JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya (2023) Vol. 10 (2): 98 - 111 DOI: 10.24252/jft.v10i2.40262

## JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya
p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft

## Pengaruh  Penambahan  Semen  Portland  Terhadap  Sifat  Mekanik Geopolimer Berbasisi Fly Ash
Nurfajriani Muin 1 , Subaer 2 , dan Nurhayati 3
1 Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Makassar 2 Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Makassar 3 Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Makassar Email: nurfajrianimuin@gmail.com *Corresponding Author

## Abstrak
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen murni yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan  semen  portland  terhadap  sifat  mekanik  dari  geopolimer  berbasis fly  ash .  Komposit disintesis  dengan  menggunakan  bahan  dasar fly  ash ,  semen  portland,  dan  aktivasi  alkali.  Sampel dibuat 4 komposisi dengan variasi penambahan semen portland sebesar 0%, 20%, 40%, dan 60%, serta dirawat ( curing ) pada suhu 70°C selama 2 jam, kemudian disimpan pada ruang terbuka selama 28  hari.  Pengujian  struktur  kristal  sampel  dilakukan  menggunakan  XRD  ( X-Ray  Diffraction ). Pengujian  untuk  melihat  gugus  fungsi  sampel  menggunakan  FTIR  ( Fourier  Transform  Infrared ). Pengujian  massa  jenis  dan  porositas  menggunakan  konsep  hukum  Archimedes.  Sedangkan  sifat mekanik sampel diuji melalui kuat tekan dan kuat lentur. Hasil pengujian struktur kristal menunjukan bahwa diperoleh puncak kristal quartz (SiO 2 ), serta fase lain yang terbentuk yakni Calsium Oxide , Calcium  Aluminum  Silicate , Sodium  Aluminum  Silicate , Iron  Oxide , Calcium  Peroxide ,  dan Aluminum  Iron  Oxide .  Gugus  fungsi  komposit  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa  puncak  pada bilangan gelombang (cm -1 ) untuk setiap spektrum variasi penambahan tidak terjadi pergeseran pita serapan  yang  signifikan.  Nilai  hasil  pengujian  massa  jenis,  porositas,  dan  sifat  mekanik  sampel menunjukkan penurunan seiring dengan penambahan semen portland. Formulasi yang paling optimal adalah  geopolimer  tanpa  penambahan  semen  portland  (G-PCC  0%)  yaitu  dengan  nilai  kuat  tekan yang paling tinggi dan nilai kuat lentur yang tidak terlalu rendah.
Kata kunci: Fly Ash , Geopolimer, dan Semen Portland PCC.

## Abstract
This research is a pure experimental study which aims to determine the effect of adding Portland cement on the mechanical properties of fly ash-based geopolymer. The composite was synthesized using fly ash, portland cement, and alkali activation as basic ingredients. Samples were made of 4 compositions  with  variations  in  the  addition  of  Portland  cement  of  0%,  20%,  40%  and  60%,  and cured at a temperature of 70°C for 2 hours, then stored in an open space for 28 days. Testing of the sample crystal structure was carried out using XRD (X-Ray Diffraction). Testing to see the sample's functional  groups  uses  FTIR  (Fourier  Transform  Infrared).  Density  and  porosity  testing  uses  the concept  of  Archimedes'  law.  Meanwhile,  the  mechanical  properties  of  the  samples  were  tested through compressive strength and flexural strength. The results of crystal structure testing showed that  a  quartz  (SiO 2 )  crystal  peak  was  obtained,  as  well  as  other  phases  formed,  namely  Calcium
Nurfajriani et al. / JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya (2023) Vol. 10 (2): 98 - 111
Oxide, Calcium Aluminum Silicate, Sodium Aluminum Silicate, Iron Oxide, Calcium Peroxide, and Aluminum  Iron  Oxide.  The  composite  functional  groups  obtained  show  that  the  peak  at  the  wave number (cm -1 ) for each additional variation spectrum does not experience a significant shift in the absorption  band.  The  test  results  for  density,  porosity  and  mechanical  properties  of  the  samples showed a decrease with the addition of portland cement. The most optimal formulation is geopolymer without the addition of portland cement (G-PCC 0%) with the highest compressive strength value and flexural strength value that is not too low.
Keywords: Fly Ash, Geopolymer, Portland Cement PCC.

## 1. PENDAHULUAN
Industri  beton  sebagai  bahan  dasar  pembangunan  berkelanjutan  di  Indonesia  kian meningkat pesat beberapa tahun terakhir. Berdasarkan data Asosiasi Semen Indonesia (ASI) permintaan semen domestik meningkat 7,6% secara tahunan, pada tahun 2017 menjadi 66,35 juta  ton  dan  akan  terus  meningkat  dari  tahun  ke  tahun  dengan  meningkatnya  kebutuhan sarana dan pra-sarana [1]. Akan tetapi industri beton dengan menggunakan semen portland secara  global  memberikan  5%-8%  karbon  dioksida  (CO 2 )  yang  merupakan  penyumbang utama emisi gas terhadap pemanasan global yakni sebesar 65% yang berasal dari penggunaan energi  dan  proses  kalsinasi  [1].  Setiap  produksi  1  ton  semen  portland  akan  menghasilkan sekitar 0,8 ton CO 2 yang dilepas ke udara dan mencemari lingkungan [2].
Salah satu upaya meminimalisir pemanasan global, dibutuhkan pengganti bahan baku beton  yang lebih  ramah  lingkungan dan dapat  diproduksi  secara berkelanjutan. Salah satu material yang memiliki kualifikasi tersebut adalah bahan pengikat anorganik seperti alumina- silikat polymer atau  geopolimer.  Geopolimer  adalah  material  atau  bahan  yang  berupa anorganik dan diperoleh dari hasil sintesa melalui proses polimerisasi [3]. Material tersebut dapat berupa bahan sampingan atau limbah industri seperti fly ash .
Beton  geopolimer  merupakan  solusi  alternatif  untuk  menggantikan  beton  semen portland, karena memiliki sifat-sifat fisik, mekanik, dan tahan lama yang lebih baik untuk semua  kondisi  lingkungan  ekstrim  yaitu  serangan  asam,  kondisi  air  laut,  serangan  sulfat, karbonasi  beton,  penetrasi  klorida,  reaksi  agregat  alkali,  dan  suhu  tinggi,  dibandingkan dengan  beton  konvensional  semen  portland  [4].  Geopolimer  dicampur  pada  suhu  rendah yakni  <100 0 C  dan  mengeras  dengan  cepat  selama  proses  polimerisasi  yang  memiliki kekuatan tekan ( compressive strength ) lebih baik dari kekuatan tekan dari  semen  portland [5].
Abu terbang ( fly ash ) adalah salah satu material hasil sampingan industri yang paling potensial  digunakan  dalam  pembuatan  bahan  pengikat  geopolimer  [3].  Pada  tahun  2021, pemerintah memperkirakan terdapat 17 juta ton fly ash dan bottom ash (FABA), sedangkan pada tahun 2050 ke depan diperkirakan akan mencapai 49 juta ton, yang diperoleh dari PLTU di  seluruh  Indonesia  [6].  Limbah  material fly  ash tersedia  sangat  banyak  akan  tetapi penggunaannya  masih  terbatas.  Jika  tidak  dimanfaatkan fly  ash ini  dapat  mengganggu pernapasan karena fly ash ini mudah terbang terbawa angin. Rozi  dkk.  [3]  menjelaskan  bahwa fly  ash jika  dibuang  secara  terbuka  dapat mengakibatkan pencemaran pada air, tanah, dan udara karena mengandung elemen beracun
seperti arsenik, vanadium, antimony, boron, dan chromium meskipun kandungannya hanya sedikit. Maka dari itu salah satu upaya agar fly ash tidak terkontaminasi dengan lingkungan dan  makhluk  hidup  sekitar  adalah  dengan  memanfaatkannya  sebagai  bahan  pengganti sebagian semen portland. Maka dari itu salah satu upaya agar fly ash tidak terkontaminasi dengan  lingkungan  dan  makhluk  hidup  sekitar  adalah  dengan  memanfaatkannya  sebagai bahan pengganti sebagian semen portland.
Salah  satu  kekurangan  dari  geopolimer  adalah  kelenturannya  yang  rendah,  yakni memiliki  perbandingan  kuat  lentur  dan  kuat  tekan  yang  sangat  jauh  yaitu  1:9.  Berbeda dengan semen portland yang memiliki perbandingan kuat lentur dan kuat tekan yakni 1:3. Kandungan Ca dari semen portland relatif lebih lentur dibanding natrium dari geopolimer fly ash [7]. Sehingga diharapkan dengan penambahan semen portland pada gopolimer berbasis fly  ash ini  dapat  meningkatkan  sifat  mekanik  (kuat  tekan  dan  kuat  lentur)  yaitu  dengan memiliki  nilai  perbandingan  kuat  tekan  dan  kuat  lentur  yang  semakin  kecil.  Penambahan semen  portland  pada  penelitian  berperan  untuk  menghasilkan  geopolimer  kalsium poly(sialate-siloxo) sehingga diharapkan geopolimer yang dihasilkan memiliki sifat mekanik yang lebih baik .

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  eksperimen  murni  yang  mengarah  pada  proses sintesis  dan  karakterisasi  geopolimer  berbasis fly  ash dengan  variasi  penambahan  semen portland untuk mengetahui pengaruh penambahan terhadap sifat mekanik geopolimer. Bahan dasar yang digunakan adalah fly ash dan semen portland. Fly ash yang digunakan berasal dari  PT.  Bosowa  Energi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)  Jeneponto  dan  semen portland yang digunakan adalah semen Tonasa PCC ( Portland Composite Cement ). Fly ash dan  semen  portland  terlebih  dahulu  diuji X-Ray  Fluorescence (XRF)  untuk  mengetahui komposisi kimia dan konsentrasi unsur yang terkandung dalam kedua bahan dasar tersebut.
Proses  pembuatan  geopolimer  diawali  dengan  membuat  larutan  alkali  sebagai aktivator  terlebih  dahulu.  Berikutnya  menimbang  Natrium  Silikat  (Na 2 O.3SiO 2 ),  Natrium Hidroksida  (NaOH),  dan  aquades  (H 2 O)  menggunakan  neraca  digital  sesuai  komposisi. Selanjutnya  mencampur  H 2 O  dan  NaOH  terlebih  dahulu,  kemudian  didinginkan.  Setelah suhu  larutan  <30 o C  ditambahkan  natrium  silikat  (Na 2 O.3SiO 2 )  dan  diaduk  hingga  larutan homogen. Larutan alkali kemudian didinginkan hingga suhu larutan mencapai kurang lebih <70 °𝐶 . Larutan alkali didiamkan selama semalaman agar larutan alkali yang akan digunakan benar-benar dingin.
Tahap berikutnya yaitu sintesis pasta geopolimer, diawali dengan menimbang fly ash sesuai  komposisi.  Kemudian  mencampurkan  larutan  alkali  pada  bahan  dasar  dan  diaduk hingga diperoleh campuran pasta yang homogen. Selanjutnya menimbang semen portland dengan  memvariasikan  massa  semen  portland  (0%,  20%,  40%,  dan  60%  relatif  terhadap massa fly ash ). Berikutnya mencampur semen portland dengan aquades sebanyak 30% dari massa variasi penambahan semen portland yang digunakan, kemudian diaduk sampai merata. Setelah  itu  dicampurkan  kedalam  pasta  geopolimer  dan  diaduk  hingga  homogen.  Pasta geopolimer  selanjutnya  dicetak  pada  cetakan  yang  sesuai.  Sampel  yang  sudah  dicetak  di-
curing dalam keadaan tertutup pada oven dengan suhu rendah pada temperatur 70 ° C selama 2  jam.  Sampel  yang  telah  di- curing setelah  berusia  1  hari  dari  cetakan.  Akhirnya  sampel disimpan pada suhu ruang selama 28 hari hingga mencapai ikatan polimerisasi yang lebih lengkap dan sampel siap dikarakterisasi.
Ada beberapa karakterisasi yang diidentifikasi pada penelitian ini yakni massa jenis dan porositas menggunakan konsep hukum Archimedes. Karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD)  untuk  menentukan  fase  dan  struktur  kristal  suatu  bahan  kristal. Karakterisasi  dengan  menggunakan  spektroskopi Forier  Transform  Infra  Red  ( FTIR) dilakukan  untuk  mengidentifikasi  gugus  fungsi  struktur  molekul  senyawa  pada  sampel komposit geopolimer-semen portland. Karakterisasi FTIR dilakukan dengan cara meletakkan sampel  geopolimer  diantara beam  splitter dan  detektor.  Data  yang  dihasilkan  berupa intensitas  serapan  (%T)  dan  bilangan  gelombang  (cm -1 ).  Sifat  mekanik  dari  sampel geopolimer dapat diidentifikasi dengan melakukan uji kuat tekan dan uji kuat lentur dengan menggunakan  alat Compression  Testing  Machine (CTM)  dan Universal  Testing  Machine (UTM). Pengujian sifat mekanik dilakukan untuk mengetahui kemampuan sampel komposit geopolimer-semen  portland  dalam  menahan  beban  yang  diberikan  hingga  mengalami kerusakan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3. 1  Pengukuran Massa Jenis dan Porositas
Pengujian  massa  jenis  dan  porositas  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh penambahan  semen  portland  terhadap  nilai  massa  jenis  dan  porositas  geopolimer. Berdasarkan variasi penambahan semen portland 0%, 20%, 40%, dan 60%  diperoleh nilai massa jenis yang semakin menurun seiring dengan penambahan semen portland yakni 2.092 gr/cm 3 , 2.068 gr/cm 3 , 2.033 gr/cm 3 , dan 2.018 gr/cm 3 .
Gambar 1. Grafik Hubungan antara Variasi Penambahan Semen Portland terhadap Massa Jenis Rata-rata dan Porositas Rata-rata Sampel
Gambar  1.  menunjukkan  nilai  massa  jenis  dan  porositas  yang  sesuai  dengan  teori. Massa jenis fly ash lebih besar dibandingkan massa jenis dari semen portland. Sehingga jika fly ash dicampurkan dengan semen portland, semakin banyak variasi semen portland yang ditambahkan  maka  kontribusi  massa  jenis  semen  portland  yang  lemah  akan  menunjukkan nilai massa jenis yang menurun pada sampel geopolimer-semen portland.
Nilai  porositas  sampel  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini  juga  semakin  menurun seiring  dengan  penambahan  semen  portland  yakni  12.587  %,  12.504  %,  12.348  %,  dan 11.997  %.  Semakin  rendahnya  nilai  porositas  sampel  untuk  setiap  penambahan  semen portland yang lebih banyak adalah karena semen portand yang digunakan dalam penelitian ini memiliki ukuran yang sangat kecil (lolos saringan 100 mesh) yang memiliki kemampuan mengisi  ruang–ruang  yang  kosong  pada  campuran  sehingga  pori–pori  geopolimer  dapat diperkecil.  Hal  ini  tentu  saja  bersesuain  dengan  hasil  penelitian  Karimah  dan  Prasojo  [8] bahwa adanya penggunaan semen dapat mengurangi nilai porositas pada beton. Beton akan menjadi kedap air, karena penyerapan air tergantung pada pori-agregat pengisinya.

## 3. 2  Struktur Material Geopolimer Berbasis Fly Ash

## a. Karakterisasi Struktur Kristal
Struktur  kristal  dan  analisis  fasa  suatu  sampel  dapat  diketahui  dengan  melakukan karakterisasi X-Ray  Difraction (XRD).  Fase  kristal  ditandai  dengan  adanya  puncak  yang tajam, sedangkan fase amorf ditandai dengan gundukan/ hump dengan intesitas yang rendah. Berikut  Gambar  2. menunjukkan  difraktogram  geopolimer  dengan  variasi  penambahan semen portland.
G-PCC 0 G-PCC 20 G-PCC 40 G-PCC 60 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Massa Jenis (gr/cm 3 ) Porositas (%) Variasi Penambahan Semen Portland (%) Mas sa Je nis (gr/cm 3 ) 12.587 12.504 12.348 11.997 2.092 2.068 2.033 2.018 11.9 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 Porositas (%) JFT | 102
Gambar 2. Difraktogram Geopolimer dengan Variasi Semen Portland
Terdapat  perbedaan  yang  tidak  signifikan  antara  sampel  tanpa  penambahan  semen portland  dan  sampel  dengan  variasi  penambahan  semen  portland.  Berdasarkan  hasil karakterisasi  menggunakan X-Ray  Diffraction (XRD)  sampel  komposit  geopolimer-semen portland, pada Gambar 2. diperoleh pola-pola difraksi berupa fase kristal dan beberapa fase amorf.  Pada  sampel  geopolimer  murni  tanpa  penambahan  semen  portland  (G-PCC  0%) diperoleh puncak kristal SiO 2 ( quartz ) sebanyak 51.5 wt% dengan sudut 2θ = 26.525°. Fase lain yang terbentuk yaitu CaO ( lime ) sebanyak 6.9 wt%, Ca 3 Al 2 Si 3 O 2 ( grossular ) sebanyak 14.9 wt%, Na 7.52 (Si 28.44 Al 17.56 O 72 ) (H 2 O) 19.68 ( zeolite a, dodecasodium ) sebanyak 13.9 wt% dan F e 2O 3 ( hematite ) sebanyak 12.9 wt%.
Pada penambahan semen portland kedalam  matriks  geopolimer sebanyak 20% dan 40% menunjukkan fase SiO 2 ( quartz ) sebanyak 50 wt% tetap dalam bentuk kristal yaitu pada sudut  2θ=  26.662°  dan  mucul  beberapa  fase  baru,  hal  ini  terjadi  karena  semen  portland memiliki impurity (pengotor) sehingga pengotor tersebut ikut bereaksi pada proses sintesis sampel  yang  menyebabkan terbentuknya  senyawa  baru.  Adapun  fase  lain  yang  terbentuk yaitu  Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ( grosullar )  sebanyak  28  wt%,  CaO  ( lime) sebanyak  8  wt%,  dan Na 12 (Al 12 Si 12 O 48 (H 2 O) 27 ( zeolite a, dodecasodium ) sebanyak 14 wt%.
Pada  penambahan  semen  portland  sebanyak  60%  juga  menunjukkan  fase  SiO 2 ( quartz ) sebanyak 51.7 wt% tetap dalam bentuk kristal yaitu pada sudut 2θ= 29.520° dan mucul beberapa fase baru karena penambahan CaO dari semen portland yang lebih banyak. Adapun fase lain yang terbentuk  yaitu Ca 3 Al 2 (O 4 H 4
) 3 ( grossular / gehlenite ) sebanyak 38.6 wt%, CaO 2 sebanyak 14.9 wt%, dan AlFeO 3 sebanyak 14.9 wt%. Hal ini sesuai dengan hasil yang diperoleh pada pengujian XRF yang menunjukkan bahwa material fly ash dan semen
20 30 40 50 60 Intensitas (a.u ) 2 Theta ( o ) G-PCC 0% G-PCC 20% G-PCC 40% G-PCC 60% Silicon Oxide Sodium Aluminium Silikat Calcium Oxide Calcium Aluminum Silicate Hydrate Aluminum Iron Oxide Iron Oxide Calcium Peroxide
portland kaya akan kandungan utama CaO dan SiO 2 , sedangkan kandungan Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , dan SO 3 tersedia dalam jumlah yang cukup.
Hasil karakterisasi menggunakan XRD juga menunjukkan fase amorf seiring dengan variasi penambahan semen portland yang berlebih. Puncak-puncak tajam menunjukkan fasa kristalin  yang  tidak  reaktif,  sedangkan  fasa amorf ditunjukkan  dengan  adanya  gundukan ( hump ). Dari hasil karakterisasi struktur kristal menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dapat disimpulkan  bahwa  fasa  CaO  dari  semen  portland  PCC  terikat  dengan  baik  antar  fasa geopolimer yang terbentuk.

## b. Karakterisasi Gugus Fungsi
Karakterisasi  spektroskopi Fourier  Transform  Infra  Red (FTIR)  pada  sampel geopolimer-semen portland dilakukan untuk mendeteksi gugus fungsi dan mengidentifikasi senyawa  molekul  pada  sampel  geopolimer-semen  portland.  Hasil  analisis  FTIR  dari geopolimer dengan variasi penambahan semen portland dapat  dihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Spektrum FTIR Geopolimer dengan Variasi Penambahan Semen Portland
Hasil  yang  diperoleh  pada  Gambar  3.  menunjukkan  pita  serapan  mengalami pergeseran pada bilangan gelombang yang tidak signifikan untuk setiap spektrum IR ( Infra Red )  sampel  geopolimer-semen  portland.  Spektrum  FTIR  memperlihatkan  transisi  vibrasi dan perubahan ikatan kimia pada tingkat molekul. Gambar 3. menunjukkan spektrum IR dari sampel geopolimer-semen portland yang menunjukkan data bahwa pada bilangan gelombang 3453,22  –  3460,61  cm -1 terjadi  vibrasi  ulur  ( strecthing )  simetri  dari  ikatan  O-H.  Pada bilangan gelombang 1640,64 – 1652,68 cm -1 terjadi vibrasi tekuk ( bending ) dari ikatan H-O- H. Bilangan gelombang 1422,17– 1424,78 cm -1 terjadi strecthing pada ikatan Si-O.
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 G-PCC 60% G-PCC 40% G-PCC 20% 598,82 710,64 778,17 955,52 1110,96 1194,61 1424,16 1640,64 3460,61 618,13 716,46 955,56 1107,79 1193,84 1424,78 1650,36 3456,78 617,43 957,43 1105,62 1423,60 1652,34 3453,29 618,30 715,17 961,49 1105,42 1191,13 1422,17 1652,68 Tr ans mi si (a. u. ) Bilangan Gelombang ( cm -1 ) G-PCC 0% 3453,22
Terbentuknya  geopolimer  ditandai  dengan  adanya  pita  serapan  yang  terletak  pada bilangan gelombang 1105,42 – 1110,96 cm -1 yakni terjadi strecthing asimetri pada ikatan Si- O-Si  dan  Si-O-Al  yang  berfungsi  sebagai  pengikat  dan  berkontribusi  terhadap  kuat  tekan pada  mortar  geopolimer  [9].  Pada  bilangan  gelombang  955,52  –  961,49  cm -1 terjadi strecthing asimetri pada ikatan Si-O-Si dan Si-O-Al dan pada bilangan gelombang 598,82 - 618,30 cm -1 terjadi strecthing Si-O, hal ini disebabkan oleh besarnya jumlah kandungan Si dalam  material fly  ash dan  semen  portland  dimana  kandungan  Si  yang  tersisa  tidak mendapatkan  porsi  untuk  bereaksi  dengan  kandungan  Al  [10].  Tidak  ada  perbedaan  yang terlalu signifikan spektrum FTIR pada sampel geopolimer tanpa penambahan semen portland dan dengan penambahan semen portland.

## 3. 3 Sifat Mekanik Geopolimer Berbasis Fly Ash

## a. Kuat Tekan
Pengujian  kuat  tekan  dilakukan  untuk  mengetahui  kemampuan  sampel  menahan beban  yang  diberikan  hingga  mengalami  kerusakan.  Pengujian  ini  dilakukan  pada  sampel yang  telah  berusia  >28  hari  agar  proses  polimerisasi  telah  lengkap  dengan  model  sampel berbentuk silinder dengan ukuran diameter 2.5 cm dan tinggi 5 cm. Diagram perbandingan kekuatan tekan geopolimer dengan variasi  penambahan semen portland  dapat  dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Diagram Batang Hasil Kuat Tekan Sampel Geopolimer dengan Variasi Penambahan PCC 0%, 20%, 40%,  dan 60%
Gambar  4.  menunjukkan  bahwa  variasi  penambahan  semen  portland  yang  paling optimal  nilai  kuat  tekannya  adalah  tanpa  penambahan  semen  portland  (G-PCC  0%)  yang memiliki nilai kuat tekan paling tinggi yaitu sebesar 16.53 MPa. Berdasarkan hasil kuat tekan tersebut  diperoleh  kesimpulan  bahwa  penambahan  semen  portland  yang  lebih  besar  pada penelitian  ini  akan  menurunkan  kekuatan  mekanik  (kekuatan  tekan).  Hal  ini  tentu  saja
Nurfajriani et al. / JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya (2023) Vol. 10 (2): 98 - 111
berbeda dengan hasil penelitian yang diperoleh oleh Syarif dkk. [11] penambahan PCC 30% semakin  banyak  semen  maka  ikatan  antar  butiran  geopolimer  akan  semakin  kuat  untuk variasi penambahan PCC 30% yang mencapai nilai kuat tekan yang tinggi.
Pada penelitian ini geopolimer memiliki nilai kuat tekan yang besar dibanding dengan semen  portland  dan  massa  jenis  keduanya  juga  berbading  lurus  dengan  nilai  kuat  tekan. Semakin banyak penambahan variasi semen portland yang memiliki nilai kuat tekan lebih lemah  akan  berkontribusi  pada  penurunan  nilai  kuat  tekan  dari  sampel  geopolimer-semen portland yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena material dengan nilai kuat tekan yang tinggi  jika  digabungkan  dengan  material  yang  kuat  tekannya  rendah  maka  material  yang dihasilkan akan memiliki penurunan kekuatan tekan.
Pada umumnya geopolimer yang memiliki massa jenis 2 gr/cm 3 menunjukkan nilai kuat tekan diatas 30 MPa. Akan tetapi hasil penelitian ini menunjukkan nilai kuat tekan 16 MPa kebawah. Sedangkan nilai porositas yang diperoleh dalam penelitian ini sangat kecil. Hal ini kemungkinan disebabkan karena karena waktu setting fly ash tipe C yang  digunakan lebih  singkat  dibanding  referensi  yaitu  sekitar  15-25  menit,  sedangkan  dalam  pembuatan pasta geopolimer ini waktu setting fly ash hanya sekitar 5-10 menit. Waktu setting ini tentu saja berpengaruh pada nilai sifat mekanik geopolimer. Penurunan kuat tekan ini disebabkan oleh  proses  pemadatan  yang  tidak  sempurna  mengakibatkan  adanya  volume  udara  yang terkandung  dalam  sampel.  Semakin  banyak  volume  udara  dalam  sampel  maka  cenderung menurunkan kuat tekan yang disebabkan adanya pori pori udara yang tidak terisi [12].

## b. Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur dilakukan untuk mengetahui kelenturan atau elastisitas sampel geopolimer-semen  portland  jika  diberikan  beben.  Pengujian  ini  dilakukan  apabila  sampel telah berusia lebih dari 28 hari setelah proses sintesis dengan model sampel berbentuk balok dengan ukuran 12.0 x 2.0 x 2.0 cm 3 dengan metode three point bending test . Hasil pengujian kekuatan lentur rata-rata yakni sebagai berikut.
Gambar 5. Diagram Batang Hasil Kuat Lentur Sampel Geopolimer dengan Variasi Penambahan PCC 0%, 20%, 40%,  dan 60%
Gambar  5.  menunjukkan  bahwa  variasi  penambahan  semen  portland  yang  paling optimal nilai kuat lenturnya adalah dengan penambahan semen portland sebanyak 40% (G- PCC 40%) yang memiliki nilai kuat lentur paling tinggi yaitu sebesar 11.36 MPa. Menurut Nasrul dkk. [13] bahwa hubungan kuat tekan dan kuat lentur pada beton berbanding lurus, maka semakin turun nilai kuat tekan dengan penambahan semen portland maka kuat lentur dari  sampel  juga  semakin  turun.  Sedangkan  hasil  pengukuran  kuat  lentur  yang  diperoleh terlihat  sesuai  kecuali  pada  penambahan  20%  dan  40%  kuat  lentur.  Terdapat  beberapa perbedaan  yang  dapat  menjadi  faktor  penyebab  kekuatan  lentur  pada  penelitian  ini mengalami penurunan di antaranya seperti proses pencampuran ( mixing ) yang persebarannya tidak merata dan waktu setting fly ash tipe C yang lebih pendek atau singkat.

## c. Perbandingan Kuat Lentur dan Kuat Tekan
Geopolimer memiliki tingkat kelenturan yang rendah, yakni memiliki perbandingan kuat  lentur  dan  kuat  tekan  sebesar  1:9,  sedangkan  semen  portland  memiliki  perbandingan kuat  lentur  dan  kuat  tekan  sebesar  1:3.  Hasil  penelitian  yang  dilakukan  menunjukkan perbandingan kuat lentur dan kuat tekan pada geopolimer-semen portland sebagai berikut:
Tabel 1. Perbandingan Kuat Lentur dan Kuat Tekan Geopolimer-Semen Portland PCC
Kode Sampel Massa Semen Portland (gr) Kuat Lentur : Kuat Tekan G-PCC 0% 0 1 : 1.5 G-PCC 20% 18 1 : 2 G-PCC 40% 36 1 : 1.1 G-PCC 60% 54 1 : 1.2
Tabel 1 menunjukkan perbandingan yang kecil antara kuat lentur dan kuat tekan. Hal ini  disebabkan  karena  ketidakkonsistenan  dari  kualitas  sampel.  Nilai  kuat  tekan  dan  kuat lentur  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  variasi  penambahan  yang paling  optimal  atau  memiliki  sifat  mekanik  (kuat  tekan  dan  kuat  lentur)  yang  lebih  baik adalah  geopolimer  tanpa  penambahan  semen  portland  (G-PCC  0%).  Geopolimer  tanpa penambahan  semen  portland  ini  menujukkan  nilai  kuat  tekan  yang  paling  tinggi  dan  nilai kuat lentur yang juga tidak rendah. Meskipun geopolimer dengan varisi penambahan semen portland 40% (G-PCC 40%) yang memiliki nilai kuat lentur yang paling tinggi dari keempat variasi,  akan  tetapi  tidak  dapat  dikategorikan  memiliki  sifat  mekanik  yang  paling  optimal karena  nilai  kuat  tekan  yang  diperoleh  paling  rendah  diantara  empat  variasi  penambahan semen portland.
Variasi  penambahan  semen  portland  yang  tidak  optimal  adalah  pada  penambahan semen portland sebanyak 20% (G-PCC 20%), yaitu memiliki nilai kuat tekan dan kuat lentur yang paling rendah diantara empat variasi penambahan semen portland. Berdasarkan tabel 1 menunjukkan  semakin  kecil  perbandingan  kuat  lentur  dan  kuat  tekan  geopolimer-semen
portland,  hal  ini  dapat  disebabkan  karena  proses  pengadukan  yang  tidak  konsisten  untuk setiap pembuatan sampel pengujian.

## 3. 4. Hubungan Massa Jenis dan Porositas terhadap Sifat Mekanik (Kuat Tekan dan Kuat Lentur) Geopolimer Semen Portland
Hubungan antara massa jenis dan porositas terhadap kuat tekan dan massa jenis pada benda uji dapat dilihat pada Gambar berikut ini.
Gambar 6. Grafik Hubungan Massa Jenis terhadap Kuat Tekan Sampel Geopolimer-Semen Portland
Gambar 7. Grafik Hubungan Massa Jenis terhadap Kuat Lentur Sampel Geopolimer- Semen Portland
G-PCC 0 G-PCC 20 G-PCC 40 G-PCC 60 11 12 13 14 15 16 17 Kuat Tekan Massa Jenis Variasi Penambahan Semen Portland (%) Kuat Te kan (MPa) 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Mas sa Je nis (gr/cm) 16.530 11.870 11.870 12.430 2.092 2.068 2.033 2.018 G-PCC 0 G-PCC 20 G-PCC 40 G-PCC 60 6 7 8 9 10 11 12 Kuat Lentur Massa Jenis Variasi Penambahan Semen Portland (%) Kuat Le nt ur (MPa) 10.54 6.06 11.36 10.29 2.092 2.068 2.033 2.018 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Mas sa Je nis (gr/cm 3 )
Gambar 8. Grafik Hubungan Porositas terhadap Kuat Tekan Sampel Geopolimer- Semen Portland
Gambar 9. Grafik Hubungan Porositas terhadap Kuat Lentur Sampel Geopolimer- Semen Portland
Berdasarkan  gambar  6,  7,  8,  dan  9,  grafik  hubungan  massa  jenis  dan  porositas terhadap sifat mekanik (kuat tekan dan kuat lentur) adalah berbanding lurus yakni semakin rendah  massa  jenis  dan  porositas  sampel  maka  kekuatan  tekan  dan  kekuatan  lentur  juga semakin  rendah.  Berbeda  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Provis  dkk.  [14]  yang menunjukkan bahwa kuat tekan yang semakin naik seiring waktu didiamkannya sampel dan massa jenis yang semakin lama semakin turun menunjukkan hubungan berbanding terbalik
G-PCC 0 G-PCC 20 G-PCC 40 G-PCC 60 11 12 13 14 15 16 17 Kuat Tekan Porositas Variasi Penambahan Semen Portland (%) Kuat Te kan (MPa) 11.9 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 Porositas (%) 16.530 11.870 11.870 12.430 12.587 12.504 12.348 11.997 G-PCC 0 G-PCC 20 G-PCC 40 G-PCC 60 6 7 8 9 10 11 12 Kuat Lentur Porositas Variasi Penambahan Semen Portland (%) Kuat Le nt ur (MPa) 11.9 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 Porositas (%) 10.54 6.06 11.36 10.54 12.578 12.504 12.348 11.997
Nurfajriani et al. / JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya (2023) Vol. 10 (2): 98 - 111
antara  massa  jenis  dan  kuat  tekan.  Hasil  penelitian  ini  juga  tidak  sesuai  dengan  hasil penelitian yang diperoleh Triantono dan Wardhono [15] yakni semakin kecil nilai porositas menunjukkan  bahwa  sampel  memiliki  kepadatan  yang  tinggi  sehingga  sampel  dapat menerima beban yang lebih besar. Hal ini dapat disebabkan karena ketika pengukuran massa jenis dan porositas dengan metode Archimedes, tidak semua air masuk kedalam pori sampel dengan variasi penambahan semen portland yang semakin bertambah karena partikel semen portland yang semakin bertumpuk sehingga beberapa partikel air tidak lolos masuk kedalam pori yang lebih kecil.

## 4. SIMPULAN
Sintesis  geopolimer  dilakukan  dengan  mencampurkan  bahan  dasar fly  ash yang diaktivasi menggunakan larutan alkali. Selanjutnya dilakukan penambahan semen portland pada  pasta  geopolimer  dengan  variasi  sebanyak  0%,  20%,  40%,  dan  60%.  Pada  sampel geopolimer murni tanpa penambahan semen portland dan sampel dengan penambahan 20%, 40%,  dan  60%  diperoleh  puncak  kristal quartz (SiO 2 ).  Hasil  karakterisasi  XRD  juga menunjukkan fase amorf seiring dengan variasi penambahan semen portland yang berlebih. Selain  itu,  spektrum  hasil Infra  Red dari  sampel  geopolimer-semen  portland  dengan menggunakan FTIR menunjukkan data bahwa penambahan semen portland yang terbentuk pada  jaringan  geopolimer  tidak  berpengaruh  pada  pita  vibrasi  gugus  fungsi.  Tidak  ada perbedaan  panjang  gelombang  yang  signifikan  dari  keempat  sampel.  Geopolimer  yang memiliki  nilai  sifat  mekanik  yang  baik  ada  pada  geopolimer  tanpa  penambahan  semen portland (G-PCC 0%) yaitu dengan nilai kuat tekan yang paling tinggi dan nilai kuat lentur yg tidak terlalu rendah . Saran untuk penelitian selanjutnya yang serupa dapat menggunakan bahan  dasar fly  ash tipe  F  agar setting  time geopolimer  tidak  terlalu  singkat  sehingga diharapkan dapat memperoleh sifat mekanik yang lebih baik.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  dosen  pembimbing,  dosen  penguji,  dan dan  teman-teman  angkatan  Universitas  Negeri  Makassar  yang  sudah  membantu  dalam sintesis, karakterisasi dan analisis sampel pengujian.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
[1] Solikin,  M. (2021). Analisis  Pemakaian Kombinasi  Fly  Ash  Tipe F dan  Slag 1:1  pada Beton Geopolymer dengan Na2SiO3 dan NaOH Sebagai Alkali Aktivator: Sebuah Kajian Literatur. Dinamika  Teknik  Sipil:  Majalah  Ilmiah  Teknik  Sipil ,  14(1),  13–20. https://doi.org/10.23917/dts.v14i1.15274.
[2] Nur, A.  I. N., Subaer, S., &  Nurhayati, N. (2022). Pengaruh Penambahan  Abu  Sekam Padi Terhadap Sifat Mekanik One-Part Geopolymer Berbasis Fly Ash dan Silica Fume. Jurnal Sains dan Pendidikan Fisika , 18(1), 111.
https://doi.org/10.35580/jspf.v18i1.31991.
Nurfajriani et al. / JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya (2023) Vol. 10 (2): 98 - 111
[3] Rozi, M. F., Johannes Tarigan, & Ahmad Perwira. (2020). Analisis Sifat Mekanik Beton Geopolymer Berbahan Dasar Fly Ash PLTU Pangkalan Susu. Jurnal Health Sains , 1(5), 567–579. https://doi.org/10.46799/jsa.v1i5.82
[4] Rangan, P. R. (2022). Oorasi ilmiah Dr.Ir. Parea Rusan Rangan, ST.,MT.,CST.,IPM . [5]  Riswati,  B.,  Nurhayati,  &  Subaer.  (2017).  Pengembangan  Beton  Geopolimer  Berbasis Fly Ash dan Abu Sekam Padi untuk Aplikasi Struktural Bawah Laut. Jurnal Sains dan Pendidikan Fisika (JSPF) , 13, 287–292.
[6]  Anonim.  (2021). Peraturan  Pemerintah  Nomor  22  Tahun  2021  Tentang Penyelenggaraan  Perlindungan  dan  Pengelolaan  Lingkungan  Hidup. Sekertariat Negara. https://peraturan.bpk.go.id/Home/Details/161852/pp-no-22-tahun-2021.
[7] Subaer. (2015). Pengantar Fisika Geopolimer . Program Penulisan Buku Teks Perguruan Tinggi Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.
[8]  Karimah,  R.,  &  Prasojo,  A.  (2019).  Pembuatan  Beton  Porous  dengan  Material Geopolimer.
Jurnal Media Teknik Sipil , 17(1), 64–69.
https://doi.org/10.22219/jmts.v17i1.7535.
[9] Aiyub, A. (2022). Perbandingan Karakteristik Mortar Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Nagan Raya Terhadap Mortar Konvensional Dengan FAS 0, 5. Jurnal Teknik Sipil Unaya , 8(2), 171–180.
[10] Putra, I., Hajani, C. N., Fauzi, A., & Mahyar, H. (2022). Penggunaan Fly Ash Pangkalan Susu Terhadap Ikatan Mikrostruktur dan Karakteristik Pasta Geopolimer. Jurnal Bisnis,
Sosial dan Teknologi, Volume , 12(2), 81–89.
https://doi.org/10.30811/bissotek.v12i2.3073.
[11]  Syarif,  H.  A.,  Danang  Saputra,  &  Khairul  Fahmi.  (2022).  Analisis  Penerapan Penggunaan Paving Block Geopolimer Abu Sawit Dengan Tambahan Ordinary Portland Cement (OPC) dan Portland Composite Cement (PCC) di Lahan Gambut yang Berbasis Eco-Green. Aptek , 14(2), 144–151. https://doi.org/10.30606/aptek.v14i2.1429.
[12] Weking, F. J. (2019). Pengaruh Variasi Semen Terhadap Kuat Tekan Beton dengan Zat Tambah  Beton  Mix. Tugas  Akhir  Jurusan  Sipil  Fakultas  Teknik  Universitas  Bosowa : Makassar.
[13] Nasrul, S., Yanti, G., & Megasari, S. W. (2021). Hubungan Kuat Tekan dan Kuat  Lentur pada Beton Berpori . 04, 13.
[14] Provis, J. L., Hajimohammadi, A., Rees, C.A., & Van Deventer, J.S.J. (2009) Analysing and Manipulating the Nanostructure of Geopolymers, Nanotechnol. Constr. 3 Proc , 113– 118.
[15]  Triantono,  R.  E.,  &  Wardhono,  A.  (2019).  Pengaruh  Substitusi  Limbah  Marmer Terhadap  Nilai  Kuat  Tekan  Dry  Geopolymer  Mortar  Metode  Wet  Mixing  dengan Berbahan Dasar Abu Terbang dan NaOH 8M. Universitas Negeri Surabaya , 1–5.