## KELAYAKAN ABU TERBANG PLTU BUNTOI SEBAGAI CAMPURAN BETON GEOPOLIMER

## FEASIBILITY OF FLYING ASH OF PLTU BUNTOI AS A GEOPOLIMARY CONCRETE MIXTURE
Dadang Suriyana *1 , Liliana 2 , Okta Meilawaty 3
1Mahasiswa, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Palangka Raya 2,3Dosen, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Palangka Raya *Korespondensi: dadangengineer50@gmail.com

## ABSTRAK
Bahan  dasar  utama  yang  dibutuhkan  untuk  pembuatan  material  geopolimer  ini  adalah  bahan-bahan  yang banyak  mengandung unsur-unsur  silika  dan  aluminia.  Pengujian  tahap 1 dilakukan  untuk mengetahui pasta geopolimer dengan kuat tekan maksimum pada perbandingan NaOH terhadap Na2SiO3 sebesar 1;1,5;2;2,5. Pengujian  tahap  2  dilakukan  dengan  menggunakan  pasta  geopolimer  dengan  kuat  tekan  paling  tinggi  yaitu pada  perbandingan  NaOH  terhadap  Na2SiO3  sebesar  2,5  dengan kuat  tekan  22,56  MPa. Berdasarkan  hasil pengujian kuat tekan diperoleh kuat tekan maksimum pada umur 28 hari sebesar 7,64 MPa. Hasil kuat tekan beton jauh lebih rendah dibandingkan dengan kuat tekan pasta, hal itu menunjukan bahwa pasta tidak terlalu mengikat dengan agregat. Hal itu dibuktikan dengan hasil kuat tekan beton konvensional yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan beton geopolimer menggunakan agregat yang sama. Dengan hasil kuat tekan maksimum pada umur 28 hari sebesar 29,51 MPa.
Kata Kunci: Abu Terbang, Beton Geopolimer, Geopolimer , NaOH, Na 2 SiO 3 .

## ABSTRACT
The main basic ingredients needed for the manufacture of this geopolymer material are materials that contain a lot of silica and aluminia  elements. The 1st stage test was carried out to determine the geopolymer paste with the maximum compressive strength at the ratio of NaOH to Na2SiO3 of 1; 1.5; 2; 2.5. The second stage of testing was carried out using a geopolymer paste with the highest compressive strength, namely the ratio of NaOH to Na2SiO3 of 2.5 with a compressive strength of 22.56 MPa. Based on the results of the compressive strength  test,  the  maximum  compressive  strength  at  the  age  of  28  days  is  7.64  MPa.  The  results  of  the compressive strength of concrete are much lower than the compressive strength of the paste, it shows that the paste does not bind too much with the aggregate. This is evidenced by the results of the compressive strength of conventional concrete which is much higher than that of geopolymer concrete using the same aggregate. With the results of the maximum compressive strength at the age of 28 days is 29.51 MPa.
Keywords: Fly Ash, Geopolymer, Geopolymer Concrete, NaOH, Na 2 SiO 3 .

## MEDIA ILMIAH TEKNIK SIPIL
Volume 9 Nomor 2 Juni 2021 Hal. 102-108

## PENDAHULUAN
Beton  pada  saat  ini  merupakan  jenis konstruksi  yang  sangat  diminati,  dan  semen Portland adalah unsur yang paling penting untuk membuat  campuran  beton.  Di  Indonesia  sendiri pembangunan infrastruktur banyak menggunakan konstruksi  beton.  Dengan  demikian  maka produksi  semen  di  Indonesia  sangat  meningkat dan  CO 2 hasil  pembakaran  semen  pun  semakin meningkat dan menimbulkan masalah global.
Selain  itu  masalah  global  pada  saat  ini adalah pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh  limbah  pembakaran  batu  bara  yang  berupa abu terbang. Abu terbang termasuk dalam limbah berbahaya yang mengandung oksida logam berat yang bias mengalami pelarutan secara alami dan dapat mencemari lingkungan. Saat ini pembangkit  listrik  lebih  banyak  menggunakan batu  bara  sebagai  bahan  utama  dan  akan  lebih banyak  menimbulkan  limbah  hasil  pembakaran. Salah satu pembangkit listrik yang menggunakan batu bara adalah PLTU Buntoi yang menghasilkan abu terbang dari hasil pembakaran. Limbah tersebut sangat potensial untuk dijadikan bahan  pengganti  semen  pada  campuran  beton. Peneliti  pada  saat  ini  banyak  menggunakan  abu terbang  sebagai  bahan  dasar  penelitian.  Tion (2019)  menggunakan  abu  terbang  PLTU  Buntoi sebagai bahan pengganti semen sebagian dengan komposisi  2,5%,  5%,  7,5%,  10%  namun  belum menghasilkan  kuat  tekan  yang  maksimum. Sementara itu Manuhae, Sumajouw dan Windah (2014)  melakukan  penelitian  100%  tanpa  semen dengan teknologi geopolimer, penelitian tersebut menggunakan  abu  terbang  tipe  F  yang  berasal dari  PLTU  Amurang  dengan  konsentrasi  NaOH 8M yang menghasilkan kuat tekan beton 27,462 MPa.
Ekaputri dan Triwulan (2013)
menggunakan  abu  terbang  tipe  F  dari  PLTU Paiton  dengan  konsentrasi  NaOH  sebesar  8M- 14M.  Berdasarkan  hasil  beberapa  penelitian diatas maka akan dilakukan penelitian menggunakan abu terbang PLTU Buntoi dengan 100%  tanpa  menggunakan  semen  dengan konsentrasi  NaOH  sebesar  8M  yang  diharapkan akan menhasilkan kuat tekan beton maksimal dan dapat  memanfaatkan  limbah  pencemaran  hasil pembakaran PLTU.
Pengujian material dilakukan untuk mengetahui  nilai  mutu  dari  bahan  yang digunakan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui komposisi pasta geopolymer dengan kuat  tekan  maksimum,  untuk  mengetahui  kuat tekan  beton  geopolimer,  untuk  mengetahui
perbandingan beton geopolymer dan konvensional, untuk mengetahui interaksi semen geopolymer  dengan  bahan  pembentuk  beton geopolimer lainnya.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Semen
Berdasarkan SNI 15-2049-2004 semen diartikan sebagai material yang dihasilkan dari proses penggilingan  kalsium  silikat  yang  bersifat  hidrolis dengan  bahan  tambah  lainnya  yang  berupa  kalsium sulfat.  Bahan  dasar  penyusun  semen  adalah  yang mengandung  kapur,  silika  dan  oksida  besi.  Semen menurut jenis terbagi atas OPC, PPC, dan PCC.

## Geopolimer
Geopolimer  adalah  teknologi  yang  100% tanpa  menggunakan  semen  Portland  atau  material yang terbentuk dari hasil polimerisasi silika, alumina dan oksigen. Geopolimer saat ini banyak dikembangkan untuk pembuatan beton, karena dapat menghasilkan kuat tekan beton yang cukup tinggi dan tahan  terhadap  asam.  Selain  itu  jika  dibandingkan dengan  semen  Portland,  semen  geopolymer  lebih ramah lingkungan dan hemat energi.

## Abu Terbang
Abu  terbang (fly  ash) merupakan  limbah dari hasil pembakaran batu bara yang digunakan pada Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)  dengan ukuran  partikel  berkisar  antara  5-100  µm.  Abu batu bara yang merupakan limbah dari proses pembakaran pada pembangkit tenaga listrik tersebut dapat berupa abu  terbang,  abu  dasar  dan  lumpur flue  gas desulfurization .  Produksi  abu  terbang  batu  bara  ( fly ash )  didunia  terutama  di  Indonesia  akan  terus bertambah seiring dengan bertambahnya penggunaan batu bara pada pembangkit listrik dalam menghasilkan energi .

## Alkali Aktivator
Menurut  Palomo,  Grutzeck,  dan    Blanco (1999)  larutan    alkali    aktivator  yang  dapat memberikan  kuat  tekan  dengan  baik  adalah kombinasi  antara  NaOH  dan  sodium  silikat  atau kombinasi antara KOH dan potassium silikat. Larutan alkali  aktivator  merupakan  larutan  yang  dibutuhkan untuk  memungkinkan  terjadinya  reaksi  polimerisasi monomer alumina dan silika. Larutan alkali berasal
dari  logam  alkali  yang  dapat  larut,  yang  pada umumnya  adalah  larutan  berbasis  natrium  atau kalium.  Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan oleh  Palomo,  Grutzeck,  dan  Blanco,  penggunaan larutan  natrium  hidroksida  (NaOH)  dan  larutan natrium  silikat  (Na 2 SiO 3 )  dapat  menghasilkan kekuatan  tekan  yang  tinggi.  Kuat  tekan  dapat mencapai hingga 60 MPa jika di- curing pada suhu 85° C selama 5 jam.

## Keaslian Penelitian
Tabel 1. Keaslian Penelitian Peneliti Fly ash NaOH Kuat tekan (MPa) Windah, Sumajouw, Manuahe, 2014 Tipe F 8M 27,462 Septia, 2011 Tipe F 8M  Ferdy, 2010 Tipe F  43,77 Yuanda, fadli, drastinawati, 2015 Tipe f 14M 7,56 mpa Ekaputri dan Triwulan, 2013 Tipe F 8-14M 51,3 mpa Suriyana, 2019 Tipe C 8M  Sumber : Penelitian Terdahulu

## METODE PENELITIAN

## Material Geopolimer
1. Abu terbang yang digunakan berasal dari PLTU Buntoi.
2. Agregat kasar yang digunakan adalah batu pecah yang berasal dari Mandiangin.
3. Agregat halus yang digunakan adalah pasir putih yang berasal dari Tangkiling.
4. Alkali activator yang digunakan adalah NaOH dan Na 2 SiO 3 .

## Pemeriksaan Sifat Fisik Agregat
1. Pemeriksaan Berat Volume.
2. Pemeriksaan Analisa Saringan.
3. Pemeriksaan Kadar Air.
4. Pemeriksaan Berat Jenis.
5. Pemeriksaan Kadar Lumpur.
6. Pemeriksaan Keausan.

## Proporsi Campuran Pasta Geopolimer
Pasta geopolymer terlebih dahulu dilakukan trial mix untuk mendapatkan komposisi kuat  tekan  maksimum  dengan  menggunakan benda uji berukuran 20x40 mm 3 . Pada pembuatan pasta  geopolymer  NaOH  yang  digunakan  yaitu sebesar 8M atau sebanyak 320 gram. Perbandingan  antara  Na 2 SiO 3 (Sodium  Silikat) dengan  NaOH  (Sodium  Hidroksida)  adalah 1;1,5;1;2,5.  Abu  terbang  yang  digunakan sebanyak  100  gram  dengan  perbandingan  antara abu terbang dan alkali activator adalah 55% : 45%.

## Tabel 2. Rekapitulasi Komposisi Pasta Geopolimer
No Na 2 SiO 3 NaOH (gram) Na 2 SiO 3 (gram) Jumlah Sampel /NaOH 1 1 40,9 40,9 6 Buah 2 1,5 32,73 49,09 6 Buah 3 2 27,27 54,54 6 Buah 4 2,5 23,37 58,43 6 Buah Sumber : Hasil Perhitungan (2020)

## Pembuatan Pasta Geopolimer
Larutan NaOH yang berbentuk padat terlebih dahulu  dicairkan,  dimasukan  kedalam  gelas  ukur kemudian  ditambahkan  air  hingga  benar-benar tenggelam, setelah itu dimasukan kedalam labu ukur dan  dilihat  apakah  sudah  mencapai  garis  batas  pada labu  ukur,  jika  belum  maka ditambahkan  air  hingga mencapai batas pada labu ukur. Larutan NaOH yang telah  cair  didiamkan  selama  24  jam  agar  mencapai suhu  ruangan.  Kemudian  dicampurkan  dengan Larutan  Na 2 SiO 3 ,  diaduk  hingga  tercampur  rata. Kemudian  abu  terbang dimasukan  dan  diaduk menggunakan mixer agar  tercampur  rata.  Adonan pasta  tersebut  dimasukan  kedalam  cetakan  silinder 20x40  mm 3 dan  ditutup  menggunakan  plastik  agar tidak  terjadi  penguapan,  dan  dilakukan curing pada suhu 60 0 C selama 24 jam.

## Mix Design Campuran Beton
Beton  konvensional  direncanakan  dengan mutu  beton  fc’  =  30  MPa  dengan  menggunakan metode  SNI  03-2834-1993.  Perhitungan  campuran beton  geopolimer  menggunakan  perbandingan Na 2 SiO 3 /NaOH  yang  hasil  kuat  tekannya  paling
tinggi, yaitu 2,5 dengan kuat tekan 22,56 MPa pada umur 28 hari.
Tabel 3. Rekapitulasi Campuran Beton
No Uraian Vol. Kon. Geo.  Sat. 1 Semen 0,006  2,584 - kg 2 Air 0,006  1,068 - lt 3 Batu 0,006  4,053  2,939 kg 4 Pasir 0,006  5,173  5,878 kg 5 Fly Ash 0,006 - 2,611 kg 6 NaOH 0,006 - 0,611 kg 7 Na 2 SiO 3 0,006 - 1,526 kg

## Pengujian Beton
1. Pengujian Workability (Slump Beton).
2. Pengujian Berat Volume (Berat Volume Beton Segar).
3. Pengujian Kuat Tekan Pasta Geopolimer.
4. Pengujian  Kuat  Tekan  Beton  Konvensional dan Geopolimer.

## ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## Kuat Tekan Pasta Geopolimer
Dari  hasil  kuat  tekan  pasta  geopolimer diperoleh hasil kuat tekan yang paling tinggi pada perbandingan  Na 2 SiO 3 dengan  NaOH  =  2,5  pada umur 28 hari dengan nilai kuat tekan tekan 22,56 MPa. Maka dipilih perbandingan  Na 2 SiO 3 dengan NaOH  yang  kuat  tekan  pasta  paling  tinggi  untuk selanjutnya dilakukan pembuatan beton geopolimer.
Gambar 1. Grafik Hubungan Kuat Tekan Pasta Geopolimer dengan Umur Pasta Geopolimer

## Karakteristik Agregat

## Karakteristik Agregat Kasar
1. Berat Volume yang dihasilkan sebesar 1,372 kg/liter.
2. Analisis Saringan yang dihasilkan pada modulus kehalusan sebesar 6,5%.
3. Kadar Air dihasilkan adalah 2,63%.
4. Berat Jenis yang dihasilkan adalah 2,52 kg/m3.
5. Kadar Lumpur yang dihasilkan adalah 2,61%.
6. Keausan yang dihasilkan adalah 34,50%.

## Karakteristik Agregat Halus
1. Berat volume yang dihasilkan pada kondisi padat 1,692 kg/liter.
2. Analisis Saringan yang dihasilkan pada modulus kehalusan sebesar 3,38%.
3. Kadar Air yang diperoleh sebesar 0,08%.
4. Berat Jenis yang dihasilkan adalah 2,50 kg/m3.
5. Kadar Lumpur yang dihasilkan adalah 22,24%.

## Pemeriksaan Slump Beton
1. Beton geopolimer menghasilkan slump sebesar 1,5 cm.
2. Beton konvensional menghasilkan slump sebesar  3,5 cm.

## Pemeriksaan Beton Segar
1. Beton geopolimer menghasil berat volume beton segar sebesar 2452,23 kg/m3.
2. Beton konvensional menghasilkan berat volume beton segar sebesar 2390,00 kg/m3.

## Kuat Tekan Beton
Dari hasil pengujian diperoleh hasil sebagai sebagai berikut.
Gambar 2. Grafik Hubungan Kuat Tekan Beton Dengan Umur Beton
Tabel 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton No Tanggal Umur (Hari) Kuat Tekan Rata-Rata (Mpa) Buat Test Konvensional Geopolimer 1 3/3/2020 9/3/2020 3 16,52 6,95 2 28/2/2020 11/3/2020 7 19,66 7,01 3 10/2/2020 25/2/2020 14 28,92 7,14 4 7/2/2020 6/3/2020 28 29,51 7,64 Sumber : Hasil Perhitungan (2020)
Pengujian  kuat  tekan  dilakukan  pada benda uji  silinder  dengan ukuran 100x200 mm 3 pada  umur  3,7,14,28  hari  dengan  hasil  yang didapat  dalam  bentuk  Kilo  Newton  (KN)  yang dikonversi  dalam  satuan  Mega  Pascal  (MPa). Dari hasil pengujian  kuat tekan beton geopolimer  diperoleh  hasil  paling  tinggi  7,64 MPa pada umur 28 hari. Hasil kuat tekan beton jauh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  kuat tekan  pasta.  Berdasarkan  Gambar  3.  salah  satu faktor yang mempengaruhi hasil tersebut karena pasta  yang  tidak  terlalu  mengikat  dengan agregat,  sehingga  hasil  kuat  tekan  beton  yang dihasilkan  rendah.  Jika  dibandingkan  dengan penelitian  terdahulu  hasil  yang  diperoleh  jauh lebih  rendah  dikarenakan    abu  terbang yang digunakan  pada  penelitian  ini  lebih  sedikit mengandung silika dan alumina.
Jika  dilihat  dari  karakteristik  agregat  yang digunakan,  agregat  sudah  memenuhi  standar untuk menghasilkan kuat tekan beton yang tinggi. Maka  hasil  yang  rendah  tersebut  sangat dipengaruhi  oleh  material  pembentuk  pasta sebagai pengikat dengan agregat.
Gambar 3. Pola Retak Beton Geopolimer
Gambar 4. Pola Retak Beton Konvensional
Dari  hasil  pengujian  kuat  tekan  beton konvensional diperoleh hasil paling tinggi 29,51 MPa  pada  umur  28  hari.  Hasil  yang  diperoleh masih  dibawah  dari  kuat  tekan  rencana  sebesar 30  MPa.  Hasil  kuat  tekan  beton  rendah dikarenakan agregat kasar yang digunakan tidak memenuhi  standar  untuk  beton  30  MPa,  tetapi hasil  kuat  tekan  beton  jauh  lebih  tinggi dibandingkan standar kelas beton untuk agregat yang  dipakai,  agregat  kasar  yang  digunakan masuk  dalam  beton  kelas  II  dengan  kuat  tekan maksimum 19 MPa.

## PENUTUP

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang  telah  diuraikan  dalam  “Kelayakan  Abu Terbang  PLTU  Buntoi  Sebagai  Campuran  Beton Geopolimer” ini disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Untuk menghasilkan kuat tekan pasta geopolimer  yang  maksimal  komposisi  yang diperlukan  adalah fly  ash sebesar  100  gram, alkali aktivator yang terdiri dari NaOH sebesar 23,37 gram dan Na2SiO3 sebesar 58,43gram.
2. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan pasta  geopolimer  yang  paling  tinggi  sebesar 22,56 MPa, yang dihasilkan pada umur 28 hari dengan perbandingan NaOH terhadap
Na2SiO3 sebesar 2,5.
3. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kuat tekan beton  geopolimer  paling  tinggi  sebesar  7,64 MPa  pada  umur  28  hari  dan  hasil  kuat  tekan beton konvensional paling tinggi sebesar 29,51 MPa  pada  umur  28  hari.  Beton  geopolimer memiliki  hasil  kuat  tekan  yang  jauh  lebih rendah dibandingkan dengan kuat tekan beton konvensional  yang  diakibatkan  karena  pasta pada  beton  geopolimer  yang  tidak  terlalu mengikat pada agrgeat.
4. Interaksi yang terjadi antara semen geopolimer berbahan  abu  terbang  terhadap  material pembentuk beton lainnya tidak terjadi interaksi yang  baik,  semen  tidak  terlalu  mengikat terhadap  agregat  hal  tersebut  dibuktikan dengan hasil kuat tekan pasta yang tinggi yaitu sebesar  22,56  MPa,  tetapi  setelah  dicampur dengan agregat hasil kuat tekan beton menjadi turun yaitu sebebsar 7,64 MPa. Hasil tersebut menunjukan bahwa abu terbang yang digunakan  masih  sedikit  mengandung  silika dan alumina.

## Saran
Setelah  melakukan  penelitian  ini,  dapat disampaikan beberapa saran sebagai berikut:
1. Penelitian  ini  masih  bisa  untuk  diadakan penelitian  kembali  dengan  jenis fly  ash yang sama  dengan  meninjau  kembali  pengaruh konsentrasi alkali altivator agar
penggunaannya lebih maksimal.
2. Jika  dilakukan  penelitian  lanjutan  disarankan agar  memperhatikan  modulus kehalusan  pasir yang lebih baik, agar menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
Davidovits,  J,  (1994), Membakar  1  Ton  Semen Sama  Dengan  Menghasilkan  1  Ton Karbondioksida . Prancis.
Davidovits,  J.,  (1970), Beton  Geopolimer . Prancis.
Davidovits,  J.,  (2012), Aplikasi  Geopolimer Berdasarkan Rasio Si/Al . Prancis.
Ekaputri,  J.J.  &  Triwulan,  (2013), Sodium Sebagai  Aktivator  Fly  Ash,  Trass  dan Lumpur Sidoarjo Dalam Beton
Geopolimer .  Fakultas  Teknik  Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Ferdy., (2010), Pengaruh Temperatur Dan Waktu
Curing  Terhadap  Kuat  Tekan  Pasta Geopolimer Berbahan Dasar Abu
Terbang .  Fakultas  Teknik  Universitas Indonesia.
Liliana, S., & Meilawaty, O.,  (2018), Komposisi Kimia  Fly  Ash  PLTU  Buntoi  Kabupaten Pulang Pisau . Palangka Raya.
Meilawaty,  O.,  (2017), Buku  Panduan  Panduan
Praktikum Beton . Fakultas Teknik Universitas Palangka Raya.
Mulyono,  T.,  (2004), Teknologi    Beton . Yogyakarta.
Septia,  P.,  (2011), Studi  Literatur  Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Rasio NaOH:Na2SO3, Rasio Air/Prekusor, Suhu  Curing  dan  Jenis  Prekursor Terhadap Kuat Tekan Beton Geopolimer. Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Sumajouw  &  Dapas, (2012), Penggunaan Sodium  Hidroksida  dan  Sidium  Silikat . Manado.
Sukirman,  S.,  (2003), Pengertian  Agregat . Palembang.
Tion,  F.,  (2019), Pemanfaatan  Abu  Batu  Bara Sebagai  Bahan  Campuran  Beton  Pada Konstruksi  Bangunan .  Fakultas  Teknik Universitas Palangka Raya.
Windah,  Sumajouw,  &  Manuahe,  (2014), Kuat Tekan  Beton  Geopolymer  Berbahan Dasar  Abu  Terbang  (Fly  Ash) ,  Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi.
Winter  &  George,  (1993), Material  Penyusun Semen . Inggris.
Yuanda, Fadli, & Drastinawati, (2015), Pemanfaatan  Limbah  Abu  Terbang  (Fly Ash)  Sebagai  Bahan  Pembuatan  Beton Geopolimer . Fakultas Teknik Universitas Riau.