4. hasil dan analisis 4.1 analisa material 4.1.1 pengujian x … · adalah menambah kelecakan pada...

19 Universitas Kristen Petra

4. HASIL DAN ANALISIS

4.1 Analisa Material

Material fly ash yang didapat perlu dianalisa untuk mengetahui karakteristik

dari material tersebut. Untuk kedua jenis fly ash yaitu fly ash Ngoro dan fly ash

Suralaya dilakukan pengujian X-Ray Fluorescence (XRF), konsistensi normal, X-

Ray Diffraction (XRD) dan Scanning Electronic Microscopy.

4.1.1 Pengujian X-Ray Flourescence (XRF)

Uji XRF dilakukan sesuai dengan ASTM D4326-1 untuk mengetahui

kandungan senyawa yang ada pada fly ash. Pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2

diperlihatkan hasil pengujian XRF.

Tabel 4.1 Kandungan Senyawa Fly Ash Ngoro

Parameter Test Result

(%wt)

SiO2 48.94

Al2O3 35.11

Fe2O3 5.99

TiO2 1.93

CaO 2.2

MgO 1.34

K2O 0.95

Na2O 0.4

SO3 0.15

MnO2 0.07

P2O5 0.14

LOI 2.5

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 90.04

http://dewey.petra.ac.id/dgt_directory.php?display=classification

http://digilib.petra.ac.id/help.html

www.petra.ac.id


Tabel 4.2 Kandungan Senyawa Fly Ash Suralaya

Parameter Test Result (%wt)

SiO2 45.74

Al2O3 25.04

Fe2O3 9.32

TiO2 0.91

CaO 7.77

MgO 4.09

K2O 1.12

Na2O 1.81

SO3 0.67

MnO2 0.14

P2O5 0.27

LOI 2.78

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 80.10

Dari tabel tersebut terlihat bahwa kedua fly ash memiliki nilai CaO di

bawah 10 persen dan jumlah SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 yang berada di atas 70

persen yang berarti menurut standar SNI 2460:2014 fly ash Ngoro dan Suralaya

merupakan fly ash tipe F.

4.1.2 Pengujian X-Ray Diffraction

Uji XRD merupakan uji yang dilakukan untuk mengkarakterisasi struktur

kristal dan ukuran kristal dari suatu bahan padat. Semua bahan yang mengandung

kristal tertentu ketika dianalisa menggunakan XRD akan memunculkan puncak-

puncak yang spesifik. Gambar 4.1 merupakan hasil XRD dari fly ash Ngoro dan

Suralaya.


Position [°2Theta] (Copper (Cu))

10 20 30 40 50 60

Counts

0

200

400

600

800

XRD

(a)

(b)

Gambar 4.1 Hasil XRD (a) Fly Ash Ngoro (b) Fly Ash Suralaya

Dari hasil XRD yang didapat, terlihat bahwa fly ash Ngoro lebih reaktif

daripada fly ash Suralaya dimana hal ini ditunjukkan dengan banyaknya puncak

pada fly ash Suralaya. Puncak tersebut mengindentifikasikan bahwa banyaknya

kristal yang terdapat pada fly ash tersebut, dimana semakin banyak bentuk kristal

maka fly ash tersebut makin tidak reaktif.

4.2 Percobaan Awal

Pengujian Konsistensi Normal dilakukan untuk mengevaluasi kebutuhan

air dasar dari fly ash. Uji konsistensi normal dilakukan mengganti semen setiap


0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 20 40 60 80 100

w/c

m

% Fly Ash

Fly Ash Ngoro 1

Fly Ash Ngoro 2

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 20 40 60 80 100

w/c

m

% Fly Ash

kenaikan 20% dari 0% hingga 100% dan mengevaluasi banyaknya air yang

dibutuhkan. Tabel 4.3 serta Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 menunjukkan

kebutuhan air yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi konsistensi normal.

Tabel 4.3 Hasil Tes Konsistensi Normal

% Fly Ash w/cm

FA Ngoro FA Suralaya FA Ngoro 2

0 0.30 0.30 0.30

20 0.44 0.28 0.37

40 0.53 0.27 0.46

60 0.65 0.25 0.52

80 0.72 0.23 0.68

100 0.77 0.20 0.71

Gambar 4.2 Kebutuhan Air Fly Ash Ngoro 1 dan 2

Gambar 4.3 Kebutuhan Air Fly Ash Suralaya


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% fly ash

7 hari

28 hari

Dari hasil tes konsistensi normal yang dilakukan, kedua fly ash ini

memiliki kebutuhan air yang berbeda. Pada umumnnya sifat dasar dari fly ash

adalah menambah kelecakan pada adukan beton (Sebayang, 2010). Namun hasil

yang didapat dari fly ash Ngoro justru berbanding terbalik, semakin meningkatnya

penggunaan fly ash pada pasta malah menyebabkan terjadinya peningkatan

misalnya pada fly ash Ngoro 1 w/cm dari 0.3 pada campuran tanpa fly ash

menjadi 0.77 saat semen digantikan 100% oleh fly ash. Fly ash Ngoro 2 memiliki

sifat yang serupa, namun air yang diserap lebih sedikit apabila dibandingkan

dengan yang terjadi pada Ngoro 1. Kebutuhan air yang makin banyak terjadi

karena kelecakan dari adukan berkurang dengan penambahan fly ash. Sedangkan

untuk fly ash Suralaya menambah kelecakan dari adukan terbukti dari semakin

turunnya w/cm dari 0.3 menjadi 0.2.Selain itu dilakukan pembuatan pasta dengan

w/cm 0.4 dan penggantian semen oleh fly ash Ngoro 1 dari 10% hingga 30%.

(Tabel 4.4 dan Gambar 4.4)

Tabel 4.4 Hasil Tes Kuat Tekan dan Diameter Flow Pasta

Gambar 4.4 Tes Kuat Tekan Pasta Fly Ash

Kode w/cm Diameter

Flow (cm)

Kuat Tekan (MPa)

7 hari 28 hari

S100

0.4

18 28.5 38

FA10 16 34 42.53

FA20 13 34.4 39.07

FA30 12 33.7 39.6


S100 adalah kontrol dimana notasi S merupakan semen dengan komposisi

100%. FA adalah fly ash dan notasi n merupakan Ngoro serta angka 10, 20, dan

30 merupakan persentasi fly ash yang digunakan. Semuanya menggunakan w/cm

yang sama yaitu 0.4. Penambahan komposisi fly ash dengan w/cm yang tidak

dirubah malah mengurangi besar diameter flow.Diameter flow terus mengecil

hingga 12cm yang berarti workability nya hampir tidak bisa dikerjakan. Apabila

penelitian dilakukan pada mortar tentunya akan membutuhan w/cm yang lebih

tinggi dari 0.4 agar dapat dikerjakan.

Selanjutnya pada hasil tes konsistensi normal pada tabel 4.3 untuk

campuran pasta fly ash Ngoro 1 dan 2dengan penggantian 0% hingga 40%

membutuhkan air dengan ratio antara 0.3 hingga 0.53. Oleh karena itu pada mix

design w/cm dikunci hanya dengan 3 variasi yaitu 0.45, 0.4, dan 0.35 namun

dibantu dengan superplasticizer untuk menambah kelecakan pada campuran.

Setelah dilakukan tes kuat tekan pada umur beton 7 hari untuk fly ash Ngoro,

diambil nilai w/cm yang memiliki hasil tes kuat tekan paling tinggi sebagai w/cm

pada fly ash Suralaya sebagai pembanding. w/cm dengan nilai kuat tekan paling

tinggi yaitu 0.35 (Tabel 4.5 dan Gambar 4.4).

4.3 Analisa Pemakaian Superplasticizer

Superplasticizer diberikan secara perlahan dan dihentikan apabila campuran

sudah workable yaitu memiliki nilai diameter flow di atas 12cm namun dengan

batas penggunaan maksimum sebanyak 2% (Tabel 4.5)

Tabel 4.5 Penggunaan Superplasticizer pada Fly Ash Ngoro dan Suralaya Jenis

FA FA Ngoro 1

FA

Suralaya FA Ngoro 2

w/cm 0.45 0.4 0.35 0.35 0.35

% FA SP

(%)

Diam

eter

(cm)

SP

(%)

Diam

eter

(cm)

SP

(%)

Diam

eter

(cm)

SP

(%)

Diam

eter

(cm)

SP

(%)

Diam

eter

(cm)

0 0 17 0 16 0.2 16 0.2 16 0.2 16

10 0 14 0 13 0.47 16 0 15 0.16 15

20 0 13 0.3 13 0.84 13 0 16 0.33 15

30 0.2 13 0.7 13 1.83 14 0 16 0.56 15

40 0.3 13 1.8 16 2 10* 0 16 1.4 18

*tidak memenuhi syarat diameter flow table te


Pemakaian superplasticizer dari fly ash Ngoro sebanding dengan hasil

konsistensi normal yaitu semakin meningkat sejalan dengan meningkatnya

persentase fly ash yang digunakan, untuk mendapatkan campuran yang workable.

Dari analisa yang dilakukan, pada mix design menggunakan fly ash Ngoro, makin

bertambahnya penggantian semen oleh fly ash memerlukan superplasticizer yang

makin banyak. Hasil yang tidak memenuhi syarat diameter flow table test terjadi

pada campuran dengan penggantian semen sebanyak 40% yang menggunakan

superplasticizer hingga maksimal yaitu sebanyak 2% namun hanya menghasilkan

diameter sebesar 10 cm dan campuran masih bersifat tidak homogen sehingga

sangat sulit untuk dikerjakan. Saat kering bentuk mortar tersebut tidak menyatu

dan berlubang sehingga tidak memiliki kuat tekan. Untuk campuran

menggunakan fly ash Ngoro 2 tetap menggunakan superplasticizer, namun tidak

sebanyak pengunaan pada campuran fly ash Ngoro 1. Pada campuran dengan

penggantian semen sebanyak 40%, masih bisa dikerjakan dan campuran

homogen. Sedangkan untuk mortar yang menggunakan fly ash Suralaya, tanpa

menggunakan superplasticizer sudah memiliki nilai diameter flow di atas 15cm

yang berarti sudah workable. Superplasticizer pada mortar kontrol atau mortar

dengan semen 100 % hanya digunakan pada w/cm 0.35 yaitu sebanyak 0.2%.

Setelah penambahan fly ash campuran mortar sudah homogen dan tidak perlu

penambahan superplasticizer. Gambar 4.5 hingga Gambar 4.8 menunjukkan

kondisi kubus mortar setelah mengeras dan dikeluarkan dari cetakan.

Gambar 4.5 Mortar Fly Ash Ngoro w/cm 0.45

S100

FAn40

FAn10 FAn40 FAn20 FAn30




Gambar 4.8 Mortar Fly Ash Suralaya w/cm 0.35

Gambar 4.9 Mortar Fly Ash Ngoro 2 w/cm 0.35

Menurut Paramitha, Meok, & Hardjito (2017) semakin banyak fly ash yang

digunakan maka semakin sedikit superplasticizer yang dibutuhkan oleh mortar

yang menggunakan fly ash. Karena bentuk partikel yang bulat, fly ash dapat

menjadi pelumas pergerakan adonan pasta (ball-bearing effect). Hal ini berlaku

untuk fly ash Suralaya yang terbukti dengan penambahan fly ash memembuat

S100 FAn10 FAn40 FAn20 FAn30

S100 FAs10 FAs40 FAs20 FAs30

S100 FAn10 FAn40 FAn20 FAn30

S100 N10 N40 N20 N30


adukan makin encer dan tidak lagi membutuhkan superplasticizer. Sedangkan

untuk fly ash Ngoro terjadi sebaliknya. Untuk mengetahui penyebab dari

penyerapan air yang terjadi pada fly ash Ngoro dilakukan foto Scanning Electron

Microscopy untuk mengetahui bentuk partikel dari kedua fly ash tersebut.

Gambar 4.5

(a) (b)

Gambar 4.10 Scanning Electronic Microscopy (a) Fly Ash Ngoro (b) Fly

Ash Suralaya

Bentuk partikel dari fly ash Suralaya adalah bulat sehingga bisa menjadi

pelumas pergerakan pasta, namun sebaliknya bentuk yang ada pada fly ash Ngoro

tidak bulat sehingga hal ini lah yang membuat fly ash Ngoro malah menyerap air

untuk mengisi pori-pori dari partikelnya.

4.4 Analisa Umur Mortar dan w/cm terhadap Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan dilakukan saat mortar berumur 7, 28, dan 56 hari.

Sampel mortar dikeluarkan dari bak curing sehari sebelum tes dilakukan. Jumlah

sampel yang di test untuk perharinya yaitu sebanyak 3 spesimen yang kemudian

diambil rata-rata kuat tekannya. Berikut merupakan hasil dari kuat tekan yang

dihasilkan.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% Fly Ash

7 hari 28 hari 56 hari

Gambar 4.11 Hasil Tes Kuat Tekan Mortar Fly Ash Ngoro 1 w/cm 0.45



0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% Fly Ash


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% Fly Ash


SPECIMENT FAILED


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% Fly Ash


Gambar 4.14 Hasil Tes Kuat Tekan Mortar Fly Ash Suralaya w/cm 0.35


Peningkatan kuat tekan bergantung dari volume semen yang digantikan,

umur dari mortar, dan tipe dari fly ash. Kuat tekan yang tinggi pada usia awal

umur beton biasanya terjadi pada fly ash tipe C. Sedangkan kuat tekan tinggi yang

didapat dengan setelah jangka panjang biasanya terjadi pada penggunaan fly ash

tipe F karena sifat pozzolanic yang bekerja agak lambat. Kuat tekan jangka

panjang biasanya memiliki hasil yang optimal saat umur 56 hari. (Madhavi et al.,

2014)

Dari Gambar 4.11 hingga Gambar 4.14 terlihat bahwa makin bertambahnya

umur dari mortar menimbulkan naiknya kuat tekan dari mortar tersebut. Rata-rata

dari hasil yang didapat, kuat tekan mortar fly ash Ngoro terus mengalami

peningkatan hingga 56 hari. Apabila dibandingingkan dengan kuat tekan yang

didapat pada saat 7 hari, didapati hasil yang berbeda dari sifat fly ash tipe F yaitu

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

Ku

at T

ekan

(M

Pa)

% Fly Ash



pada mortar fly ash Ngoro memiliki peningkatan sejak 7 hari apabila

dibandingkan dengan mortar kontrol semen 100%, padahal biasanya peningkatan

baru terjadi mulai 28 hari.

Sedangkan pada mortar fly ash Suralaya saat berusia 7 hari, mortar tersebut

memiliki kekuatan yang sedikit lebih tingi ataupun lebih rendah apabila

dibandingkan dengan mortar kontrol, namun saat umur 28 hari dan 56 hari

mengalami peningkatan yang drastis.

Dari hasil yang didapat, makin kecil nilai w/cm yang digunakan

menyebabkan nilai kuat tekan yang makin tinggi. Hal ini terlihat dari hasil kuat

tekan mortar dengan w/cm 0.35 yang rata-rata memiliki nilai kuat tekan paling

tinggi pada grafik apabila dibandingkan w/cm 0.4 dan 0.45. Hal ini berkaitan

dengan kepadatan dari campuran mortar, dimana semakin kecil w/cm yang

digunakan membuat mortar makin padat dan memiliki kuat tekan yang tinggi.

Tabel 4.6 Strength Activity Index

Jenis FA umur

(hari)

% FA

10 20 30 40

Strength Activity Index (%)

NGORO 1

w/cm 0.45

7 126.36 126.07 121.20 111.17

28 116.11 96.64 99.55 104.03

56 110.06 111.83 106.51 81.85

NGORO 1

w/cm 0.40

7 100.51 127.85 134.43 126.58

28 105.05 114.55 110.71 123.84

56 82.80 92.20 103.01 99.47

NGORO

w/cm 0.35

7 135.62 143.84 167.40 SPECIMENT

FAILED

28 127.48 115.64 147.15

56 124.11 115.28 117.49

SURALAYA

w/cm 0.35

7 106.30 96.44 88.77 93.42

28 100.00 108.25 92.81 116.70

56 63.33 83.53 90.83 100.51

NGORO 2

w/cm 0.35

7 103.01 115.34 114.79 118.63

28 NOT TESTED YET

56


Tabel 4.6 menunjukkan nilai strength activity index dari penggunaan fly ash

Ngoro dan Suralaya. Strength Activity Index menunjukkan perbandingan antara

kekuatan mortar yang mengandung fly ash dan mortar kontrol yang terbuat dari

semen 100%. Dari tabel tersebut dapat terbaca bahwa penggunaan fly ash Ngoro

memiliki pengaruh terhadap kuat tekan mortar, dimana nilai index di atas 100%

yang berarti kuat tekan mortar meningkat dari mortar kontrol meskipun sifatnya

yang menyerap air. Sedangkan untuk fly ash Suralaya memiliki rata-rata nilai

index dibawah 100% yang berarti kuat tekan tidak meningkat.

Dari hasil kuat tertinggi yang ada pada mortar fly ash Ngoro 1 dan fly ash

Suralaya diambil sampel nya untuk kemudian dilakukan foto SEM untuk

mengetahui perbedaan dari campuran setelah berbentuk mortar.

(a) (b)

Gambar 4.16 Hasil Foto SEM (a) FAn30 w/cm 0.35 dan (b) FAs40 w/cm

0.35

Dari hasil yang ada pada foto SEM tersebut terlihat bahwa mortar fly ash Ngoro

memiliki campuran yang lebih menyatu karena air masuk kedalam pori-pori fly

ash sehingga terikat dengan merata, sedangkan pada mortar fly ash Suralaya

masih ada bentuk partikel yang bulat dan tidak tercampur.

4. hasil dan analisis 4.1 analisa material 4.1.1 pengujian x … · adalah menambah kelecakan pada...

Documents