pengaruh modulus alkali dan kadar aktivator terhadap sifat lentur fly ash based geopolymer mortar

73 Pages·2012·5.36 MB·Indonesian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP SIFAT LENTUR

FLY ASH BASED GEOPOLYMER MORTAR

(Effect of the Alkali Modulus and Activator Content to the Flexural Property

on 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 :

CAHYO BOWO RISKIANTO

I 0106148

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA
commit to user
2011
i
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP SIFAT LENTUR

FLY ASH BASED GEOPOLYMER MORTAR

(Effect of the Alkali Modulus and Activator Content to the Flexural Property

on 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 :

CAHYO BOWO RISKIANTO

I 0106148

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 Ir. Sunarmasto, MT
NIP. 19690501 199512 1 001 com m i t t o u ser NIP. 19560717 198703 1 003
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH MODULUS ALKALI DAN KADAR AKTIVATOR

TERHADAP SIFAT LENTUR

FLY ASH BASED GEOPOLYMER MORTAR

Effect of the Alkali Modulus and Activator Content to the Flexural Property on
Fly Ash Based Geopolymer Mortar

SKRIPSI

Disusun Oleh :

CAHYO BOWO RISKIANTO
I 0106148

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Selasa, 1 November 2011 :

1. S.A. Kristiawan, ST., MSc., PhD __________________
NIP. 19690501 199512 1 001

2. Ir. Sunarmasto, MT __________________
NIP. 19560717 198703 1 003

3. Achmad Basuki, ST, MT __________________

NIP. 19710901 199702 1 001

4. Wibowo, ST, DEA __________________

NIP. 19681007 199502 1 001710901 199702 1 001

Mengetahui, Disahkan,

a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil

Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS

Kusno Adi Sambowo, ST, MSc Ir. Bambang Santosa, MT
commit to user
NIP. 1961026 199503 1 002 NIP. 19590823 198601 1 001
iii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

MOTTO

Wahai orang-orang yang beriman ! Mohonlah pertolongan (kepada Alloh)

dengan sabar dan sholat. Sesungguhnya Alloh beserta orang-orang yang
sabar
(Q.S. Al-Baqarah: 153)

“maka apabila kamu telah selesai (mengerjakan urusan), kerjkanlah dengan
sungguh-sungguh (urusan) yang lain, dan hanya kepada Tuhanmu-lah
hendaknya kamu brharap”
(Q.S. Alam Nasyrah : 7-8)

“untuk diakui harus berubah, untuk berubah harus matang, matang berarti

penciptaan diri tanpa henti”

(H. Bergson)

commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Syukur Alhamdulillah saya panjatkan pada Allah SWT atas hidayah-Nya, dan
dengan segala kerendahan hati serta rasa terima kasih saya persembahkan karya
sederhanaku ini untuk :
v Bapak dan Ibu tercinta. Terimakasih untuk cinta, kasih sayang, kesabaran
dan sgalanya…. Hanya Allah SWT yang mampu membalas semuanya…
v Adek Soni tersayang yang senantiasa memberi semangat untuk
kelulusanku
v Putri Dwi Prasuci tercinta. Terimakasih untuk segalanya darimu atas
dukungan serta bantuan disetiap kesulitanku.
v Thang’s banget to all my best friend Winda Renauldi dan seluruh

temen-temen TEKNIK SIPIL '2006 dan ‘2007 atas bantuan dan

semangatnya selama pengerjaan skripsi ini

v Special thanks to Pak Iwan, Pak Masto atas bimbingannya selama ini...

v Almamaterku, Universitas Sebelas Maret Surakarta...

commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Cahyo Bowo Riskianto, 2011. “PENGARUH MODULUS ALKALI DAN
KADAR AKTIVATOR TERHADAP SIFAT LENTUR 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.
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 (Na SiO ) melalui proses polimerisasi.
2 3
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh modulus alkali dan
kadar aktivator terhadap kuat lentur dan kekakuan lentur fly ash based
geopolymer mortar, sehingga didapatkan komposisi campuran fly ash based
geopolymer mortar yang memenuhi persyaratan kuat lentur dan kekakuan lentur
sebagai repair material.

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah dengan mengadakan suatu
percobaan di laboratorium, benda uji yang dipakai adalah balok dengan ukuran
100 x 100 x 500 mm. Variasi modulus alkali yang digunakan adalah 1, 1.25, dan
1.5 dengan kadar aktivator masing-masing 113%, 49%, dan 41%. Variasi kadar
aktivator yang digunakan adalah 49%, 55%, dan 61% dengan modulus alkali 1.25.
Dari percobaan akan diperoleh data beban maksimal saat terjadi keruntuhan dan
lendutan pada masing-masing benda uji di setiap kenaikan beban 50 kg. Dari data
tersebut dapat dianalisis menjadi nilai kuat lentur (modulus of rupture) dan
kekakuan lentur masing-masing benda uji.

Pengaruh peningkatan rasio modulus alkali dan kadar aktivator terhadap kuat

lentur dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -94x2 + 264,3x – 38
dan kekakuan lenturnya dengan persamaan y = -16,24x2 + 64,94x + 55,25, dimana

x adalah variasi rasio modulus alkali dan kadar aktivator dan y adalah persen rasio
(m) kuat lentur dan kekakuan lentur variasi rasio 2,551 dan rasio 3,659 terhadap

rasio 0,885. Pengaruh penambahan kadar aktivator terhadap kuat lentur

dinyatakan dalam suatu grafik dengan persamaan y = -0,259x2 + 27,97x – 647,3
dan kekakuan lenturnya dengan persamaan y = -0,063x2 + 7,681x – 131,8, dimana

x adalah kadar aktivator dan y adalah persen rasio kuat lentur dan kekakuan lentur

variasi kadar aktivator terhadap kuat lentur kadar aktivator 49%. Kuat lentur

tertinggi didapatkan dari fly ash-based geopolymer mortar dengan modulus alkali

1,25 dan kadar aktivator 55%. Kekakuan lentur yang nilainya mengalami
kenaikan dengan stabil dari hari-kehari adalah fly ash-based geopolymer mortar

rasio 2,551; rasio 3,659; modulus alkali 1,25 dengan kadar aktivator 49%; dan

55%.

Kata kunci: alkali aktivator, fly ash, geopolymer mortar, kadar aktivator,
commit to user
kekakuan lentur, kuat lentur, modulus alkali.

vi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Cahyo Bowo Riskianto, 2011. "Effect of the Alkali Modulus and Activator

Content to the Flexural Property on Fly Ash Based Geopolymer Mortar".

Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Surakarta
Sebelas Maret University.

The use of fly ash as a cement replacement material in a mixture of geopolymer
mortar is potential to use in patch repair work. Geopolymer mortar is produced by

mixing sand, water, and fly ash as a binder, reacted by the alkali activator is
sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) through a process of
polymerization. The purpose of this study is to determine the effect of alkali
modulus and the activator content of flexural strength and flexural of fly ash-
based geopolymer mortar, so we get the composition of the mixture of fly ash-
based geopolymer mortar that meets the requirements of flexural strength and
flexural stiffness as a repair material.

The method used in this study is to conduct an experiment in the laboratory, the
test object used is the beam with size 100 x 100 x 500 mm. Variations in modulus
alkali used is 1, 1.25, and 1.5 with activator levels respectively 113%, 49%, and
41%. Variations in levels of activator used is 49%, 55%, and 61% with an alkali
modulus 1.25. From the is experiment, data of the maximum load will be obtained
when the collapse and deflection at each test object in any increase in load of 50
kg. From these data we can analyze into the value of flexural strength (modulus of
rupture) and flexural stiffness of each test specimen.

Effect of increasing the ratio of alkali modulus and activator content to the
flexural strength is expressed in a graph with equation y = -94x2 + 264,3x – 38
and bending stiffness by the equation y = -16,24x2 + 64,94x + 55 ,25, where x is

variation of alkali modulus ratio and levels of alkaline activator and y is the

percent ratio (m) flexural strength and flexural stiffness ratio variation ratio of

2.551 and 3.659 to 0.885 ratio. Effect of addition of activator levels of flexural
strength is expressed in a graph with the equation y = -0,259x2 + 27,97x – 647,3

and bending stiffness by the equation y = -0,063x2 + 7,681x – 131,8, where x is

the level of activator and y is the percent ratio of flexural strength and flexural

stiffness variation of flexural strength levels to the activator content of 49%. The

highest flexural strength obtained from fly ash-based geopolymer mortar with
alkali modulus of 1.25 and 55% content activators. Flexural stiffness of which the

value has increased steadily from day-to day is the fly ash-based geopolymer

mortar ratio of 2.551; ratio of 3.659; alkali modulus of 1.25 with the alkaline
activator levels 49% and 55%.

Keywords: activator content, alkali activator, alkali modulus, flexural stiffness

flexural strength, fly ash, geopolymer mortar,

commit to user

vii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

JUDUL .......................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii

HALAMAN MOTO ..................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. v
ABSTRAK .................................................................................................... vi
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 .............................................................................. 5
1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 5

1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................... 5

1.5.1. Manfaat Teoritis ................................................................................. 6

1.5.2. Manfaat Praktis .................................................................................. 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 7

2.1. Beton .................................................................................................. 7

2.2. Fly Ash Based Geopolymer Mortar ................................................... 9

2.3. Kuat Lentur dan Kekakuan Lentur .................................................... 19

2.4. Pengaruh Modulus Alkali dan Kadar Aktivator Terhadap Kuat

Lentur dan Kekakuan Lentur ............................................................. 23

commit to user

x
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 25

3.1. Tinjauan Umum ................................................................................. 25

3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 26

3.2.1. Alat-alat yang Digunakan .................................................................. 26

3.2.2. Bahan-bahan yang Digunakan ........................................................... 27

3.3. Tahap-tahap Penelitian di Laboratorium ........................................... 28

3.4. Benda Uji ........................................................................................... 32

3.5. Prosedur Kuat Lentur ......................................................................... 34

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ..................................... 37
4.1. Hasil Pengujian Kuat Lentur .............................................................. 37
4.2. Analisis Data Kuat Lentur Fly Ash Based Geopolymer Mortar ........ 38
4.2.1. Hasil Pengujian Kuat Lentur dengan Variasi Rasio Pembagian
Modulus Alkali dan Kadar Aktivator ................................................ 39
4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Lentur dengan Variasi Kadar Aktivator untuk
Modulus Alkali 1,25 .......................................................................... 44
4.3. Hasil Perhitungan Kekakuan Lentur Fly Ash Based Geopolymer
Mortar ................................................................................................ 49
4.3.1. Hasil Perhitungan Momen dengan Lendutan ..................................... 49
4.3.2. Hasil Perhitungan Kekakuan Lentur dengan Variasi Rasio

Pembagian Modulus Alkali dan Kadar Aktivator .............................. 53

4.3.3. Hasil Perhitungan Kekakuan Lentur dengan Variasi Kadar

Aktivator untuk Modulus Alkali 1,25 ................................................ 57

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 63

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 63

5.2. Saran .................................................................................................. 64

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 65

LAMPIRAN

commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. 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 menca pai 20 tahun,

walaupun telah direncanakan dan dibuat sesuai dengan standar yang berlaku.

Menengok pada bangunan kuno dari zaman Romawi serta piramid megah di

Mesir, mau tidak mau membangkitkan kekaguman para insinyur di masa

sekarang. 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 batuan yang dipahat-

seperti halnya Candi Borobudur yang kemudian disusun menjadi bangunan yang
commit to user
mengundang kekaguman sepanjang masa dan menjadikannya salah satu dari tujuh
1