## PENGARUH KOMBINASI GYPSUM DAN FLY ASH TIPE C PADA KUAT TEKAN MORTAR
Aulia Rahman
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Malang E-mail : aulia.rahman@polinema.ac.id

## Abstrak
Penggunaan  kapur  dan  fly  ash  sudah  sangat  umum  pada  kegiatan  konstruksi  di Indonesia. Kedua material itupun banyak dihasilkan karena potensi alam Indonesia yang kaya. Kapur dipilih karena memiliki kesamaan unsur dengan semen, yaitu kalsium (Ca), sedangkan  fly  ash  tipe  C  juga  menunjukkan  kandungan  yang  sama.  Dengan mengombinasikan kedua material tersebut, peneliti mencoba mengkaji dampaknya pada kuat  tekan  mortar.  Proporsi  semen  dibuat  berkurang  mulai  dari  100%,  50%,  25%, dan 0%, sedangkan sisanya digantikan oleh kombinasi kapur dan fly ash tipe C. Kemudian, sampel diujikan pada umur 7 dan 14 hari untuk melihat performa kuat tekan pada hari- hari  awal  proses  pengerasan.  Sampel  yang  tidak  berkomposisikan  bahan  substituen menunjukkan kuat tekan tertinggi sebesar 23,3 MPa, kemudian terus berkurang seiring semakin  sedikitnya  campuran  semen,  sampai  yang  terendah  7  MPa  pada  sampel  yang hanya  berkomposisikan  kapur  dan  fly  ash.  Ada  peningkatan  performa  signifikan  pada sampel  4  yang  hanya  mengandung  25%  semen,  namun  diindikasikan  penyebabnya bukanlah karena komposisi, melainkan faktor lain seperti rasio air dan pemadatan.
Kata kunci: kapur, fly ash tipe C, mortar.

## Abstract
The  use  of  gypsum  and  fly ash  is  very  common  in  construction  of  Indonesia.  Both  of these  materials  are  used  because  of  Indonesia's  rich  natural  potential.  Gypsum  was chosen because it has the same chemical composition as cement, which is calcium (Ca), while type C fly ash also shows the same content. By combining the two materials, the researchers  tried  to  study  their  impact  on  the  compressive  strength  of  mortar.  The proportion of cement  was reduced from 100%, 50%, 25%, and 0%, while the rest was replaced by a combination of gypsum and type C fly ash. Then, the samples were tested at the age of 7 and 14 days to see the compressive strength performance on early days of hardening.  Samples  with  no  substituent  composition  showed  the  highest  compressive strength of 23.3 MPa, then it continued to decrease as the cement mixture became less, until  the  lowest  was  7  MPa  in  samples  composed  only  of  gypsum  and  fly  ash.  There was  a  significant  increase  in  performance  of  sample  4  which  only  contained  25% cement, but it was indicated that the cause was not due to composition, but other factors such as water ratio and compaction.
Keywords : gypsum, type C fly ash, mortar.

## I. PENDAHULUAN
Negara  Indonesia  terdiri  dari  berbagai gugusan  kepulauan  yang  menyimpan  potensi alam  yang  besar  dan  beragam,  salah  satunya adalah  batu  bara.  Umumnya,  batu  bara dimanfaatkan  sebagai  bahan  bakar  Pembangkit
Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)  untuk  memenuhi kebutuhan  listrik  negara  yang  terus  meningkat setiap  tahunnya.  Dalam  tungku  pembakaran batu  bara,  hasil  residu  terdiri  dari  beberapa jenis, termasuk abu terbang (fly ash). Penelitian abu  terbang  sebagai  bahan  alternatif  pengganti
semen  sudah  lama  dikerjakan.  Komposisi kimianya  yang  mirip  dengan  semen  membuat abu  terbang  biasa  dicampur  dengan  kadar tertentu  untuk  mengurangi  volume  semen  itu sendiri.
Sedangkan  material  lain  yang  sudah  secara konvensional  digunakan  sebagai  alternatif semen  adalah  kapur.  Kapur  atau  gypsum merupakan  bahan  yang  kaya  mengandung kalsium (Ca) yang juga terkandung pada semen. Atas  dasar  kemiripan  komposisi  dan mudahnya didapatkan menjadi alasan utama digunakannya kapur  sebagai  bahan  campuran  semen  di lapangan.
Dengan  adanya  dua  material  alternatif pengganti  semen  yang  sama-sama  sering digunakan  ini,  peneliti  mencoba  mengkaji kombinasi  antara  keduanya  terhadap  performa kekuatan  mortar,  yang  merupakan  bentuk  lebih sederhana  dari  beton.  Apakah  interaksi  antara semen  (PC),  kapur  (gypsum),  dan  fly  ash  bisa memberikan  dampak  tertentu  pada  kekuatan mortar.  Untuk  membatasi  cakupan  penelitian ini,  digunakan  fly  ash  tipe  C  yang  berkarakter identik  dengan  kapur,  yaitu  kaya  akan kandungan Ca.

## II. TEORI
Secara  umum,  fly  ash  dibagi  menjadi  2  jenis yaitu  tipe  C  dan  F,  dimana  tipe  C  kaya  akan kandungan kalsium (Ca) sedangkan F
sebaliknya. (ASTM,
2004) Penelitian
sebelumnya  telah  coba  mengkombinasikan kadar fly ash tipe C dan Pozzoland Cement (PC) mulai  dari  0%,  25%,  50%,  75%,  dan  100% untuk  kemudian  diujikan  kuat  tekannya  pada
umur  7  dan  14  hari.  Sifat  fly  ash  tipe  C  yang mudah  mengeras  mengindikasikan  performa kuat  tekan  yang  identik  pada  sampel  kontrol  di umur  7  hari,  namun  semakin  bias  pada pengujian  14  hari.  (Naibaho,  2020)  Fenomena ini  jugalah  yang  mendasari  penggunaan  fly  ash sebagai alternatif pengganti PC.
Gambar  1.  Grafik  kuat  tekan  mortar  dengan  variasi semen  dan  fly  ash  tipe  C  pada  penelitian  terdahulu (Naibaho, 2020).
Kemampuan fly ash tipe C yang mengeras lebih cepat  terindikasi  sebagai  salah  satu  alasan penyebab  tingginya  kuat  tekan  pada  hari-hari awal  pengujian.  Penelitian  terdahulu  telah mengklasifikasikan  beragam  tipe  fly  ash  dari berbagai  PLTU,  kemudian  diuji  waktu  ikatnya. Sampel  didatangkan  dari  Paiton  (FA1),  Pacitan (FA2),  Jeneponto  (FA3),  Tanjung  Jati  (FA4), Bayah  (FA5),  Petrokimia  (FA6),  Suralaya (FA7).  Setelah  diuji  kandungan  oksidanya dengan  metode  X-Ray  Fluoresence  (XRF), waktu  ikat  tujuh  sampel  tersebut  menunjukkan perbedaan  signifikan  jika  ditinjau  dari  tipe  abu terbangnya. (Rahman, 2017)
Adapun  alternatif  lain  yang  sering  digunakan untuk  mengurangi  volume  PC  adalah  kapur. Kapur atau gypsum adalah zat yang sudah lama digunakan  dalam  bidang  konstruksi.  Seperti
Jurnal Teknik Sipil Dan Arsitektur Vol. 27 No. 1 Januari 2022 ISSN: 2598-2257(Online) 2807-9418(Print)
halnya  abu  terbang,  kapur  bisa  didapatkan dengan mudah dari sisa-sisa manufaktur produk industri,  atau  bahkan  bisa  ditambang  di  alam terbuka.  Material ini  ekonomis,  mudah  didapat, dan serbaguna. (Olson, 2001)
Tabel 1 Kandungan fly ash dari berbagai wilayah Indonesia (Rahman, 2017).
Kadar Kandungan (%)
Kode SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Total  Kelas FA1 36.75 16.91 15.04 68.7 C FA2 44 36.69 4.5 85.19 F FA3 34.71 14.07 23.14  71.92 F FA4 48.7 24.56 11.06  84.32 F FA5 47.33 32.99 6.95 87.27 F FA6 39.15 18.19 14.26 71.6 F FA7 39.83 23.76 13.51 77.1 F
Gambar  2.  Grafik  waktu  ikat  berbagai  jenis  fly  ash dari penelitian terdahulu (Rahman, 2017).
Kapur  sendiri  merupakan  salah  satu  unsur pembentuk  PC  dengan  kadar  sebesar  3  –  5  %. Alasan inilah yang mendasari penggunaan kapur sebagai  pereduksi  volume  semen.  (Naik et  al , 2010) (Sharpe et al , 2006) Pada beberapa kasus, gypsum  dan  fly  ash  bisa  bereaksi  dengan  air untuk membentuk senyawa cementitious material, seperti pada persamaan 1 :
Pada  persamaan  1  nilai  a,  b,  c,  x,  y,  dan  z tergantung  dari  temperatur,  tekanan,  dan  molar rasio dari reaktant. Sedangkan, ikatan atom C – S  –  H  pada  gyspum  dan  ettringite  menentukan
kuat  tekan  komposisi  tersebut.  (Yang et  al , 2008)
(1)
Suatu  penelitian  juga  mengindikasikan  korelasi antara kuat tekan pasta fly ash dan gypsum pada umur  2  hari  pengujian.  (Bondar,  2014)  Maka, pada penelitian ini juga akan diamati hubungan kedua  alternatif  cementitious  material  ini  pada sampel  mortar,  dengan  PC  sebagai  variabel kontrol.
Gambar  3.  Hubungan  fly  ash  dan  gypsum  terhadap kuat tekan (Bondar, 2014).

## III. METODE PENELITIAN
Alat & bahan :
- Fly ash tipe C
- Gypsum
- Air
- Agregat halus
- Semen Portland
- Satu set cetakan mortar logam ukuran 5 x 5 x 5 cm
- Satu set mesin pengaduk
- Satu set bejana
Jurnal Teknik Sipil Dan Arsitektur Vol. 27 No. 1 Januari 2022 ISSN: 2598-2257(Online) 2807-9418(Print)
- Satu set timbangan
- Satu set ayakan
- Universal Testing Machine (UTM)
Pengujian :
- Pengujian  kuat  tekan  mortar  semen  portland berdasar SNI 03-6825-2002.
- XRF  ( X-Ray  Fluoresense )  berdasar  ASTM  D 4326 – 04.
- XRD  ( X-Ray  Diffraction )  berdasar  ASTM  D
3906-19
Gambar 4. Cetakan mortar.
Berdasarkan  penelitian  sebelumnya,  kadar cementitious material berbanding Semen Portland  paling  optimal  terdapat  pada  angka 25%,  (Naibaho,  2020)  maka  kadar  yang  sama akan  digunakan  pada  penelitian  kali  ini.  Untuk perbandingan  agregat  halus  dan  cementitious material ditetapkan pada angka 1 : 3, sedangkan rasio  air  sebesar  0,35.  Variasi  akan  diberikan pada  perbandingan  PC,  gypsum,  dan  fly  ash mulai  dari  0%,  25%,  dan  50%.  Sedangkan pengujian kuat tekan akan dilakukan pada umur 3 dan 14 hari.
Tabel 2
Kombinasi PC, kapur, dan fly ash C pada sampel.
No PC
Gypsum Fly Ash 1 100%
0%
0%
2 50% 25% 25%
3 25% 50% 25% 4 25% 25% 50% 5 0% 50% 50%

## IV. HASIL DAN ANALISA
Dilakukan  pengujian  XRF  ( X-Ray Fluoresense ) untuk  mengungkap  kandungan  oksida  sampel fly  ash.  Total  ada  20  unsur  oksida  yang terkandung  dalam  sampel  yang  diujikan,  mulai dari aluminium trioksida (Al 2 O 3 ) sampai dengan oksida  merkuri  (HgO),  yang  dapat  dilihat prosentasenya dalam tabel 3 :
Tabel 3 Unsur-unsur oksida yang terkandung pada fly ash.
Unsur Kadar (%) Unsur Kadar (%) Al 2 O 3 12 NiO 0.02 SiO 2 26.5 CuO 0.056 SO 3 1.1 ZnO 0.04 K 2 O 1.24 SrO 0.42 CaO 27.7 MoO 3 0.9 TiO 2 1.61 BaO 0.38 V 2 O 5 0.04 Eu 2 O 3 0.2
Cr 2 O 3 0.067 Yb 2 O 3 0.04 MnO 0.26 Re 2 O 7 0.1
Fe 2 O 3 26.9 HgO 0.17
Terlihat  bahwa  sampel  tersebut  mengandung Al 2 O 3 sebesar  12%,  SiO 2 sebesar  26,5  %,  dan Fe 2 O 3 sebesar  26,9%.  Jika  ketiga  unsur  oksida tersebut  dijumlahkan,  maka  akan  didapat prosentase sebesar 65,4%, atau kurang dari 70% yang  merupakan  batasan  terbesar  fly  ash  kelas C.  Adapun  data  CaO  menunjukkan  angka 27,7% yang melebihi batas syarat fly ash tipe C, yaitu  10%,  maka  sampel  yang  digunakan terklasifikasikan sebagai tipe C.
Gambar 5. Hasil uji XRD sampel fly ash tipe C
Gambar  5  menunjukkan  pola  XRD  ( X-Ray Diffraction ) pada sampel yang sama. Dari grafik tersebut bisa terlihat unsur Ca terkandung cukup dominan pada sampel, yang semakin menguatkan  bahwa  tipe  dari  fly  ash  ini  adalah C.
Setelah  dilakukan  pengujian  kuat  tekan  pada umur  7  dan  14  hari  pada  mortar  dengan berbagai  komposisi,  didapat  hasil  seperti  pada gambar 6.
Gambar  6.  Grafik  kuat  tekan  kelima  komposisi sampel.
Sampel  dengan  performa  kuat  tekan  terbaik ditunjukkan  oleh  komposisi  tanpa  alternatif cementitious material , yaitu nomor 1. Sedangkan  kekuatannya  semakin  menurun seiring berkurangnya kadar PC. Sampel 3 dan 5 menunjukkan  hasil  yang  cukup  identik,  dengan
margin  kuat  tekan  keduanya  terbilang  kecil, yaitu sekitar 1 – 2 MPa saja. Komposisi dengan kadar  PC  50%,  atau  sampel  2,  menunjukkan nilai  kuat  tekan  yang  berada  di  tengah  batas rata-rata  terendah  (7  MPa)  dan  tertinggi  (23,3 MPa) pada penelitian ini, yaitu sekitar 14 MPa. Dengan  adanya  data  ini,  mengindikasikan adanya  penurunan  linier  kuat  tekan  yang berbanding  lurus  dengan  pengurangan  kadar PC.
Adapun hal menarik adalah performa sampel 4, yang menunjukkan kuat tekan hampir menyamai sampel 1, yaitu dengan nilai tertinggi mencapai 23 MPa. Perlu dilakukan kajian lebih lanjut  mengenai  fenomena  ini,  seperti  analisis kimia  pada  sisa-sisa  sampel  yang  telah  hancur untuk  mengungkap  kandungannya.  Namun, pada pengamatan fisik mortar segar bisa dilihat perbedaan konsistensi antar sampel.
Gambar 7. Bentuk fisik sampel 4 dan sampel 5.
Sampel  4  terlihat  begitu  solid,  sedangkan  ada beberapa sampel yang tidak terpadatkan dengan baik. Sekilas, hal yang mempengaruhi kompaktifitas mortar adalah metode penumbukan  dan  kadar  air  yang  berbeda. Kendati faktor air semen sudah dibuat seragam, ada  juga  faktor  lain  dapat  mempengaruhinya, seperti  kemampuan  penyerapan  pasta.  Saat gypsum  dan  fly  ash  digunakan  sebagai  bahan substituen,  maka  penyerapannya  pun  berbeda
dengan  sampel  yang  hanya  terbuat  dari  PC.
Disinyalir  penetapan  faktor  air  semen  yang sama  tidak  disarankan  pada  penelitian  yang memvariasikan  jenis cementitious berbeda. Sedangkan, kuat tekan sampel 4 yang menyamai sampel  1  belum  bisa  dipastikan  penyebabnya hanya karena faktor kombinasi komposisi antara PC, gypsum, dan fly ash tipe C. (Neville, 2010)

## V. KESIMPULAN
1. Pengurangan  jumlah  PC  sebanding  dengan pengurangan  kuat  tekan  sampel  mortar, baik itu pada 7 hari pengujian, maupaun 14 hari.  Penurunan  ini  teramati  dengan  nilai tertinggi  sebesar  23,3  MPa  untuk  sampel tanpa  substituen  material,  14  MPa  untuk 50%  PC,  dan  7  MPa  untuk  tanpa  PC. Sedangkan  sampel  yang  mengandung  25% PC  performa  kuat  tekannya  tidak  jauh berbeda  dengan  sampel  tanpa  PC,  yaitu dengan perbedaan sebesar 1 – 2 MPa saja. 2. Terjadi peningkatan kekuatan yang signifikan  (23  MPa)  pada  sampel  4  yang hanya  mengandung  25%  PC,  bahkan hampir  menyamai  sampel  1  yang  tanpa menggunakan  kapur  dan  fly  ash  (23,3 MPa),  namun  peningkatan  performa  ini diduga  bukan  karena  faktor  komposisi, melainkan  kadar  air,  pemadatan,  dll. Karena  sampel  dengan  kandungan  PC serupa,  yaitu  sampel  3,  menghasilkan  kuat tekan yang sama rendahnya dengan sampel tanpa PC (7 – 8 MPa).

## VI. SARAN
Penentuan faktor air sebagai variabel tetap perlu dikaji  ulang  pada  penelitian  mortar  yang memvariasikan  jenis  cementitious  material selain  PC,  karena  kemampuan  penyerapannya berbeda.  Ada  baiknya  dilakukan  uji  konsistensi terlebih  dahulu  pada  varian  pasta  yang  akan digunakan.  Sedangkan  untuk  mengungkap interaksi  kimia  pada  sampel  setelah  proses hidrasi,  perlu  dilakukan  analisis  kimia  lebih lanjut.

## DAFTAR PUSTAKA
American  Society  for  Testing  and  Materials (ASTM) C618 (2004),
“ Standard Specification  for  Coal  Fly  Ash  and  Raw  or Calcined  Natural  Pozzolan  for  Use  in Concrete ”, West Conshohocken, USA.
Armin  Naibaho.,  Aulia  Rahman.,  (2020),  Efek Penambahan Fly Ash Tipe C Terhadap Kuat Tekan  Mortar,  Reka  Buana  :  Jurnal  Ilmiah Teknik Sipil dan Teknik Kimia, 5 (1), 2020, 51-56.
Aulia  Rahman.  (2017),  Karakterisasi  Sifat
Kimia  dan  Fisika  Fly  ash  Indonesia.  RC- 142501, Intitut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya.
Olson, Donald, 2001. “ Gypsum. U.S. Geological Survey Minerals Yearbook ” 35, 1-5.
Naik,  Tarun,  Kumar,  Rakesh,  Chun,  Yoon- moon, Kraus, Rudolph, 2010.  “ Utilization of Powdered  Gypsum-Wallboard  in  Concrete ”. UWM  Center  for  By-Products  Utilization: University  of  Wisconsin-Milwaukee,  WI,
USA.
Sharpe, Roger, Greg Cork, 2006.  “ Gypsum and anhydrite.  Industrial  Minerals  and  Rocks ”, seventh ed., pp. 519-540.
Yang M, Qian J, Pang Y. “ Activation of ﬂy ash–
lime systems using calcined
phosphogypsum ”.  Constr  Build  Mater 2008;22:1004–8.