Abu Terbang (Fly Ash)

Disusun Oleh : Muhamad Dalil Haidar Kelas : I  TPJJ

TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBAT JEMBATAN  JURUSAN  JURUS AN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

 Abu terbang adalah bagian dari abu bakar yang berupa bubuk halus dan ringan yang diambil dari campuran gas tungku pembakaran yang menggunakan bahan batubara. Abu terbang diambil secara mekanik dengan sistem pengendapan electrostatik. (Hidayat, (Hidayat,1986) 1986)   Abu terbang termasuk bahan pozolan buatan (lea. FM 1971 (dalam Hidayat, 1986)). Karena sifatnya yang pozolanic, sehingga abu terbang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti sebagian sebag ian pemakaian semen, baik untuk adukan maupun untuk campuran beton. Keuntungan Keuntungan lain dari da ri abu ter terban bang g yan yang g mut mutuny unyaa bai baik k ial ialah ah dap dapat at men mening ingkat katkan kan ket ketaha ahanan nan / ke keaw aweta etan n bet beton on terhadap terhada p ion sulfat dan juga dapat menurunkan panas hidrasi semen. Dalam pemanfaatannya pemanfaatannya abu terbang mempunya mempunyaii keuntungan dan kelemahan.

y

Keuntungan pemakaian abu terbang pada beton adalah :

1) Beton akan lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada proses hidrasi semen

y

akan terikat oleh silikat dan aluminat aktif yang terkandung di dalam abu terbang dan menambah pembentukan silikat gel, yang berubah menjadi calsium silikat hidrat yang akan menutupi pori  pori yang terbentuk sebagai akibat dibebaskannya Ca(OH)2 pada beton normal. 2) Mempermudah pengerjaan beton karena beton lebih plastis.

y

y

3)Mengurangi jumlah air yangdigunakan, yangdigunakan, sehingga kekuatan beton akan akan meningkat. 4)Dapa 4)Dapatt menurun menurunkan kan panas panas hidras hidrasii yang yang terjad terjadi, i, sehingg sehinggaa dapat dapat mencega mencegah h terjadi terjadinya nya keratakan. 5)Relatif 5)Relatif dapat menghemat menghemat biaya biaya karena karena akan mengurangi pemakaian semen. (Hidayat, 1993).

y

Kelemahan pemakaian abu terbang pada beton adalah : 1) Pemakaian abu terbang kurang baik untuk pengerjaan beton yang meme me merl rluka ukan n

wakt wa ktu u pen penge gera rasa san n da dan n ke kekua kuata tan n aw awal al ya yang ng ti ting nggi, gi,

karena proses pengerasan dan penambahan kekuatan betonnya agak lambat  yang disebabkan karena terjadinya terjadinya reaksi pozzolon. pozzolon. 2) Pengendalian mutu harus sering dilakukan karena mutu abu terbang sangat san gat te terga rgantu ntung ng pada pro proses ses (su (suhu hu pem pembak bakara aran) n) ser serta ta jen jenis is bat batu u baranya. barany a. (Husin,1998) Berdasarkan jenis batu bara yang digunakan bahan bakar, abu terbang dibagi dalam 2 kelas (ASTM C 618  94a (dalam Husin, 1998)), yakni : 1) Kelas F, yakni abu terbang yang dihasilkan dari pembakaran batu bara  jenis anthrasit atau bituminous. bituminous. 2) Kelas C, yakni abu terbang yang dihasilkan dari pembakaran batu bara jenis lignit lignit atau sub sub bituminous bituminous..  Adapun susunan kimia dan sifat fisik abu terbang menurut ASTM C 618  91 (dalam Husin,199 Husin,1998), 8), ditunju ditunjukkkan kkkan pada Tabel Tabel 2.7 dan komposisi komposisi kimia abu terbang PLTU Paiton ditunjukkan pada Tabel 2.8.

Uraian

Tabel 2.7 Susunan Kimia dan Sifat Fisik Abu Layang

[ ASTM C 618  91 (dalam

Husin,1998)]

Kelas F (%)

Kelas C (%)

54,90

39,90

70,00 5,0 3,0 6,0 1,5

50,00 5,0 3,0 6,0 1,5

34,0

34,0

75,0 105,0

75,0 105,0

0,8

0,8

 A. Susunan Kimia 1. Silikon dioksida, min 2. Silikon dioksida + Aluminium oksida + Besi oksida min 3. Sulfur Trioksida, maks 4. Kadar Air, maks 5. Hilang Pijar, maks 6. Na2O, maks B. Sifat Fisik 1. Kehalusan sisa diatas ayakan 45 um, maks 2. Indeks keaktifan pozolon dengan PC I, pada umur 28 hari, min 3. Air, maks 4. Pengembangan dengan Autoclave, maks

Tabel 2.8 Komposisi Kimia Abu Terbang PLTU Paiton Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa abu terbang dari PLTU Paiton teRahmirmasuk abu terbang kelas F, karena kandungan oksida silica yang dihasilkan lebih dari 54,90% (62,49), serta jumlah gabungan oksida silica; alumunium; dan besi dari abu terbang  yang dihasilkan lebih dari 70% (85,56%).

No

Parameter

Satuan

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Berat Jenis Kadar Air Hilang Pijar SiO2  Al2O3 Fe2O3 CaO MgO S(SO4)

g/cm3 % Berat % Berat % Berat % Berat % Berat % Berat % Berat % Berat

Hasil Uji Fly Ash PLTU Paiton 1,43 0,20 0,43 62,49 6,36 16,71 5,69 0,79 7,93

Tekan beton yang lebih tinggi dibandingkan beton normal. Penambahan kuat tekan beton bet on dis diseba ebabkan bkan kare karena na abu ter terbang bang mem mempuny punyai ai but butira iran n ya yang ng leb lebih ih halu haluss dar daripad ipadaa sem semen en portland, yang mempunyai sifat hidrolik seperti pozzolon. Dengan sifat pozzolon, maka dapat mengubah kapur bebas [Ca Ca((OH )2 ] sebag sebagai ai mortar udar udaraa menjadi menjadi mortar hidrolik. hidrolik. Karena abu terbang merupakan pozzolan, dimana bahan yang mengandung pozzolan bila dipakai sebagai pengganti semen portaland yang umumnya berkisar antara 20-35% dari beban semen, laju kenaikan kekuatannya lebih lambat daripada beton normal.Pada umur 28 hari kekuatan tekan lebih rendah daripada beton normal, namun setelah 90 hari kekuatannya dapat sedikit lebih tinggi. (Tjokrodimuljo,1996)

Hubungan Kuat Tekan dengan Umur beton Pada Semen dan Semen + Fly ash (Tjokrodimuljo,1996)

Laju kenaikkan kekuatan beton dengan semen biasa (kontrol) dan beton dengan pozzolan abu terbang (Neville,1987 (dalam Suroso(2001))

ariasi komposisi campuran didasarkan di dasarkan pada prinsip beton Abu Terbang V olume olume Tinggi  V ariasi / High Volume Fly Ash (H V FA). FA). Abu terbang yang ditambahkan (dalam satuan berat) pada bata beton berlubang adalah 0; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8 terhadap komposisi 1 Pc : 8 Psr. Parameter yang diteliti dalam Skripsi ini meliputi karakteristik bahan susun bata beton berlubang, yakni pengujian gradasi pasir,, berat janis pasir pasir pasir,, kandungan lumpur pasir, kekekalan butir pasir, pasir, dan gradasi abu terbang; kuat tekan dari mortar penyususn bata beton berlubang; kuat tekan dan nilai serapan air bata beton berl be rlub uban ang g de denga ngan n ba bahan han ika ikatt ta tamba mbahan han ab abu u te terba rbang ng pa pada da va varia riasi si ko komp mpos osis isii ya yang ng te telah lah direncanakan. Pengujian bata beton berlubang dilaksanakan sebanyak tiga kali, yakni pada umur 30 hari, 60 hari, dan 90 hari. Dari hasil penelitian karakteristik bahan susun bata beton berlubang menunjukkan bahwa gradasi pasir Muntilan yang dipakai masuk pada zone 2, yakni Pasir agak kasar, berat jenis rata  rata pasir Munt Mu ntil ilan an se sebe besar sar 2,5 2,566 66,, ka kand ndung ungan an lum lumpur pur ra rata ta  ra rata ta pa pasi sirr Mu Munt ntila ilan n se sebe besa sarr 3, 3,13 13 % < 5%,,kekekalan butir menggunakan Na2SO4 sebesar 6,2 % < 12% dan kekekalan butir menggunakan MgSO4 sebesar 7,19 % < 10%.

Dari hasil penelitian mortar penyusun bata beton berlubang menunjukkan kuat tekan optimum optim um pada variasi variasi komposisi komposisi 1,8 Fa : 1 Pc : 8 Psr yakn yaknii sebesar 116 116 kg/cm2. Dan untuk uji kuat tekan bata beton berlubang menunjukkan bahwa kuat tekan optimum terjadi pada komposisi 1,6 Fa : 1 Pc : 8 Psr , yakni 42,5 42,5 kg/cm2 (mutu A2) pada umur 30 hari; dan 45,4 kg/cm 2 (mutu B1) pada umur 60 hari. Sedangkan bata beton berlubang pada umur 90 hari kuat tekan optimum terjadi pada komposisi 1,8 Fa : 1 Pc : 8 Psr , yakni 52,4 kg/cm2 (mutu B1). Untuk nilai serapan air bata beton berlubang menunjukkan bahwa semakin banyak pasta, maka nilai serapan air menurun. Serapan air terbesar terjadi terjadi pada variasi komposisi 0 Fa : 1 Pc : 8 Psr yakni 13,57 %, dan nilai serapan air terkecil terjadi pada variasi variasi komposisi 1,8 Fa : 1 Pc : 8 Psr yakni 6,67 %.

Penelitian Bata Beton Berlubang dan Pemanfaatan Abu terbang

Dari hasil penelitian Idris dan Lasino (1993), tentang pemanfaatan limbah kapur industri soda sebagai bahan substitusi pada pembuatan bata beton berlubang, paving block, dan genteng beton, menunjukkan bahwa sifat  sifat fisis bata beton berlubang dengan bahan substitusi limbah kapur sangat baik, terlihat dengan dengan kemampuan menahan beban tekan dan daya daya serap terhadap terhadap air yang relatif kecil. Hasil uji tekan dan serapan air bata beton berlubang dari penelitian Idris dan Lasino (1993) dapat dilihat pada Tabel 2.9.

NO

Campuran

Beban Ton

PC

Agregat*)

1 2 3

1

8

1 2 3

1

1 2 3 1 2 3

Kuat Penyerapan Tekan  Air (%) (Kg/cm 2) Masingmasing

Rata-rata

2,70 21,30 19,05

53,2 54,5 48,7

11,7

10

16,30 15,20 16,10

41,7 39,1 41,2

13,4

1

12

1 0 ,8 0 9,60 10,30

27,6 24,7 26,5

13,6

1

14

7 ,8 0 8,00 6,20

20,0 20,5 15,9

15,2

*) merupakan campuran dari 40% limbah kapur dan 60% pasir pasir Idris dan Lasino, 1993) 1993)

at pen penyyerap apan an a r n

ugaa ap ug apaat

gun gu na an se aga aga pa parrame mete terr te ter a ap por porus us an

padatn pad atnya ya sua suatu tu adu adukan, kan, dima dimana na dal dalam am apl aplika ikasin sinya ya dap dapat at mem mempeng pengaru aruhi hi sif sifat at kek kekeda edapan pan dan keawetan bahan terutama untuk bagian konstruksi yang memerlukan kedap air, karena kekedapan merupakan merupaka n fungsi dari kea keawetan wetannya, nya, karena semakin sulit ditembus oleh bahan bahan-bahan -bahan perusak seperti sulfat, chlorida, dan lain sebagainya. Dar arii pe pene neli liti tian an Hi Hida daya yatt (1 (199 993) 3) te tent ntan ang g Pen enel elit itia ian n Mut utu u Be Beto ton n Ab Abu u ter erba bang ng PadaLingkun PadaL ingkungan gan yang Agres Agresif if (Panta (Pantaii dan Laut) dengan variasi variasi penambah penambahan an abu terbang 0%, 10%, 20%, 25%, 30%, dan 40% terhada terhadap p berat semen menunjukkan bahwa : a. Kuat beton abu terbang pada umur muda (kurang dari 28 ha hari ri)) le lebi bih h re rend ndah ah da dari ri pad padaa kua kuatt te teka kan n be beton ton normal. b. Kub Kubus us bet beton on ya yang ng dis disimpa impan n di lab labora orator torium ium baik beton

norm rmaal

maupun

beton

abu

terbang

menunujukkan penambahan kekuatan tekan sampai dengan umur 3 tahun, dan setelah itu kekuatannya konstan. Sedangkan untuk beton yang disimpan di tepi pantai dan yang direndam di laut, kuat tekan pada umur 3 tahun lebih rendah daripada sebelumnya. Hal ini kemungkinan disebabkan karena proses perusakan oleh ol eh li ling ngkun kungan gan (ai (airr la laut ut da dan n pan pantai tai)) le lebi bih h kua kuatt daripada

daya

tahan

betonnya

yang

tid idaak

direncanakan dahulu untuk lingkungan yang agresif.

Kuat Tekan Rata-Rata Rata-Rata K. 175 (Kg/cm (Kg/cm2)

Kondisi Penyimpanan

Fly Ash (%)

28 Hari

90 Hari

180 Hari

1 Tahun

3 Tahun

L aboratorium

0 1 20 25 30 40

291 246 223 205 189 162

341 339 422 384 347 362

367 463 455 441 436 430

383 477 475 446 441 475

384 480 477 446 443 457

Pantai

0 10 20 25 30 40

291 246 223 205 189 162

359 341 275 282 264 233

382 368 353 473 389 379

456 472 460 469 415 403

403 430 404 402 345 405

Laut

0 10 20 25 30 40

291 246 223 205 189 162

323 269 287 292 287 211

437 401 405 386 378 347

447 493 496 447 390 386

386 391 352 336 326 377

Dari Da ri pene penelit litian ian Suh Suhud ud (199 (1998) 8) ten tentang tang bet beton on mutu tin tinggi, ggi, men menunjuk unjukkan kan bah bahwa wa abu terbang berperan sebagai pengisi ruang kosong (rongga) diantara butiran  butiran semen dan secara kimiawi akan memberikan sifat hidrolik pada kapur bebas [ Ca(OH)2 ] yang dihasilkan pada saat  proses hidrasi semen, dimana mortar hidrolik ini kan lebih kuat daripada daripada mortar udara (kapur bebas bebas + air); maka abu terbang seharusnya tidak hanya menambah kekedapan dan kemudahan pangerjaan, tetapi juga dapat menambah menambah kekuatan beton.  Abu terbang memiliki butiran yang lebih halus daripada butiran semen dan mempunyai sifat sif at hid hidrol rolik ik sepe seperti rti poz pozzolo zolon. n. Den Dengan gan sifa sifatt poz pozzolo zolon, n, mak makaa da dapat pat meng menguba ubah h kapu kapurr beb bebas as [ Ca(OH)2] Ca( OH)2] sebagai mort mortar ar udara menjadi mort mortar ar hidr hidrolik. olik. Abu terbang diharapkan tidak sekedar menam me nambah bah ke kekeda kedapan pan bet beton, on, tet tetapi api juga dapa dapatt men menamb ambah ah kek kekuat uatann annya ya.. Pemik emikira iran n ini san sangat gat beralasan, karena secara mekanik abu terbang ini akan mengisi ruang kosong (rongga) diantara butiran  butiran semen dan secara kimiawi akan memberikan sifat hidrolik pada kapur bebas yang dihasilkan dari hidrasi, dimana mortar hidrolik ini akan lebih kuat daripada mortar udara (kapur bebas + air). Pembentukan kapur bebas dari semen tidak dapat dihindari, karena bahan dasar semen sendiri mengandung batu kapur kapur..  Adapun peran abu terbang adalah sebagai pengisi ruang kosong diantara butiran semen dan memberikan sifat hidrolik pada kapur bebas yang dihasilkan pada saat hidrasi.( Suhud.,1993) C2S, nH2O C3S