.
2. Tahap II (Tahap uji bahan)
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan penyusun mortar yaitu
pasir. Dari pengujian tersebut dapat diketahui apakah bahan tersebut
memenuhi syarat atau tidak. Pengujian yang dilakukan meliputi:
a. Kandungan lumpur, bertujuan untuk mengetahui kandungan lumpur
dalam pasir.
b. Kandungan zat organik, bertujuan untuk mengetahui kandungan zat
organik dalam pasir.
c. Specific gravity, bertujuan untuk mengetahui berat jenis serta daya serap
pasir terhadap air.
d. Gradasi, bertujuan untuk mengetahui susunan diameter butiran pasir dan
persentase modulus kehalusan butir (menunjukkan tinggi rendahnya
tingkat kehalusan butir dalam suatu agregat).
3. Tahap III (Tahap pembuatan mix design)
Pada tahap ini dilakukan perencanaan pembuatan fly ash-based geopolymer
mortar dengan fab antara 0,2 – 0,3. Kemudian dilakukan trial mix design
untuk mengetahui apakah mix design yang telah dibuat bisa dikerjakan atau
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
tidak. Dari hasil trial diambil fab terbaik yaitu 0,25 yang selanjutnya
digunakan sebagai acuan perhitungan komposisi campuran fly ash-based
geopolymer mortar.
4. Tahap IV (Tahap pembuatan benda uji)
Pada tahap ini dilakukan pekerjaan antara lain:
a. Pembuatan larutan alkali aktivator
b. Pembuatan adukan fly ash-based geopolymer mortar.
c. Pengecoran ke dalam begesting.
d. Pelepasan benda uji dari cetakan setelah umur 1 hari.
5. Tahap V (Tahap pengujian benda uji)
Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan. Kuat tekan diuji pada umur 7,
14, 28, dan 56 hari dengan menggunakan alat Universal Testing Machine
(UTM).
6. Tahap VI (Tahap analisis data dan pembahasan)
Pada tahap ini dilakukan perhitungan hasil pengujian kuat tekan fly ash-based
geopolymer mortar. Kemudian menganalisis hubungan antara kuat tekan
yang dihasilkan dengan modulus alkali dan kadar aktivator.
7. Tahap VII (Kesimpulan)
Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan berdasarkan data yang telah dianalisis
yang berhubungan langsung dengan tujuan penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Tahap-tahap penelitian dapat dilihat secara skematis dalam bagan alir berikut ini:
Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian
Persiapan
Mulai
Uji Bahan : - Kandungan Lumpur - Kandungan Zat Organik - Specific Gravity - Gradasi
Selesai
Mix design
Variasi modulus alkali Variasi kadar aktivator
NaOH Na2SiO3 Air Fly ash Pasir
Tahap I
Tahap II
Tahap III
Tahap IV
Tahap V
Tahap VI
Pembuatan larutan alkali aktivator
Mendiamkan 24 jam
Pengujian kuat tekan
Analisis data dan pembahasan
Kesimpulan Tahap VII
Pembuatan benda uji
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
3.4. Benda Uji
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah fly ash-based geopolymer
mortar berbentuk kubus ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm. Sketsa benda uji dapat
dilihat dalam Gambar 3.2. berikut:
Gambar 3.2. Sketsa Benda Uji
Benda uji terdiri dari dua macam, yaitu:
1. Benda uji dengan variasi modulus alkali 1; 1,25; 1,5; 1,75; dan 2.
2. Benda uji dengan variasi kadar aktivator 43 %, 49 %, 55 %, 61 %, dan 67 %.
Pada variasi modulus alkali 1.25, kadar aktivatornya adalah 49 %, sehingga benda
uji dengan variasi kadar aktivator 49 % tersebut tidak perlu dibuat lagi.
50 mm
50 mm
50 mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Macam benda uji dapat dilihat dalam Tabel 3.1. berikut ini:
Tabel 3.1. Proporsi Campuran Benda Uji
Kode Benda Uji
Proporsi Campuran Jumlah Benda Uji (buah) 7
hari 14
hari 28
hari 56
hari
GM.Mal 1
Modulus alkali 1 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 10 Kadar aktivator = 113 % fab = 0,25
3 3 3 3
GM.Mal 1,25
Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 49 % fab = 0,25
3 3 3 3
GM.Mal 1,5
Modulus alkali 1, 5 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 1 Kadar aktivator = 41 % fab = 0,25
3 3 3 3
GM.Mal 1,75
Modulus alkali 1,75 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 0,67 Kadar aktivator = 38,36 % fab = 0,25
3 3 3 3
GM.Mal 2
Modulus alkali 2 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 0,5 Kadar aktivator = 37 % fab = 0,25
3 3 3 3
GM.KA 43 %
Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 43 % fab = 0,22
3 3 3 3
GM.KA 55 %
Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 55 % fab = 0,28
3 3 3 3
GM.KA 61 %
Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 61 % fab = 0,31
3 3 3 3
GM.KA 67 %
Modulus alkali 1,25 NaOH : Na2SiO3 = 1 : 2 Kadar aktivator = 67 % fab = 0,34
3 3 3 3
Jumlah 27 27 27 27 Jumlah Total 108
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Langkah-langkah pembuatan benda uji adalah sebagai berikut:
1. Menimbang bahan-bahan yang akan digunakan sesuai mix design.
2. Melarutkan Sodium hidroksida (NaOH) molaritas 8M ke dalam air dengan
fab yang telah ditentukan sebelumnya dan mengaduk larutan tersebut selama
waktu ± 3 menit.
3. Menambahkan Sodium silikat (Na2SiO3) ke dalam larutan sodium hidroksida
(NaOH + air) kemudian mengaduknya selama waktu ± 4 menit.
4. Melakukan curing dengan cara mendiamkan larutan (NaOH + air + Na2SiO3)
tersebut selama 24 jam.
5. Mencampurkan larutan tersebut dengan fly ash dan mengaduknya sampai
benar-benar homogen.
6. Menambahkan pasir dan terus mengaduk campuran tersebut sampai homogen
dengan perbandingan fly ash : pasir adalah 1 : 2.
7. Memasukkan adukan fly ash-based geopolymer mortar ke dalam cetakan
yang dilapisi plastik bagian dalamnya. Pada penelitian ini digunakan cetakan
berbentuk kubus dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm yang dibuat dari
papan kayu. Adukan dimasukkan ke dalam cetakan dalam 3 lapis dan tiap
lapis dipadatkan agar pemadatannya sempurna. Kemudian permukaan bagian
atas dari benda uji diratakan.
8. Mengulangi langkah 1 sampai 7 dengan variasi komposisi lainnya.
9. Membuka cetakan setelah benda uji umur 1 hari dan melakukan curing
dengan cara membiarkannya terekspos dalam suhu ruang laboratorium
sampai dilakukan pengujian.
3.5. Pengujian Kuat Tekan
Pengujian dilakukan dengan memberikan beban/tekanan hingga benda uji runtuh.
Kuat tekan diuji pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari menggunakan alat Universal
Testing Machine (UTM). Benda uji untuk pengujian kuat tekan berbentuk kubus
dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm (ASTM C579-01). Pada tiap umur
pengujian diwakili oleh 3 buah benda uji.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Langkah-langkah pengujian kuat tekan adalah sebagai berikut:
1. Meletakkan benda uji pada ruang penekan Universal Testing Machine
(UTM).
2. Menentukan skala pengukuran.
3. Memutar jarum penunjuk tepat pada titik nol, kemudian menyalakan
Universal Testing Machine (UTM).
4. Mengamati jarum penunjuk untuk mengetahui setiap perubahan/penambahan
kuat tekan.
5. Mematikan Universal Testing Machine (UTM) apabila jarum penunjuk sudah
tidak bergerak lagi, dengan kata lain benda uji sudah hancur.
6. Mencatat angka hasil pembacaan yang merupakan besarnya gaya tekan
maksimum yang membebani benda uji.
7. Menghitung nilai kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan rumus:
APmaks
cf ='
dengan:
f’c = kuat tekan mortar (MPa)
Pmaks = beban tekan maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji tertekan (mm2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
Sketsa pengujian kuat tekan dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut ini:
Manometer Beban
Gambar 3.3. Sketsa Pengujian Kuat Tekan
Benda Uji
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan mortar pada penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk
kubus dengan ukuran 50 x 50 x 50 mm3 (ASTM C579-01). Pengujian dilakukan
dengan cara memberikan beban hingga benda uji tersebut hancur dengan alat
Universal Testing Machine (UTM). Pada saat mortar hancur didapatkan
beban/gaya tekan maksimum (Pmaks) dari benda uji. Data tersebut kemudian
diolah untuk memperoleh nilai kuat tekan mortar (f’c). Nilai kuat tekan dapat
dihitung dengan rumus sebagai berikut:
APmaks
cf =' ………………………………………………….….... (4.1)
dengan:
f’c = kuat tekan mortar (MPa)
Pmaks = beban tekan maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji tertekan (mm2)
Contoh perhitungan kuat tekan adalah sebagai berikut:
Beban maksimum (Pmaks) = 2870 kgf
= 2870 kg x 10 m/s2
= 28700 N
Luas permukaan (A) = 50 mm x 50 mm
= 2500 mm2 f'c = Pmaks
A
=28700 N
2500 ''Ú
= 11,48 MPa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
4.2. Analisis Data
4.2.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Modulus Alkali
Hasil pengujian kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan variasi
modulus alkali pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari, berturut-turut dapat
dilihat dalam Tabel 4.1. sampai dengan Tabel 4.4. berikut ini:
Tabel 4.1. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali pada Umur 7 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.Mal 1
1
2500
2870 11.48
10.65 2 2500 10.00
3 2620 10.48
GM.Mal 1,25 1
2500 6600 26.40
26.29 2 7300 29.20 3 5820 23.28
GM.Mal 1,5 1
2500 3640 14.56
16.91 2 4060 16.24 3 4980 19.92
GM.Mal 1,75 1
2500 900 3.60
3.75 2 820 3.28 3 1090 4.36
GM.Mal 2 1
2500 760 3.04
3.95 2 1160 4.64 3 1040 4.16
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Tabel 4.2. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali pada Umur 14 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.Mal 1
1
2500
6100 24.40
21.97 2 4260 17.04
3 6120 24.48
GM.Mal 1,25 1
2500 7660 30.64
29.23 2 7440 29.76 3 6820 27.28
GM.Mal 1,5 1
2500 8040 32.16
28.11 2 7580 30.32 3 5460 21.84
GM.Mal 1,75 1
2500 2580 10.32
10.07 2 2790 11.16 3 2180 8.72
GM.Mal 2 1
2500 1420 5.68
5.87 2 1880 7.52 3 1100 4.40
Tabel 4.3. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali pada Umur 28 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.Mal 1
1
2500
7340 29.36
29.73 2 8200 32.80
3 6760 27.04
GM.Mal 1,25 1
2500 7360 29.44
30.08 2 8360 33.44 3 6840 27.36
GM.Mal 1,5 1
2500 7700 30.80
29.93 2 6800 27.20 3 7950 31.80
GM.Mal 1,75 1
2500 2850 11.40
11.61 2 2800 11.20 3 3060 12.24
GM.Mal 2 1
2500 2880 11.52
10.16 2 2540 10.16 3 2200 8.80
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Tabel 4.4. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali pada Umur 56 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.Mal 1
1
2500
7950 31.8
38.07 2 11000 44
3 9600 38.4
GM.Mal 1,25 1
2500 12750 51
45.80 2 10750 43 3 10850 43.4
GM.Mal 1,5 1
2500 11150 44.6
35.00 2 9200 36.8 3 5900 23.6
GM.Mal 1,75 1
2500 2950 11.8
12.33 2 3550 14.2 3 2750 11
GM.Mal 2 1
2500 3100 12.4
11.07 2 2750 11 3 2450 9.8
Rekapitulasi nilai kuat tekan rata-rata fly ash-based geopolymer mortar dengan
variasi modulus alkali ditampilkan dalam Tabel 4.5. berikut ini:
Tabel 4.5. Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali
Kode Benda Uji
Kuat Tekan Rata-rata (MPa)
7 hari 14 hari 28 hari 56 hari
GM.Mal 1 10.65 21.97 29.73 38.07
GM.Mal 1,25 26.29 29.23 30.08 45.8
GM.Mal 1,5 16.91 28.11 29.93 35
GM.Mal 1,75 3.75 10.07 11.61 12.33
GM.Mal 2 3.95 5.87 10.16 11.07
Data kuat tekan rata-rata pada Tabel 4.5. dapat dinyatakan dalam bentuk grafik
hubungan antara umur pengujian dan kuat tekan rata-rata seperti terlihat pada
Gambar 4.1. berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Umur Pengujian dan Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali
Dari Gambar 4.1. dapat dilihat bahwa sampai umur 28 hari, kuat tekan GM.Mal
1,25 dan GM.Mal 1,5 lebih besar dari kuat tekan GM.Mal 1. Setelah itu, hanya
GM.Mal 1,25 yang kuat tekannya melebihi kuat tekan GM.Mal 1. Sedangkan
GM.Mal 1,75 dan GM.Mal 2 kuat tekannya di bawah kuat tekan GM.Mal 1, baik
sebelum umur 28 hari atau sesudahnya. Kuat tekan rata-rata yang paling tinggi
diperoleh pada fly ash-based geopolymer mortar dengan modulus alkali 1,25
(GM.Mal 1,25) baik sebelum ataupun sesudah umur 28 hari.
Untuk mengetahui pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan fly
ash-based geopolymer mortar, tahap pertama yang harus dilakukan adalah
mencari hubungan kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan modulus
alkali 1 (GM.Mal 1).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63
Kuat
Tek
an R
ata-
rata
(MPa
)
Umur (Hari)
GM.Mal 1
GM.Mal 1,25
GM.Mal 1,5
GM.Mal 1,75
GM.Mal 2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Tabel 4.6. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Modulus Alkali
Umur (Hari)
Kuat Tekan (MPa)
GM.Mal 1 GM.Mal 1,25 GM.Mal 1,5 GM.Mal 1,75 GM.Mal 2
0 0 0 0 0 0 7 10.65 26.29 16.91 3.75 3.95 14 21.97 29.23 28.11 10.07 5.87 28 29.73 30.08 29.93 11.61 10.16 56 38.07 45.8 35 12.33 11.07
Data pada Tabel 4.6. dibuat grafik hubungan kuat tekan fly ash-based geopolymer
mortar variasi modulus alkali (GM.Mal 1.25, GM.Mal 1.5, GM.Mal 1.75, dan
GM.Mal 2) terhadap kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali
1 (GM.Mal 1). Dari grafik hubungan tersebut didapatkan persamaan y = mx.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2. sampai dengan Gambar
4.5. berikut:
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,25 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1
y = 1.2153xR² = 0.7978
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Kuat
Tek
an G
M.M
al 1
,25
(MPa
)
Kuat Tekan GM.Mal 1 (MPa)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,5 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 1,75 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1
y = 1.0309xR² = 0.8928
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Kuat
Tek
an G
M.M
al 1
,5 (M
Pa)
Kuat Tekan GM.Mal 1 (MPa)
y = 0.3672xR² = 0.9382
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Kuat
Tek
an G
M.M
al 1
,75
(MPa
)
Kuat Tekan GM.Mal 1 (MPa)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.Mal 2 Terhadap Kuat Tekan GM.Mal 1
Gambar 4.2. sampai dengan Gambar 4.5. menunjukkan bahwa jika kuat tekan
fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali 1 dianggap 100 %, maka kuat
tekan fly ash-based geopolymer mortar modulus alkali 1,25 lebih dari 100 %.
Kenaikan kuat tekannya mencapai 21,5 %. Pada modulus alkali 1,5 kuat tekannya
naik 3 % bila dibandingkan dengan modulus alkali 1. Sedangkan pada modulus
alkali 1,75 dan 2 justru kuat tekannya turun masing-masing sebesar 63,3 % dan
69,5 %.
Kemudian dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu mencari hubungan rasio kuat
tekan variasi modulus alkali dan modulus alkali 1 dengan menggunakan nilai m
dari persamaan y = mx pada tahap 1, dimana m merupakan nilai rasio kuat tekan
variasi modulus alkali terhadap modulus alkali 1, sehingga didapatkan persamaan
regresi. Persamaan regresi itulah yang nantinya digunakan untuk memprediksi
pengaruh peningkatan variasi modulus alkali terhadap nilai kuat tekan benda uji.
y = 0.3054xR² = 0.9679
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Kuat
Tek
an G
M.M
al 2
(MPa
)
Kuat Tekan GM.Mal 1 (MPa)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Tabel 4.7. Rasio Kuat Tekan Variasi Modulus Alkali Terhadap Kuat Tekan Modulus Alkali 1
Modulus Alkali
Persamaan Regresi y = mx
Rasio Kuat Tekan (m)
m (%)
∆ m (%)
1 y = x 1 100 0 1.25 y = 1,215x 1,215 121,5 21,5 1.5 y = 1,030x 1,030 103 3 1.75 y = 0,367x 0,367 36,7 -63,3
2 y = 0,305x 0,305 30,5 -69,5
Data pada Tabel 4.7. dibuat grafik hubungan antara modulus alkali dan persen
rasio kuat tekan. Dari grafik hubungan itu didapatkan persamaan regresi yang
dapat digunakan untuk memprediksi pengaruh peningkatan modulus alkali
terhadap nilai kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar. Hasil prediksi tersebut
ditampilkan dalam Gambar 4.6. berikut ini:
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Modulus Alkali dan Persen Rasio Kuat Tekan
Dari Gambar 4.6. dapat dilihat bahwa dari modulus alkali 1 sampai dengan
modulus alkali 1.25, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan
modulus alkali 1 meningkat. Namun pada modulus alkali yang lebih besar, yaitu
modulus alkali 1.5, 1.75, dan 2, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap
kuat tekan modulus alkali 1 turun secara signifikan. Kuat tekan optimum
y = -117.94x2 + 264.31x - 38.009R² = 0.8286
0
25
50
75
100
125
150
0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25
m (%
)
Modulus alkali
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
diperoleh pada modulus alkali 1,25. Ketika modulus alkali diturunkan atau
dinaikkan, kuat tekannya justru menurun.
4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan dengan Variasi Kadar Aktivator
Hasil pengujian kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar dengan variasi kadar
aktivator pada umur 7 hari, 14 hari, 28 hari, dan 56 hari, berturut-turut dapat
dilihat dalam Tabel 4.8. sampai dengan Tabel 4.11. berikut ini:
Tabel 4.8. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator pada Umur 7 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat Tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.KA 43 % 1
2500 3270 13.08
10.45 2 2440 9.76 3 2130 8.52
GM.KA 49 % 1
2500 6600 26.40
26.29 2 7300 29.20 3 5820 23.28
GM.KA 55 % 1
2500 4750 19.00
17.00 2 3640 14.56 3 4360 17.44
GM.KA 61 % 1
2500 3860 15.44
17.52 2 4540 18.16 3 4740 18.96
GM.KA 67 % 1
2500 4540 18.16
19.20 2 5200 20.80 3 4660 18.64
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Tabel 4.9. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator pada Umur 14 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat Tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.KA 43 % 1
2500 3000 12.00
13.95 2 3620 14.48 3 3840 15.36
GM.KA 49 % 1
2500 7660 30.64
29.23 2 7440 29.76 3 6820 27.28
GM.KA 55 % 1
2500 7220 28.88
29.28 2 7600 30.40 3 7140 28.56
GM.KA 61 % 1
2500 6860 27.44
29.15 2 7900 31.60 3 7100 28.40
GM.KA 67 % 1
2500 8180 32.72
29.39 2 8540 34.16 3 5320 21.28
Tabel 4.10. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator pada Umur 28 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat Tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.KA 43 % 1
2500 3620 14.48
15.25 2 4340 17.36 3 3480 13.92
GM.KA 49 % 1
2500 7360 29.44
30.08 2 8360 33.44 3 6840 27.36
GM.KA 55 % 1
2500 7240 28.96
29.84 2 7500 30.00 3 7640 30.56
GM.KA 61 % 1
2500 9300 37.20
36.00 2 8650 34.60 3 9050 36.20
GM.KA 67 % 1
2500 10250 41.00
37.73 2 9000 36.00 3 9050 36.20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Tabel 4.11. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator pada Umur 56 Hari
Kode Benda Uji
Sampel Luas
Permukaan (mm2)
Kuat Tekan
kgf MPa Rata-rata
GM.KA 43 % 1
2500 4850 19.4
18.53 2 4800 19.2 3 4250 17
GM.KA 49 % 1
2500 12750 51
45.80 2 10750 43 3 10850 43.4
GM.KA 55 % 1
2500 9050 36.2
39.47 2 13050 52.2 3 7500 30
GM.KA 61 % 1
2500 8600 34.4
37.60 2 9250 37 3 10350 41.4
GM.KA 67 % 1
2500 10450 41.8
44.20 2 10100 40.4 3 12600 50.4
Rekapitulasi nilai kuat tekan rata-rata fly ash-based geopolymer mortar dengan
variasi kadar aktivator ditampilkan pada Tabel 4.12. berikut:
Tabel 4.12. Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator
Kode benda uji
Kuat Tekan Rata-rata (MPa)
7 hari 14 hari 28 hari 56 hari
GM.KA 43 % 10.45 13.95 15.25 18.53
GM.KA 49 % 26.29 29.23 30.08 45.8
GM.KA 55 % 17 29.28 29.84 39.47
GM.KA 61 % 17.52 29.15 36 37.6
GM.KA 67 % 19.2 29.39 37.73 44.2
Data kuat tekan rata-rata pada Tabel 4.12. dapat dinyatakan dalam bentuk grafik
hubungan antara umur pengujian dan kuat tekan rata-rata seperti terlihat pada
Gambar 4.7. berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Gambar 4.7. Hubungan Antara Umur Pengujian dan Kuat Tekan Rata-rata Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator
Dari Gambar 4.7. dapat dilihat bahwa kuat tekan GM.KA 49 % sampai dengan
GM.KA 67 % lebih besar dari kuat tekan GM.KA 43 %. Pada GM.KA 49 % dan
GM.KA 55 %, nilai kuat tekannya naik sampai umur 14 hari, selanjutnya
cenderung setara, dan naik lagi sampai umur 56 hari. Sedangkan pada GM.KA 61
% dan GM.KA 67 %, nilai kuat tekannya mengalami kenaikan secara teratur.
Untuk mengetahui pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap kuat tekan,
tahap pertama yang harus dilakukan adalah mencari hubungan kuat tekan variasi
kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar aktivator 43 % (GM.KA 43 %).
Tabel 4.13. Kuat Tekan Fly Ash-Based Geopolymer Mortar dengan Variasi Kadar Aktivator
Umur (Hari)
Kuat Tekan (MPa)
GM.KA 43% GM.KA 49% GM.KA 55% GM.KA 61% GM.KA 67%
0 0 0 0 0 0
7 10.45 26.29 17 17.52 19.2
14 13.95 29.23 29.28 29.15 29.39
28 15.25 30.08 29.84 36 37.73
56 18.53 45.8 39.47 37.6 44.2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63
Kuat
Tek
an R
ata-
rata
(MPa
)
Umur (Hari)
GM.KA 43 %
GM.KA 49 %
GM.KA 55 %
GM.KA 61 %
GM.KA 67 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Data pada Tabel 4.13. dibuat grafik hubungan kuat tekan fly ash-based
geopolymer mortar variasi kadar aktivator (GM.KA 49%, GM.KA 55%, GM.KA
61%, dan GM.KA 67%) terhadap kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar
kadar aktivator 43 % (GM.KA 43 %). Dari grafik hubungan tersebut didapatkan
persamaan y = mx. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.8. sampai
dengan Gambar 4.11. berikut ini:
Gambar 4.8. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.KA 49 % Terhadap Kuat Tekan GM.KA 43 %
Gambar 4.9. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.KA 55 % Terhadap Kuat Tekan GM.KA 43 %
y = 2.2619xR² = 0.957
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20
Kuat
Tek
an G
M.K
A 49
% (M
Pa)
Kuat Tekan GM.KA 43 % (MPa)
y = 2.0149xR² = 0.9749
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20
Kuat
Tek
an G
M.K
A 55
% (M
Pa)
Kuat Tekan GM.KA 43 % (MPa)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Gambar 4.10. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.KA 61 % Terhadap Kuat Tekan GM.KA 43 %
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Kuat Tekan GM.KA 67 % Terhadap Kuat Tekan GM.KA 43 %
Gambar 4.8. sampai dengan Gambar 4.11. menunjukkan bahwa jika kuat tekan
fly ash-based geopolymer mortar kadar aktivator 43 % dianggap 100 %, maka
kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar kadar aktivator 49 % lebih dari 100
%. Kenaikan kuat tekannya mencapai 126,1 %. Pada kadar aktivator 55 % kuat
tekannya naik 101,4 % bila dibandingkan dengan kadar aktivator 43 %.
y = 2.0864xR² = 0.962
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20
Kuat
Tek
an G
M.K
A 61
% (M
Pa)
Kuat Tekan GM.KA 43 % (MPa)
y = 2.2792xR² = 0.9669
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20
Kuat
Tek
an G
M.K
A 67
% (M
Pa)
Kuat Tekan GM.KA 43 % (MPa)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Sedangkan pada kadar aktivator 61 % dan 67 % kuat tekannya juga mengalami
kenaikan masing-masing sebesar 108,6 % dan 127,9 %.
Kemudian dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu mencari hubungan rasio kuat
tekan variasi kadar aktivator dan kadar aktivator 43 % dengan menggunakan nilai
m dari persamaan y = mx pada tahap 1, dimana m merupakan nilai rasio kuat
tekan variasi kadar aktivator terhadap kadar aktivator 43 %, sehingga didapatkan
persamaan regresi. Persamaan regresi itulah yang nantinya digunakan untuk
memprediksi pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap nilai kuat tekan
benda uji.
Tabel 4.14. Rasio Kuat Tekan Variasi Kadar Aktivator Terhadap Kuat Tekan Kadar Aktivator 43 %
Kadar Aktivator (%)
Persamaan Regresi y = mx
Rasio Kuat Tekan (m)
m (%)
∆ m (%)
43 y = x 1 100 0
49 y = 2,261x 2,261 226,1 126,1
55 y = 2,014x 2,014 201,4 101,4
61 y = 2,086x 2,086 208,6 108,6
67 y = 2,279x 2,279 227,9 127,9
Data pada Tabel 4.14. dibuat grafik hubungan antara kadar aktivator dan persen
rasio kuat tekan. Dari grafik hubungan itu didapatkan persamaan regresi yang
dapat digunakan untuk memprediksi pengaruh penambahan kadar aktivator
terhadap nilai kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar. Hasil prediksi tersebut
ditampilkan dalam Gambar 4.12. berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Kadar Aktivator dan Persen Rasio Kuat Tekan
Dari Gambar 4.12. dapat dilihat bahwa dari kadar aktivator 43 % sampai dengan
61 %, % rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar
aktivator 43 % meningkat, sehingga kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar
semakin meningkat. Namun pada kadar aktivator yang berlebih, membuat % rasio
kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar aktivator 43 %
semakin kecil dan kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar juga menurun.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar kadar aktivator, kuat tekan
yang dihasilkan meningkat sampai batas optimum. Ketika kadar aktivator
dinaikkan, kuat tekannya justru semakin menurun.
4.3. Pembahasan
Dari Gambar 4.1. di atas dapat dilihat bahwa sampai umur 28 hari, kuat tekan
GM.Mal 1,25 dan GM.Mal 1,5 lebih besar dari kuat tekan GM.Mal 1. Setelah itu,
hanya GM.Mal 1,25 yang kuat tekannya melebihi kuat tekan GM.Mal 1.
Sedangkan GM.Mal 1,75 dan GM.Mal 2 kuat tekannya di bawah kuat tekan
GM.Mal 1, baik sebelum umur 28 hari atau sesudahnya. Kuat tekan rata-rata yang
paling tinggi diperoleh pada fly ash-based geopolymer mortar dengan modulus
alkali 1,25 (GM.Mal 1,25) baik sebelum ataupun sesudah umur 28 hari.
y = -0.3605x2 + 43.628x - 1090.2R² = 0.7127
0
50
100
150
200
250
300
35 40 45 50 55 60 65 70
m (%
)
Kadar Aktivator (%)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Dari Gambar 4.6. dapat dilihat bahwa dari modulus alkali 1 sampai dengan
modulus alkali 1.25, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan
modulus alkali 1 meningkat. Namun pada modulus alkali yang lebih besar, yaitu
modulus alkali 1.5, 1.75, dan 2, % rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap
kuat tekan modulus alkali 1 turun secara signifikan. Kuat tekan optimum
diperoleh pada modulus alkali 1,25. Ketika modulus alkali diturunkan atau
dinaikkan dari 1.25, kuat tekannya justru menurun. Penurunan kekuatan ini
mungkin terjadi dalam kaitannya dengan pengurangan jumlah SiO2 dan Na2O.
Selain itu peningkatan modulus alkali juga berarti mengurangi jumlah NaOH,
dimana NaOH tersebut diperlukan untuk melarutkan monomer silikat dan
aluminat dari butir fly ash.
Pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan dapat dinyatakan
dengan persamaan y = -117,9x2 + 264,3x – 38, dengan x adalah modulus alkali
dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi modulus alkali terhadap kuat tekan
modulus alkali 1. Pada penelitian ini, kuat tekan tertinggi didapatkan dari fly ash-
based geopolymer mortar dengan modulus alkali 1,25.
Dari Gambar 4.7. dapat dilihat bahwa kuat tekan GM.KA 49 % sampai dengan
GM.KA 67 % lebih besar dari kuat tekan GM.KA 43 %. Pada GM.KA 49 % dan
GM.KA 55 %, nilai kuat tekannya naik sampai umur 14 hari, selanjutnya
cenderung setara, dan naik lagi sampai umur 56 hari. Sedangkan pada GM.KA 61
% dan GM.KA 67 %, nilai kuat tekannya mengalami kenaikan secara teratur.
Dari Gambar 4.12. dapat dilihat bahwa dari kadar aktivator 43 % sampai dengan
61 %, % rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar
aktivator 43 % meningkat, sehingga kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar
semakin meningkat. Namun pada kadar aktivator yang berlebih, membuat % rasio
kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar aktivator 43 %
semakin kecil dan kuat tekan fly ash-based geopolymer mortar juga menurun.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar kadar aktivator, kuat tekan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
yang dihasilkan meningkat sampai batas optimum. Ketika kadar aktivator
dinaikkan, kuat tekannya justru semakin menurun.
Pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap kuat tekan dinyatakan dengan
persamaan y = -0,360x2 + 43,62x - 1090, dengan x adalah kadar aktivator dan y
adalah persen rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan kadar
aktivator 43 %. Pada penelitian ini, kuat tekan tertinggi didapatkan dari fly ash-
based geopolymer mortar dengan kadar aktivator 49%.
Kandungan SiO2 dan Na2O memberikan pengaruh terhadap sifat fisik dari
geopolymer mortar. Kenaikan angka banding antara Na2O dan SiO2 sampai batas
kandungan Na2O tertentu mengakibatkan peningkatan kuat tekan geopolymer
mortar. Kandungan Na2O yang sangat kecil akan memperlemah kuat tekan karena
kecilnya komponen yang berperan untuk proses pelarutan unsur silika dan
alumina dari fly ash untuk membentuk geopolymer mortar. Akan tetapi
kandungan Na2O yang sangat tinggi juga dapat memperlemah kuat tekan
geopolymer mortar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari seluruh pengujian, analisis data, dan pembahasan yang dilakukan dalam
penelitian ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Pengaruh peningkatan modulus alkali terhadap kuat tekan dinyatakan dalam
suatu grafik dengan persamaan y = -117,9x2 + 264,3x - 38 dengan x adalah
modulus alkali dan y adalah persen rasio kuat tekan variasi modulus alkali
terhadap kuat tekan modulus alkali 1. Sedangkan pengaruh penambahan kadar
aktivator terhadap kuat tekan dinyatakan dalam suatu grafik dengan
persamaan y = -0,360x2 + 43,62x - 1090 dengan x adalah kadar aktivator dan
y adalah persen rasio kuat tekan variasi kadar aktivator terhadap kuat tekan
kadar aktivator 43%.
2. Kuat tekan tertinggi didapatkan dari fly ash-based geopolymer mortar dengan
modulus alkali 1,25 dan kadar aktivator 49%.
5.2. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diberikan saran-saran sebagai
berikut:
1. Perlu penelitian-penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan komposisi
campuran fly ash-based geopolymer mortar yang tepat sehingga dapat
menghasilkan repair material dengan kuat tekan yang tinggi dan kinerja yang
baik.
2. Sebagai langkah lanjutan, perlu adanya pengaplikasian repair material berupa
fly ash-based geopolymer mortar ini ke dalam dunia nyata untuk pekerjaan
patch repair.
Top Related