Fly Ash untuk Beton: Sifat, Kegunaan, Keuntungan & Kerugian

Monday, April 27th 2020.

Fly ash yang menumpuk hasil dari limbah pembangkit listrik membuat kita semua khawatir karena bisa menyebar ditiup angin dan mencemari pertanian dan pekarangan buah di lingkungan sekitarnya. Namun sekarang di dunia kontruksi fly ash digunakan untuk membuat beton dan batu bata.

Mari kita lihat, apa itu fly ash, bagaimana fly ash mempengaruhi lingkungan dan juga teknologi. Dalam artikel ini, kita akan membahas, sejarah fly ash, penggunaannya, pro-kontra, sifat, klasifikasi dll untuk beton.

 

Fly Ash Abu Sisa Pembakaran

Fly ash adalah salah satu campuran pozzolan terbaik. Campuran pozzolan atau mineral adalah bahan-bahan yang dengan sendirinya tidak memiliki kualitas semen tetapi menunjukkan sifat semen dalam bentuknya yang terbagi halus ketika dikombinasikan dengan kapur, yaitu Kalsium Hidroksida (Ca (OH) 2) dengan adanya uap air. Mereka bereaksi secara kimia dengan Kalsium Hidroksida pada suhu kamar untuk membentuk senyawa semen.

Fly ash, juga dikenal sebagai jelaga hasil dari pembakaran batu bara, adalah salah satu bahan pozzolanic buatan. Fly ash adalah bubuk alumino-silikat amorf yang dibagi halus, yang diproduksi di pembangkit listrik tenaga pembakaran batu bara. Ia tidak memiliki sifat semen tetapi menjadi reaktif jika dicampur dengan kapur. Fly ash menghasilkan gel (kalsium-silikat hidrat (C-S-H)), yang membuat beton ber-fly ash padat, memberikan kekuatan dan mengurangi permeabilitas. Dengan demikian, ini meningkatkan sifat ketahanan beton.

Menurut ‘Malhotra V.M. dan Ramezanianpour ‘(Fly Aash in Concrete, Edisi Kedua), fly ash adalah salah satu residu yang dihasilkan selama pembakaran batubara di pembangkit listrik tenaga panas dan terdiri dari partikel halus yang naik bersama gas. Fly ash terutama mengandung silika (SiO2), kalsium oksida (CaO), alumina oksida (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3). Komponen-komponennya bervariasi tergantung pada jenis batubara yang dibakar. Fly ash dihasilkan oleh pendinginan yang cepat dan pemadatan abu cair; karenanya sebagian besar partikel fly ash berada dalam keadaan amorf. Partikel fly ash umumnya berbentuk bola dengan diameter mulai dari kurang dari 1 μm hingga 150 μm sedangkan partikel semen lebih kecil dari 45 µm. Bentuk bola dan ukuran partikel meningkatkan flowabilitas dan mengurangi permintaan air dalam campuran beton.

 

Bagaimana Fly Ash Mempengaruhi Lingkungan dan Teknologi?

Menurut ‘Raj Premani’ (2017) (Diterbitkan di: Fly Ash-A Boon for Concrete), India sendiri menghasilkan lebih dari 100 juta ton fly ash setiap tahun. Fly ash menciptakan dampak buruk bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Pembuangannya merupakan masalah besar. Beberapa tahun yang lalu, fly ash biasanya dilepaskan ke atmosfer menyebabkan polusi udara. Saat ini fly ash dikumpulkan dalam peralatan pengendalian polusi seperti precipitator elektrostatik sebelum gas dilepaskan ke udara, sehingga mengurangi polusi udara.

Di sisi lain, fly ash lebih efektif dalam membuat beton. Oleh karena itu, penggunaan fly ash dalam beton menarik perhatian serius dari teknologi beton dan departemen pemerintah di seluruh dunia.

 

Sejarah Fly Ash

Sejak bertahun-tahun, fly ash digunakan dalam beton. Menurut ‘M.S. Shetty ‘(Penulis Teori dan Praktik Teknologi Beton), bahwa penggunaan fly ash skala besar pertama kali dalam pembangunan bendungan Hungry Horse dan kemudian, bendungan Canyon Ferry di Amerika Serikat. Jumlah fly ash yang digunakan adalah sekitar 30% berat semen. Di India, penggunaan fly ash yang paling awal adalah dalam pembangunan bendungan Rihand dan kuantitasnya 15% dari berat semen yang digunakan.

 

Penggunaan Fly Ash

Fly ash lebih disukai untuk berbagai aplikasi dan digunakan dalam:

• Pembuatan Semen Portland Pozzolana. Sesuai ‘IS 1489 (Bagian 1): 1991’ (Spesifikasi Semen Portland-Pozzolana), bahan fly ash harus 10-25% menurut berat Semen Portland Pozzolana.
• Dalam pembetonan massal, seperti bendungan, dinding penahan, trotoar dll.
• Pembuatan batu bata, balok, lembaran asbes, pipa tekanan asbes dll.
• Pengisian aliran air di tanggul, pendekatan jembatan layang, jembatan dll.
• Pembuatan beton kinerja tinggi seperti produk tiang pancang dan produk precast lainnya.
• Pembetonan pada cuaca dingin.
• Pembuatan Beton dengan Volume Fly Ash Tinggi (HVFAC) yang terdiri dari lebih dari 40-50% kadar fly ash berdasarkan massa total bahan semen. Biasanya digunakan untuk membuat jalan dan trotoar.
• Dalam persiapan beton Geopolymer.

Beton Geopolymer : Geopolymer concrete adalah alternatif untuk semen Portland. Ini mengurangi penggunaan semen Portland biasa yang bertanggung jawab atas emisi CO2 tinggi. itu disiapkan dengan pemanfaatan bahan limbah seperti fly ash dan slag furnace slag (GGBS) dll. Dengan demikian, ini menjadi inovatif dan ramah lingkungan.

 

Keuntungan dari Fly Ash

• Merupakan pengganti semen Portland yang hemat biaya.
• Fly ash adalah produk sampingan atau produk limbah karenanya penggunaan beton fly ash mengurangi CO2 dan karenanya ramah lingkungan.
• Memiliki ketahanan cuaca dingin yang baik.
• Ini adalah bahan yang tidak menyusut.
• Pulverized fuel ash juga menghasilkan beton padat / bata dengan permukaan yang halus dan detail yang tajam.
• Beton fly ash memiliki kemampuan kerja yang baik dan memungkinkan untuk memiliki rasio air-semen yang lebih rendah, nilai slump yang serupa dibandingkan dengan beton biasa. Menurut ‘Davis et al.’ (1937), fly ash berbeda dari bahan pozzolan lainnya yang biasanya meningkatkan kebutuhan air pada campuran beton.
• Ini mengurangi masalah retakan, permeabilitas, bleeding pada beton dll.
• Ini juga mengurangi panas hidrasi.

 

Kerugian Fly Ash

• Abu fly ash dapat mempengaruhi warna beton. Menurut ‘A.M. Neville ‘(Penulis Properti Sifat Beton), warna beton fly ash dengan kandungan karbonnya. Biasanya warna yang terlihat lebih gelap dan jelek, hal ini membantu dalam mengidentifikasi beton fly ash dibandingkan dengan beton non fly ash, ketika keduanya ditempatkan berdampingan.
• Penggunaan fly ash mengarah pada penguatan kekuatan beton yang lebih lambat.
• Pada beton ber fly ash kelas C sensitif terhadap suhu, karenanya pada kegiatan pembetonan dalam jumlah yang banyak (mass concrete) atau ketika suhu naik sekitar 200 ℃ atau 400 ℉, abu fly ash tidak memberikan kekuatan tinggi.
• Penggunaan bubuk fly ash pada campuran beton dapat mengurangi permintaan air; Oleh karena itu, penggunaan plasticizer / superplasticizers atau pencampuran udara entraining menjadi penting untuk mendapatkan workability (kemampuan kerja) yang baik dari beton fly ash.

 

Sifat Fisika dan Kimia Fly Ash

Sifat fisik dan kimia fly ash sangat bervariasi tergantung pada jenis batubara yang terbakar.

Sifat Fisika

• Warna: Warna fly ash tergantung pada unsur-unsur penyusunnya. Dalam fly ash, konten kapur memberikan warna tan dan warna terang, kandungan besi memberikan warna kecoklatan dan karbon & biasanya meningkatkan konten yang tidak terbakar atribut abu-abu gelap menjadi warna hitam.
• Gravitasi Spesifik: 90 hingga 2,96
• Luas Permukaan Spesifik: 250 hingga 600 m2 / kg sedangkan luas permukaan spesifik semen adalah 225 m2 / kg

Sifat Kimia

Sesuai ‘ASTM C618-08a’ (American Society for Testing and Material), sifat kimia dari abu fly ash terlarut adalah sebagai berikut:

• 70% silika, alumina, oksida besi,
• Maks. 5% – SO3,
• Maks. kerugian karena pengapian- 12%,

 

Bagaimana Fly Ash ditambahkan dalam Beton?

Ada dua cara di mana fly ash dapat digunakan.

1. Menggabungkan persentase tertentu fly ash dengan klinker semen di pabrik untuk menghasilkan semen Portland pozzolana (PPC)
2. Gunakan fly ash sebagai campuran pada saat membuat beton di batching plant atau lokasi kerja.

Penambahan fly ash dalam kedua cara menguntungkan tetapi metode kedua pada keterangan diatas memberikan kebebasan dan fleksibilitas bagi insinyur / pengguna untuk mengubah variasi persentase penambahan fly ash.Harga beton yang ber-fly ash dan non fly ash pun berbeda, cek harga beton readymix berikut ini selengkapnya.

https://solusibetonreadymix.com/harga-beton-jayamix/

Menurut ‘National Precast Concrete Association’ (Diterbitkan di: Menggunakan Fly Ash in Concrete), untuk pekerjaan beton normal, 15 -35% fly ash dari semen dan untuk pekerjaan beton massa seperti bendungan, dinding penahan dll. hingga 70% fly ash dari semen dapat ditambahkan.

 

Klasifikasi Fly Ash

Ada dua jenis fly ash sesuai ‘ASTM C618-08a’ (American Society for Testing and Material), berdasarkan pada jenis batubara dari mana abu berasal.

01. Kelas C Fly Ash

Fly ash jenis ini berasal dari batubara sub-bituminous dan lignit. Fly ash Kelas C memiliki persentase tinggi kalsium oksida (lebih dari 10%), sekitar 35% silika dan kandungan karbon jauh lebih rendah kurang dari 2%) daripada semen Portland. Selain sifat pozzolan, fly ash Kelas C mengandung sifat semen; karenanya tidak memerlukan aktivator. Ini tahan terhadap ekspansi dari serangan kimia. Kelas C fly ash paling umum digunakan untuk beton struktural, perkerasan PCC dan juga sebagai bahan utama dalam ubin, paving atau batu bata, balok dll.

02. Kelas F Fly Ash

Berasal dari batubara bitumen, fly ash Kelas F lebih umum daripada fly ash kelas C. Umumnya fly ash rendah kalsium dengan kandungan karbon kurang dari 5% tetapi kadang-kadang setinggi 10%. Abu layang kelas F hanya mengandung sifat pozzolan, oleh karena itu, diperlukan agen penyemenan seperti semen Portland, kapur api, atau kapur terhidrasi – dicampur dengan air untuk bereaksi dan menghasilkan senyawa semen. Partikel fly ash kelas F ditutupi oleh sejenis kaca leleh. Oleh karena itu, sangat mengurangi risiko ekspansi karena serangan sulfat seperti yang dapat terjadi di tanah yang dibuahi atau di dekat daerah pantai.

 

Pengaruh Fly ash pada Sifat Beton

01. Pengaruh Fly Ash pada Beton Segar

Penggunaan fly ash dalam beton dapat mengurangi :

• Permintaan akan air untuk slump yang diinginkan.
• Bleeding (lihat : Apa itu Bleeding)
• Pengeringan susut
• Panas hidrasi

02. Pengaruh Fly Ash pada Beton Keras

• Kekuatan awal beton fly ash cenderung lebih rendah dari beton biasa.
• Reaksi pozzolanic membuat beton dari matriks padat yang menghasilkan penurunan permeabilitas air dan gas.

Akhirnya, penggunaan fly ash dalam beton dapat mengubah sifat-sifat beton dalam keadaan segar maupun dalam keadaan mengeras. Selain itu, fly ash berguna memberikan pengganti ekonomis semen Portland dan membuat beton ekonomis serta memberikan cara yang paling efisien untuk pembuangan limbah pada pembakaran batu bara. Oleh karena itu, fly ash digunakan sebagai campuran beton tidak hanya keunggulan teknis yang diperluas untuk sifat beton, tetapi juga berkontribusi terhadap pengendalian pencemaran lingkungan.