MAKALAH BETON GEOPOLIMER TEKNIK BAHAN BANGUNAN
NAMA: THEODORUS B.C.R. NIRON NIM : 1406010047
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG 2014/2015
1
Kata Pengantar Puji syukur atas kehadirat Tuhan yang maha esa, karena berkat dan rahmat-Nya, saya bisa menyelesaikan makalah mata kuliah teknik bahan bangunan tentang beton ringan. Adapun makalah mata kuliah teknik bahan bangunan tentang beton ringan ini telah saya usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu saya tidak lupa menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam pembuatan makalah ini. Namun tidak lepas dari semua itu, saya menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu saya mengharapkan masukan-masukan dari para pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini. Akhirnya saya mengharapkan semoga dari makalah mata kuliah teknik bahan bangunan tentang beton ringan ini dapat memberikan manfaat terhadap pembaca.
kupang, April 2015
Theodorus B.C.R Niron
2
DAFTAR ISI Kover ............................................................................................................................................. 1 Kata pengantar ............................................................................................................................. 2 Daftar Isi........................................................................................................................................ 3 BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................ 4 1.Latar Belakang .......................................................................................................................... 4 2. Rumusan Masalah ..................................................................................................................... 4 3 Tujuan . ...................................................................................................................................... 5 BAB II PEMBAHASAN .............................................................................................................. 6 A.Pengertian Beton ..................................................................................................................... 6 B.Pengertian Beton Geopolimeri ................................................................................................. 6 C.Sejarah Beton Geopolimeri ...................................................................................................... 6 D.Bahan – Bahan dalam Pembuatan Beton Geopolimer .............................................................. 8 E.Pembuatan Beton Geopolimer ................................................................................................ 16 F.Sifat – Sifat Beton Geopolimer ............................................................................................... 17 G.Kelebihan dan Kekurangan Beton Geopolimer ...................................................................... 18 H.Aplikasi Beton Geopolimer ..................................................................................................... 18 BAB III PENUTUP..................................................................................................................... 19 KESIMPULAN .......................................................................................................................... 19 Daftar Pustaka ............................................................................................................................. 21 3
BAB I PENDAHULUAN 1.
Latar Belakang Pada umumnya beton dikenal sebagai material yang tersusun dari komposisi utama batuan (agregat), air, dan semen portland (biasa disebut semen). Beton sangat populer dan digunakan secara luas, karena bahan pembuatnya mudah didapat, harganya relatif murah, dan teknologi pembuatannya relatif sederhana. Namun, akhir-akhir ini beton tersebut makin sering mendapatkan kritik, khususnya dari kalangan yang peduli dengan kelestarian lingkungan hidup, karena emisi gas rumah kaca (karbon dioksida) yang dihasilkan pada proses produksi semen. Untuk memproduksi satu ton semen, gas rumah kaca yang dihasilkan sebesar lebih kurang satu ton juga. Gas ini dilepaskan ke atmosfer dengan bebas dan kemudian merusakkan lingkungan, di antaranya menyebabkan pemanasan global. Isu kedua yang kerap dipersoalkan adalah masalah keawetan beton itu sendiri. Bangunan beton pada umumnya sudah memerlukan perbaikan karena sudah mulai mengalami kerusakan ketika usia bangunannya baru mencapai 20 tahun, walaupun telah direncanakan dan dibuat sesuai dengan standar yang berlaku. Dalam perkembangannya, para pakar teknologi beton mulai melakukan riset pembuatan beton geopolimer.Geopolimer dapat didefinisikan sebagai material yang dihasilkan dari geosintesis aluminosilikat polimerik dan alkali silikat yang menghasilkan kerangka polimer SiO4 dan AlO4 yang terikat secara tetrahedral (Davidovits dalam Septia, 2011). Dalam pembuatan beton geopolimer dapat memanfaatkan material alami. Bahan tersebut tidak dapat mengikat jadi perlu ditambah air dan bahan kimia lain yang dapat mengikat yaitu natrium
2.
Rumusan Masalah 1. Apa defenisi dari beton geopolimer ? 2. Bagaimana sejarah dari beton geopolimer ? 3. Apa saja bahan yang diperlukan dalam pembuatan beton geopolimer ? 4. Bagaimana proses pembuatan beton geopolimer ? 5. Apa kelebihan dan kekurangan dari beton geopolimer ? 6. Bagaimana pengaplikasian dari beton geopolimer ? 4
3.
Tujuan 1. Mengetahui defenisi beton geopolimer 2. Mengetahui sejarah beton geopolimer 3. Mengetahui bahan – bahan penyusun beton polimer 4. Mengetahui proses pembuatan beton geopolimer 5. Mengetahui kelebihan dan kekurangan beton geopolimer 6. Mengetahui aplikasi dari beton ringan
5
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Beton Beton didefenisikan sebagai bahan bangunan yang diperoleh dengan mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air tanpa tambahan zat aditif (PBI, 1971). Tetapi defenisi dari beton kini sudah semakin luas, dimana beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan juga bahan pozzolan (bahan mineral yang terdiri dari mineral silika dan alumina yang sebagian besar bersifat reaktif, yang apabila bersenyawa dengan kapur dan air membentuk massa yang padat, keras dan tidak larut dalam air), abu terbang,terak dapur tinggi, sufur, serat dan lain-lain (Neville dan Brooks, 1987).
B.
Pengertian Beton Geopolimer Beton geopolimer adalah sebuah senyawa silikat alumino anorganik yang disintesiskan dari
bahan – bahan produk sampingan seperti abu terbang (fly ash) abu sekam padi (risk husk ash) dan lain – lain, yang banyak mengandung silikon dan aluminium (Davidovits, 1997) Geopolimer merupakan produk beton geosintetik dimana reaksi pengikatan yang terjadi adalah reaksi polimerisasi. Dalam reaksi polimerisasi ini Alumunium (Al) dan Silika (Si) mempunyai peranan penting dalam ikatan polimerisasi (Davidovits, 1994) Reaksi Al dan Si dengan alkaline akan menghasilkan AlO4 dan SiO4.
C. Sejarah Beton Geopolimer Menengok pada bangunan-bangunan kuno dari zaman Romawi serta piramid-piramid megah di Mesir, mau tidak mau kekaguman kita pun akan terbangkitkan. Betapa tidak, bangunan-bangunan tersebut sudah berdiri ratusan atau bahkan ribuan tahun dengan megah. Seringkali didapati dalam upaya restorasi bangunan kuno tersebut, beton modern yang digunakan sudah rusak beberapa tahun kemudian, ketika beton 'kuno'-nya masih utuh. Adalah Professor Joseph Davidovits dari Perancis yang pertama kali mengemukakan ide bahwa sesungguhnya piramid tidaklah dibangun menggunakan batu-batu yang dipahat-seperti halnya Candi Borobudur yang kemudian disusun menjadi bangunan yang mengundang kekaguman sepanjang masa dan menjadikannya salah satu dari tujuh keajaiban dunia. Davidovits menyatakan teorinya bahwa batuan-batuan penyusun piramid tersebut dicor di
6
tempat, seperti halnya pembuatan beton yang kita kenal sekarang ini. Ada beberapa hal yang mendasari teorinya tersebut. Piramid raksasa di Mesir tersusun dari lebih kurang dua setengah juta blok batuan, rata-rata memiliki berat dua setengah ton, bahkan ada yang seberat tiga puluh ton, dengan volume total dua setengah juta meter kubik, didirikan di atas lahan tidak kurang luasnya dari lima hektar, dengan masa pengerjaan hanya dalam kurun waktu 20 tahun dalam masa pemerintahan Firaun Cheops. Investigasi pada bangunan piramid tersebut mendapati celah antarbatuan begitu sempitnya, dan tidak ada ujung-ujung batuan yang terpapas akibat benturan dan lain sebagainya yang terjadi semasa proses pembangunannya. Ukuran-ukuran batuannya begitu tepat, saling silang tersusun rapi, mulai dari dasar bangunan hingga ke puncak bangunan yang hampir sama tingginya dengan bangunan gedung 30 lantai. Perlu diingat,ketika piramid didirikan logam untuk memotong atau memahat belumlah ditemukan, dan peralatan konstruksi tentunya masih amat sederhana. Dengan peralatan modern yang tersedia saat ini pun, amat sulit melakukan proses pembangunan semacam itu. Selain itu, Davidovits juga menemukan bahwa struktur kimia dan karakteristik struktur mikro batuan penyusun piramid amat serupa dengan beton geopolimer yang dia hasilkan di laboratoriumnya, serta sejauh ini tidak didapati batuan alamiah di sekitar lokasi piramid yang memiliki ciri-ciri susunan kimia serta struktur mikro yang serupa. Sebaliknya, bahan-bahan dasar yang kemungkinan besar dipakai untuk proses pembuatan beton pada bangunan piramid tersebut tersedia dengan melimpah di Mesir dan sekitarnya, di antaranya di sepanjang tepian Sungai Nil. Dari pemeriksaan terhadap berat jenis batuan, juga didapati bahwa berat jenis bagian dasar batuan lebih besar dibanding bagian atas, suatu karakteristik yang umum didapati pada beton yang dicor, di mana pada proses pengecoran partikel yang lebih berat cenderung mengendap di bagian dasar. Dengan pengecoran di tempat, proses pembangunan piramid menjadi jauh lebih sederhana dibanding dengan mengangkut bongkah-bongkah batuan raksasa dari tempat yang jauh, menyusunnya menjadi sebuah bangunan yang tidak hanya besar tetapi juga sangat tinggi. Dengan anaknya, Frederik, yang ahli dalam bidang literatur kuno terkait dengan mineralogi, geologi, dan teknik konstruksi, Joseph Davidovits menuliskan hasil riset dan temuan-temuannya dalam sebuah buku berjudul 'The Pyramids, an enigma solved' yang akan segera dipublikasikan. Sebuah berita singkat di majalah Australian Concrete Construction edisi bulan Agustus 2002 mengutip laporan tentang Edward Zeller, direktur laboratorium fisika radiasi University of Kansas, yang mempublikasikan hasil penelitiannya tentang bongkahan batu yang diambil dari sebuah piramid di Mesir. Edward Zeller menemukan banyak rongga-rongga udara berbentuk 7
oval di dalam batuan tersebut seperti yang banyak dijumpai di dalam beton, dan setelah menganalisa komposisi batuan tersebut tibalah dia pada kesimpulan bahwa batuan tersebut adalah beton. D. Bahan – Bahan Dalam Pembuatan Beton Geopolimer 1. Solid Material Solid material adalah salah satu komponen sistem anorganik geopolymer. Solid material untuk geopolymer dapat berupa mineral alami seperti kaolin, tanah liat, mika, andalusit,spinel dan lain sebagainya. Alternatif lain yang dapat digunakan adalah material yang berasal dari produk sampingan seperti fly ash, silica fume, slag, rice-husk ash, lumpur merah, dan lain-lain. a. Tanah Liat Tanah Liat merupakan suatu zat yang terbentuk dari partikel-partikel yang sangat kecil terutama dari mineral-mineral yang disebut kaolinit, yaitu pesenyawaan dari Oksida Alumina (Al2O3), dengan Oksida Silica (SiO2) dan air (H2O).Tanah liat dalam ilmu kimia termasuk Hidrosilika Alumina, yang dalam keadaan murni mempunyai rumus: Al2O3 2SiO2 2H2O. Komposisi unsur kimia yang terdapat pada Tanah Liat, adalah sebagai berikut:
Unsur/Senyawa
%
Silika (SiO2)
± 59.14
Alumunium Karbonat (Al2O3)
± 15.34
Besi (Fe2O3)
± 0.69
Kalsium Oksida (CaO)
± 0.51
Natrium Oksida (Na2O)
± 0.38
Magesium Oksida (MgO)
± 0.35
Kalium (K2O)
± 0.11
Air (H2O)
± 0.12
TiO2
± 0.11
Lain-lain
± 0.09
Di alam hanya terdapat dua jenis tanah liat, yaitu: Tanah Liat Primer dan Tanah Liat Sekunder. 8
Tanah Liat Primer Tanah Liat Primer (residu) adalah jenis tanah liat yang dihasilkan dari pelapukan batuan feldspatik oleh tenaga endogen yang tidak berpindah dari batuan induk. Selain tenaga air, tenaga uap panas yang keluar dari dalam bumi mempunyai andil dalam pembentukan tanah liat primer. Karena tidak terbawa arus air, angin maupun gletser, maka tanah liat tidak berpindah tempat sehingga sifatnya lebih murni diibandingkan dengan tanah liat sekunder. Tanah liat primer cenderung berbutir kasar, tidak plastis daya leburnya tinggi dan daya susutnya kecil. Karena tidak tercampur dengan bahan organik seperti humus, ranting atau daun busuk dan sebagainya, maka tanah liat berwarna putih atau kusam. Tanah Liat SekunderTanah Liat Sekunder (sedimen) adalah jenis tanah liat hasil pelapukan batuan feldspatik yang berpindah jauh dari batuan induknya karena tenaga eksogen, dan dalam perjalanan bercampur dengan bahan-bahan organik maupun anorganik. Jumlah tanah liat
sekunder lebih banyak dari tanah liat primer. Transportasi air mempunyai pengaruh khusus pada tanah liat, salah satunyaialah gerakan arus air cenderung menggerus mineral tanah liat menjadipartikel-partikel yang semakin kecil. Karena pembentukannya melaluiproses panjang dan bercampur dengan bahan pengotor seperti oksida logam(besi, nikel, titan mangan dan sebagainya), dan bahan organik (humus dandaun busuk), maka tanah liat mempunyai sifat: berbutir halus berwarnakrem/abu-abu/merah jambu/kuning. Pada umumnya tanah liat sekunderlebih plastis dan mempunyai daya susut yang lebih besar daripada tanah liatprimer. Setelah dibakar, warnanya menjadi lebih terang dari krem muda,abu-abu muda ke coklat. Semakin tinggi suhu bakarnya semakin keras dan semakin kecil porositasnya. b. Fly Ash Fly ash adalah bahan yang berasal dari sisa pembakaran batu bara yang tidak terpakai. Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik, yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen saat proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat pada temperatur normal dengan adanya air (Himawan dan Darma 25). Komposisi dari fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO2), alumunium (Al2O3), besi (Fe2O3) dan
9
kalsium (CaO), serta magnesium, potassium, sodium, titanium, sulfur, dalam jumlah yang kecil. Komposisinya tergantung dari tipe batu bara. Penambahan fly ash pada beton normal menunjukan adanya peningkatan kualitas beton. Peningkatan kualitas itu disebabkan karena kandungan unsur sililkat 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 ialah dapat meningkatkan ketahanan atau 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 semen ini akan mengisi ruang kosong (rongga) diantara butiran – butiran agregat halus. Menurut ACI Committee 226 dijelaskan bahwa fly-ash mempunyai sifat: a. Spesific gravity : 2.2 – 2.8 b. Ukuran : ϕ 1 mikron – ϕ 1 mm, dengan kehalusan 70% - 80% melewati saringan no. 200 (75 mikron) c. Kehalusan :
tertahan ayakan 0.075 mm 3.5
tertahan ayakan 0.045 mm 19.3
Klasifikasi fly ash menurut ASTM C 618 – 96 yaitu : a. Kelas C • fly ash yang mengandung CaO diatas 10%, dan abu terbang (fly ash) yang dihasilkan dari pembakaran ligmit atau batu bara dengan kadar karbon ±60% atau sub bitumen. • Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50% b. Kelas F • Fly ash yang mengandung CaO lebih kecil 10%, dan abu terbang (fly ash) yang dihasilkan dari pembakaran batu bara jenis anthrchacite pada suhu 1560°C. Abu terbang ini mempunyai sifat pozolan. • Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70% c. Kelas N 10
• Pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat digolongkan antara lain tanah diatomic, opaline chertz, dan shales, tuff, dan abu vulkanik, dimana biasa diproses melalui pembakaran atau tidak melalui proses pembakaran. Selain itu juga mempunyai sifat pozzolan yang baik.
Unsur utama dalam proses geopolimerisasi adalah Si dan Al. Oleh karena itu fly ash yang bisa digunakan sebagai
geopolimer adalah jenis fly ash yang memiliki
kandungan CaO rendah dan kandungan Si dan Al lebih dari 50%. Dari ketiga tipe fly ash diatas, yang memenuhi persyaratan tersebut adalah fly ash tipe C dan tipe F. Berdasarkan penelitiaan yang dilakukan oleh Kosnatha dan Prasetio (2007) kuat tekan beton geopolimer yang menggunakan fly ash tipe C ternyata lebih tinggi daripada fly ash tipe F,baik yang menggunakan curing dengan oven maupun suhu ruangan. Keuntungan menggunakan fly ash pada antara lain : Beton akan lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada hidrasi akan terikat oleh silikat dan alumina aktif yang terkandung 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 . Mempermudah pengerjaan beton karena beton lebih plastis. Mengurangi jumlah air yang digunakan (fas), sehingga kekuatan beton menigkat. Menurunkan panas hidrasi yang terjadi, sehingga dapat mencegah terjadinya retak. Relatif dapat mengurangi biaya karena mengurangi pemakaian semen. Kelemahan pemakaiaan fly ash pada beton antara lain : 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 pozzolan dari fly ash. Pengendalian mutu harus sering dilakukan karena mutu fly ash sangat tergantung pada proses pembakaran (suhu) serta jenis batu baranya. 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 11
dapat meningkatkan kuat tekan beton setelah berumur ± 52 hari, meningkatkan durabilitas (keawetan) beton, meningkatkan kepadatan (density) beton dan mengurangi terjadinya penyusutan. 2. Air Air merupakan bahan dasar penyusun mortar yang paling penting dan paling murah. Air berfungsi sebagai bahan pengikat dan bahan pelumas diantara butir – butir agreat
agar
mempermudah
proses
pencampuran
dan
pengerjaan
adukan
(workability). Porsi air yang sedikit akan memberikan kekuatan pada beton, tetapi kelemasan atau daya kerjanya akan berkurang. Secara umum air yang dapat digunakan dalam campuran adalah air yang apabila dipakai akan menghasilkan campuran dengan kekuatan lebih dari 90% dari campuran memakai air suling. Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi syarat baku air bersih sebagai berikut :
Tidak mengandung lumpur lebih dari 2 gram/liter
Tidak mengandung garam – garam yang dapat merusak beton lebih dari 15 gram/liter
Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter
Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1gram/liter
3. Alkali Aktivator Aktivator merupakan zat atau unsur yang menyebabkan zat atau unsur lain bereaksi. Dalam pembuatan beton geopolimer, aktivator yang sering digunakan adalah unsur akali yang terhidrasi yaitu sodium hidroksida (NaOH) dan sodium silikat (Na2 SiO3 ). 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 memiliki fungsi untuk mempercepat proses polimerisasi.reaksi terjadi secara lebih cepat pada alkali yang banyak mengandung larutan sodium silikat didandingkan dengan larutan alkali yang banyak mengandung larutan sodium hidroksida. Karakteristik fly ash geopolimer dipengaruhi oleh parameter – parameter seperti komposisi campuran, waktu curing, agregat yang digunakan dan lain – lain. Didalam komposisi campuran, diantaranya terdapat modolus alkali dan kadar aktivator.
Modolus
alkali
merupkan
perbandingan
antara
Na2 O
dan
SiO2 . Modolus alkali diperoleh dari perhitungan perbandingan massa Na2 SiO3 dan NaOH malalui persamaan reaksi kimia. Sedangkan kadar aktivator merupakan 12
jumlah larutan alkali aktivator (NaOH + Na2 SiO3 + air), berapa persen terhadap fly ash.
a. Sodium Hidroksida Sodium hidroksida (NaOH) berfungsi untuk mereaksikan unsur – unsur Al dan Si yang terkandung dalam fly ash sehingga dapat menghasilkanikan 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 satu malam sebelum pemakaiaan. Campuran antara fly ash dengan sodium hidroksida jika diamati dalam ukuran mikroskopis terlihat bahwa campuran antara fly ash dengan sodium hidroksida membentuk ikatan yang kurang kuat tetapi menghasilkan ikatan yang lebih padat dan tidak retakan – retakan antar mikrostrukturnya. b. Sidium 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 dua proses, yaitu proses kering dan proses basah. Pada proses kering, pasir dicampur dengan sodium karbonat atau dengan pottasium carbonate pada temperatur 1100 – 1200℃. Hasil reaksi tersebut menghasilkan kaca yang dilarutkan dalam air dengan tekanan tinggimenjadi cairan yang agak kering dan kental. Sedangkan pada proses basah, pasir dicampur dengan sodium hidroksida melalui proses filtrasi dan akan menghasilkan sodium silikat yang murni. Sodium silikat terdapat dalam dua bentuk, yaitu padatan dan larutan dimana untuk campuran beton lebih banyak digunakan 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 keperluaan industri, seperti kertas, tekstil dan serat. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa sodium silikat dapat digunakan untuk bahan campuran dalam beton. 13
Campuran antara fly ash dengan sodium silikat jika diamati dalam ukuran mikroskopis, terlihat bahwa campuran antara fly ash dan sodium silikat yang membentuk ikatan yang sangat kuat namun terjadi banyak retakan – retakan antar mikrostukturnya.
4. Agregat Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton atau mortar. Agregat dikelompokan menjadi a. Berdasarkan Sumbernya Agregat Alam Agregat alam diambil dari endapan alam tanpa merubah keadaan aslinya selama produksi, kecuali pemecahan, penyaringan, penentuan ukuran butiran atau pencucian. Dalam kelompok ini batu pecah, kerikil dan pasir merupakan agregat alam yang biasa digunakan, walaupun batu apung, kerang, biji besi dan batu gamping dapat pula dimasukkan ke dalam kelompok ini. Agregat Buatan Agregat buatan adalah agregat yang dihasilkan sebagai produk tambahan dari pembuatan produk lain. Agregat ringan dianggap sebagai agregat buatan, umpamanya terak lempung, batu tulis, kerang atau terak dapur tinggi. Terak dapur tinggi yang didinginkan dalam udara menghasilkan beton yang sama kekuatannya dengan beton yang menggunakan agregat biasa, akan tetapi dengan daya tahan terhadap api yang lebih baik. b. Berdasarkan Berat Isinya
agregat Berat, yaitu agregat dengan berat jenis lebih dari 2.9. Karena sangat berat dapat digunakan untuk konstruksi yang harus memiliki berat sendiri yang tinggi, seperti pada dinding penahan tanah, tanggul penahan longsor, atau dapat pula digunakan untuk jenis beton yang harus menahan radiasi, sehingga dapat memberi perlindungan terhadap sinar x, sinar γ dan neutron. Efektifita beton berat dengan bobot isi antara 3000 – 5000 kg/m³, tergantung pada jenis agregat yang dipakai bisa dari batuan hematit, batuan barit, serta pada derajat kepadatannya. Untuk beton berat sering dihadapi kesukaran dalam pengadukan, karena perbedaan yang jauh antara berat jenis agregat dan pasta semen, sehingga beton mengalami. Segregasi atau pemisahan butiran, 14
agregat cenderung turun ke bawah, sedangkan pasta semennya mengapung ke atas. Agregat Normal, yaitu agregat dengan berat jenis antara 2.4 sampai dengan 2.9. yang menghasilkan beton dengan bobot isi antara 2200 – 2700 kg/m³.Agregat ini merupakan agregat yang paling banyak digunakan untuk campuran beton normal, atau pemakaian beton dengan tujuan yang biasa, tidak khusus. Sumber batuannya sangat banyak, diantaranya batuan andesit, granit, basalt, dan lainlain Agregat Ringan, Jenis agregat ini banyak dipakai untuk pembuatan beton ringan. Memiliki berat jenis kurang dari 2.0 dan menghasilkan beton dengan bobot isi kurang dari 1800 kg/m3. Dengan bobot beton yang ringan dapat menghemat banyak tulangan, karena berat sendiri pada beton tersebut relatif kecil, sehingga momen yang bekerjanya juga relatif kecil. Beton ringan juga memiliki karakteristik kedap suara dan panas, tetapi penyerapan airnya lebih tinggi berkisar antara 20 sampai dengan 25 %, kekuatan tekan pada betonnya juga relatif rendah, tergantung dari jenis agregat ringannya. Dengan menggunakan lempung bekah kuat tekannya bisa mencapai 200 kg/cm2. Agregat ringan digunakan dalam bermacam – macam produk beton, baik sebagai beton partisi maupun beton bertulang atau bahkan beton pra-tekan. c. Berdasarkan Besar Butiran Agregat Halus Agregat ini biasanya disebut pasir dan mempunyai ukuran butir antara 4,75 sampai 0,075 mm. Partikel dengan ukuran lebih kecil dari 0,075 mm disebut Lumpur. Agregat Kasar Agregat ini mempunyai ukuran lebih besar dari 4,75 mm dan ukuran maksimumnya sangat bervariasi tergantung dari kebutuhan betonnya. Pada umumnya ukuran maksimum agregat kasar adalah 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 80 mm, dan 100 mm. 5. Bahan tambah (Superlasticise – Sika Viscocrete- 10) Alkalin aktivator yang digunakan adalah Sodium silikat dan sodium hidroksida. Sodium silikat berfungsi untuk mempercepat reaksi polimerisasi, sedangkan sodium hidroksida berfungsi untuk mereaksikan unsur-unsur Al dan Si yang terkandung dalam fly ash sehingga dapat menghasilkan ikatan polymer yang kuat. Bahan Tambah
(Superlasticize
–Sika
Viscocrete-10)
Bahan
tambah
(Admixture)
didefinisikan sebagai material selain air, agregat, semen dan fiber yang digunakan 15
dalam campuran beton atau mortar, yang ditambahkan dalam adukan segera sebelum atau selama pengadukan dilakukan. Superplasticizer adalah bahan tambah yang digunakan sebagai salah satu cara meningkatkan kemudahan pelaksanaan pekerjaan pengecoran (workability) beton dengan menggunakan air sesedikit mungkin. Penggunaan superplasticizer mulai dikembangkan di Jepang dan Jerman pada tahun 1960-an dan menyusul kemudian di Amerika Serikat pada 1970-an. Dalam penelitian ini Superplasticizer yang digunakan adalah Sika Viscocrete-10 yaitu bahan tambah berupa cairan yang ditambahkan pada campuran beton dalam jumlah tertentu untuk mengubah beberapa sifat beton. Bahan tambah Sika Viscocrete-10 termasuk Tipe F “Water Reducing, High Range Admixtures” yaitu bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk meng-hasilkan beton dengan konsistensi tertentu dan meningkatkan nilai slump sehingga mudah untuk dikerjakan (workability). Jenis bahan tambah ini adalah berupa Superplasticizer, dosis yang disarankan adalah 0,4% - 1,5% dari berat semen. Dosis yang berlebihan akan menyebabkan menurunnya kuat tekan beton. E.
Pembuatan Beton Geopolimer Pembuatan dilakukan satu hari sebelum pengadukan dengan cara menimbang kebutuhan Sodium hidroksida sesuai dengan mix design. Setelah itu mencampurkan Sodium hidroksida dengan Sodium silikat (waterglass) sampai merata. Setelah teraduk dengan rata masukan larutan alkaline activator dan didiamkan selama 24 jam. Setelah larutan alkaline activator didiamkan selama 24 jam dilakukan pembuatan sampel beton dengan cara menimbang fly ash, pasir, dan kerikil terlebih dahulu sesuai dengan mix design yang dibuat. Setelah itu masukan fly ash ke dalam molen, setelah itu masukan larutan alkaline activator ke dalam molen bersamaan dengan berputarnya molen, ketika fly ash dan larutan bercampur hingga berbentuk pasta masukan pasir ke dalam molen. Kemudian masukan kerikil ke dalam molen sambil terus diaduk sampai semua material tercampur rata. Kemudian tuang campuran beton ke dalam bak dan masukan ke dalam cetakan yang sebelumnya telah dibasahi dengan air. Simpan pada suhu ruangan. Buka cetakan setelah ± 24 jam pengadukan.
16
F.
Sifat – Sifat Geopolimer Geopolimer memiliki kekuatan awal yang tinggi penyusutan (shrinkage) yang rendah freezethaw resistance, ketahanan terhadap sulfat, ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap asam, ketahanan terhadap api,dan reaksi agregat alkali yang tidak berbahaya. Semen geopolimer dapat mengeras dengan cepat pada temperatur ruang dan memiliki kekuatan tekan sekitar 20 Mpa hanya setelah 4 jam pada temperatur 20 ℃ dan sekitar 70 – 100 Mpa setelah 28 hari. Sebagian besar kekuatan 28 harinya diperoleh selama 2 hari pertama selama curing. Semen geopolimer lebih unggul daripada semen portland dalam hal ketahanan panas dan api dimana semen portland mengalami penurunan kekuatan tekan yang cepatpada 300℃, sedangkan semen geopolimer tetap stabil sampai dengan 600℃. Penyusutan pada geopolimer jauh lebih rendah dibandingkan semen portland. Keberadaan alkali dalam semen atau beton portland dapat menimbulkan Alkali – Aggregate – Reaction (AAR) yang berbahaya. Namun hal ini tidak terjadi pada geopolimer, bahkan pada geopilimer yang memiliki kandungan alkali yng lebih tinggi. Berdasarkan uji bar expansion, semen geopolimer dengan kandungan alkali yang jauh lebih tinggi dibandingkan semen portland tidak menimbulkan AAR yang berbahaya. Geoplimer juga tahan asam karena tidak seperti semen portland. Beton geopolimer relatif stabil dengan kehilangan berat sekitar 5 – 8 %. Sementara itu beton dari portland kehilangan 30 – 60 %. Bakharev membagi betongei polimer menjadi :
Tipe I Campuran dikeraskan selama dua jam pada temperatur ruang dankemudian dinaikan 75℃ sebelummengalami pengerasan pada temperatur 75℃ selama sebulan.
Tipe II Campuran dikeraskan selama 24jam pada temperatur ruang kemudian dinaikan ke 75℃ sebelum akhirnya mengalami pengerasan pada temperatur 75℃ dan 95℃ selama24 jam.
Tipe III Samadengan tipe II,tapi pengerasan dilakukan selama 6 jam
17
G. Kelebihan dan Kekurangan Beton Geopolimer a. Kelebihan-kelebihan beton geopolimer : • Tahan terhadap api, • Tahan terhadap lingkungan korosif, • Tahan terhadap reaksi alkali silica. • Tidak menggunakan semen sebagai bahan perekatnya, maka dapat mengurangi polusi udara. • Mempunyai rangkak susut yang kecil. b. Kekurangan-kekurangan beton geopolymer : • Pembuatan beton geopolymer lebih rumit dibandingkan beton semen, karena membutuhkan alkaline activator, • belum ada rancang campuran yang pasti.
H. Aplikasi Beton Geopolimer Geopolimer dapat diaplikasikan pada berbagai lapangan industri automobil, aerospace, metalurgi dan pengecoran bukan besi dan lain – lain. Tipe dari aplikasi material – material geopolimer ditentukan oleh struktur kimia dalamhal ini adalah rasio atom Si dan Al dalam polisylate. Rasio Si dan Al yang rendah menginisiasi jaringan 3D yang sangat kaku. Sementara rasio Si dan Al yang lebih besar dari menghasilkan karakter polimer dari geopolimer material tersebut. Kebanyakan aplikasi geopolimer pada bidang teknik sipil cocok pada rasio Si dan Al yang rendah seperti batu bata, keramik, proteksi terhadap api, beton yang rendah CO2 .
18
BAB III PENUTUP Kesimpulan 1. Beton geopolimer adalah sebuah senyawa silikat alumino anorganik yang disintesiskan dari bahan – bahan produk sampingan seperti abu terbang (fly ash) abu sekam padi (risk husk ash) dan lain – lain, yang banyak mengandung silicon dan aluminium 2. Adalah Professor Joseph Davidovits dari Perancis yang pertama kali mengemukakan ide bahwa sesungguhnya piramid tidaklah dibangun menggunakan batu-batu yang dipahatseperti halnya Candi Borobudur yang kemudian disusun menjadi bangunan yang mengundang kekaguman sepanjang masa dan menjadikannya salah satu dari tujuh keajaiban dunia. Davidovits menyatakan teorinya bahwa batuan-batuan penyusun piramid tersebut dicor di tempat, seperti halnya pembuatan beton yang kita kenal sekarang ini. Ada beberapa hal yang mendasari teorinya tersebut. Sebuah berita singkat di majalah Australian Concrete Construction edisi bulan Agustus 2002 mengutip laporan tentang Edward Zeller, direktur laboratorium fisika radiasi University of Kansas, yang mempublikasikan hasil penelitiannya tentang bongkahan batu yang diambil dari sebuah piramid di Mesir. Edward Zeller menemukan banyak rongga-rongga udara berbentuk oval di dalam batuan tersebut seperti yang banyak dijumpai di dalam beton, dan setelah menganalisa komposisi batuan tersebut tibalah dia pada kesimpulan bahwa batuan tersebut adalah beton. 3. Bahan – bahan dalam pembuatan beton geopolimer seperti solid material, dimana solid material adalah salah satu komponen sistem anorganik geopolymer. Solid material untuk geopolymer dapat berupa mineral alami seperti kaolin, tanah liat, mika, andalusit,spinel dan lain sebagainya, air , agregat, bahan tambah dan alkali aktivator. 4. Pembuatan dilakukan satu hari sebelum pengadukan dengan cara menimbang kebutuhan Sodium hidroksida sesuai dengan mix design. Setelah itu mencampurkan Sodium hidroksida dengan Sodium silikat (waterglass) sampai merata. Setelah teraduk dengan rata masukan larutan alkaline activator dan didiamkan selama 24 jam.Setelah larutan alkaline activator didiamkan selama 24 jam dilakukan pembuatan sampel beton dengan cara menimbang fly ash, pasir, dan kerikil terlebih dahulu sesuai dengan mix design yang dibuat. Setelah itu masukan fly ash ke dalam molen, setelah itu masukan larutan alkaline activator ke dalam molen bersamaan dengan berputarnya molen, ketika fly ash dan larutan bercampur hingga 19
berbentuk pasta masukan pasir ke dalam molen. Kemudian masukan kerikil ke dalam molen sambil terus diaduk sampai semua material tercampur rata. Kemudian tuang campuran beton ke dalam bak dan masukan ke dalam cetakan yang sebelumnya telah dibasahi dengan air. Simpan pada suhu ruangan. Buka cetakan setelah ± 24 jam pengadukan. 5. Kelebihan-kelebihan beton geopolimer : tahan terhadap api, tahan terhadap lingkungan korosif, tahan terhadap reaksi alkali silica, tidak menggunakan semen sebagai bahan perekatnya, maka dapat mengurangi polusi udara, mempunyai rangkak susut yang kecil. Sedangkan kekurangan-kekurangan beton geopolymer : pembuatan beton geopolymer lebih rumit dibandingkan beton semen, karena membutuhkan alkaline activator, belum ada rancang campuran yang pasti. 6. Geopolimer dapat diaplikasikan pada berbagai lapangan industri automobil, aerospace, metalurgi dan pengecoran bukan besi dan lain – lain. Aplikasi beton geopolimer pada bidang teknik sipil seperti batu bata, keramik, proteksi terhadap api, beton yang rendah CO2 dan sebagainya.
20
Daftar pustaka file:///C:/Users/User/Documents/Beton%20geopolimer%20-%20Kaskus%20%20The%20Largest%20Indonesian%20Community.htm http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CCUQFjAB &url=http%3A%2F%2Fdownload.portalgaruda.org%2Farticle.php%3Farticle%3D262343% 26val%3D1013%26title%3DKUAT%2520TEKAN%2520BETON%2520GEOPOLYMER% 2520BERBAHAN%2520DASAR%2520%2520ABU%2520TERBANG%2520%2528FLY% 2520ASH%2529&ei=UC8tVZ6oBJCXuAT0poGYBg&usg=AFQjCNG9g8g8vtB08uoOufA Sg8TfKaycqg&sig2=gzSUccxykjVVWgsIyJBe5A&bvm=bv.90790515,d.c2E&cad=rja http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8& ved=0CEIQFjAF&url=http%3A%2F%2Frepository.petra.ac.id%2F15298%2F1%2FGeopoli mer_Beton_Tanpa_Semen_yang_Ramah_Lingkungan_Kompas_2002.pdf&ei=UC8tVZ6oBJ CXuAT0poGYBg&usg=AFQjCNFCK6VQIwSXu0mNm2ufIfjzgZpTcA&sig2=f6dgcuY_mrCV0P4B09kFg&bvm=bv.90790515,d.c2E http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&cad=rja&uact=8& ved=0CFQQFjAH&url=http%3A%2F%2Flib.ui.ac.id%2Ffile%3Ffile%3Ddigital%2F124972 -R040849-Sintesis%2520geopolimerLiteratur.pdf&ei=UC8tVZ6oBJCXuAT0poGYBg&usg=AFQjCNEhSHEM7KNeBBAjydtM kLnLV57bHw&sig2=h_RhVMmK94bE32jl-hP72g&bvm=bv.90790515,d.c2E http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8& ved=0CEcQFjAF&url=http%3A%2F%2Fsipil.ft.uns.ac.id%2Fkonteks7%2Fprosiding%2F15 5M.pdf&ei=BzMtVYCjAsqNuATAkoGYDw&usg=AFQjCNEEUN1WNbyzuBIsgP6A8DIk JD2vvA&sig2=S1dzNdTsMwJtqdfCf1Yaqg&bvm=bv.90790515,d.c2E
21
