Semua produsen beton pracetak sekarang dapat menggunakan sekelompok bahan yang disebut “fly ash” untuk meningkatkan kualitas dan daya tahan produk mereka. Fly ash meningkatkan kemampuan kerja beton, daya pompa, kekompakan, penyelesaian akhir, kekuatan ultimat, dan daya tahan serta memecahkan banyak masalah yang dialami beton saat ini–dan semuanya dengan biaya lebih murah. Fly ash, bagaimanapun, harus digunakan dengan hati-hati. Tanpa pengetahuan yang memadai tentang penggunaannya dan mengambil tindakan pencegahan yang tepat, masalah dapat mengakibatkan pencampuran, waktu pengerasan, pengembangan kekuatan, dan daya tahan.

Apa itu Fly Ash?

Fly ash adalah sekelompok bahan yang dapat bervariasi secara signifikan dalam komposisi. Ini adalah residu yang tersisa dari pembakaran batubara, yang dikumpulkan pada presipitator elektrostatik atau di baghouse. Ini bercampur dengan gas buang yang dihasilkan ketika batu bara bubuk digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik. Sejak krisis minyak tahun 1970-an, penggunaan batu bara meningkat. Pada tahun 1992, 460 juta metrik ton abu batubara diproduksi di seluruh dunia. Sekitar 10 persen dari ini diproduksi sebagai fly ash di Amerika Serikat. Pada tahun 1996, lebih dari 7 juta metrik ton digunakan dalam beton di A.S. Secara ekonomi, masuk akal untuk menggunakan sebanyak mungkin abu berbiaya rendah ini, terutama jika dapat digunakan dalam beton sebagai pengganti semen.

Batubara adalah produk jutaan tahun penguraian bahan nabati di bawah tekanan, dan komposisi kimianya tidak menentu. Selain itu, perusahaan listrik mengoptimalkan produksi listrik dari batubara menggunakan aditif seperti kondisioner gas buang, natrium sulfat, minyak, dan aditif lainnya untuk mengendalikan korosi, emisi, dan pengotoran. Fly ash yang dihasilkan dapat memiliki komposisi yang bervariasi dan mengandung beberapa aditif serta produk dari pembakaran yang tidak sempurna.

Kebanyakan fly ash adalah pozzolanic, yang berarti itu adalah bahan yang mengandung silika atau silika dan alumina yang bereaksi dengan kalsium hidroksida untuk membentuk semen. Ketika semen portland bereaksi dengan air, menghasilkan kalsium silikat terhidrasi (CSH) dan kapur. Silikat terhidrasi mengembangkan kekuatan dan kapur mengisi kekosongan. Fly ash yang dipilih dengan benar bereaksi dengan kapur untuk membentuk CSH – produk penyemenan yang sama seperti pada semen portland. Reaksi fly ash dengan kapur dalam beton meningkatkan kekuatan. Biasanya, fly ash ditambahkan ke beton struktural pada 15-35 persen berat semen, tetapi hingga 70 persen ditambahkan untuk beton massal yang digunakan di bendungan, perkerasan beton padat rol, dan area parkir. Perhatian khusus harus diberikan dalam memilih fly ash untuk memastikan sifat beton yang lebih baik.

Keuntungan Fly Ash

Keuntungan menggunakan fly ash jauh lebih besar daripada kerugiannya. Manfaat paling penting adalah berkurangnya permeabilitas terhadap air dan bahan kimia agresif. Beton yang diawetkan dengan benar yang dibuat dengan fly ash menciptakan produk yang lebih padat karena ukuran pori-porinya berkurang. Ini meningkatkan kekuatan dan mengurangi permeabilitas.

Saat ini, setidaknya ada dua cara untuk membuat fly ash lebih bermanfaat: proses kering yang melibatkan pemisahan statis triboelektrik dan proses basah berdasarkan flotasi buih. Prosedur ini umumnya menurunkan kandungan karbon dan LOI fly ash. Biaya tempat penyimpanan tambahan harus dengan mudah ditutupi dengan pengurangan biaya beton dan manfaat tambahan pada beton. Fly ash rendah karbon atau penggunaan bahan penangkap udara yang lebih baik pada tingkat penambahan yang lebih tinggi dari biasanya dapat mengontrol masalah daya tahan beku-cair.

Keuntungan dalam Beton Segar

Karena partikel fly ash berbentuk bulat dan dalam kisaran ukuran yang sama dengan semen portland, pengurangan jumlah air yang dibutuhkan untuk pencampuran dan penempatan beton dapat diperoleh. Dalam beton pracetak, ini dapat diterjemahkan menjadi kemampuan kerja yang lebih baik, menghasilkan sudut dan tepi yang tajam dan khas dengan tampilan permukaan yang lebih baik. Ini juga membuatnya lebih mudah untuk mengisi bentuk dan pola yang rumit.

Fly ash juga menguntungkan beton pracetak dengan mengurangi permeabilitas, yang merupakan penyebab utama kegagalan prematur. Penggunaan fly ash dapat menghasilkan workability, pumpability, cohesiveness, finish, ultimate strength, dan durability yang lebih baik. Partikel halus dalam fly ash membantu mengurangi perdarahan dan segregasi serta meningkatkan kemampuan pompa dan penyelesaian akhir, terutama pada campuran tanpa lemak.

Keuntungan dalam Beton Keras

Kekuatan beton tergantung pada banyak faktor, yang paling penting adalah rasio air terhadap semen. Fly ash yang berkualitas baik umumnya meningkatkan workability atau setidaknya menghasilkan workability yang sama dengan sedikit air. Pengurangan air menyebabkan peningkatan kekuatan. Karena beberapa fly ash mengandung partikel yang lebih besar atau kurang reaktif daripada semen portland, hidrasi yang signifikan dapat berlanjut selama enam bulan atau lebih, yang mengarah ke kekuatan ultimit yang jauh lebih tinggi daripada beton tanpa fly ash.

Ada beberapa kasus di mana kekuatan awal beton rendah, terutama di mana sebagian besar – 30 persen atau lebih – dari semen portland diganti dengan fly ash. Ini tidak perlu menjadi masalah serius hari ini, karena waktu yang ditetapkan juga dikendalikan oleh banyak faktor lain yang dapat diubah untuk mengkompensasi penambahan fly ash, jika perlu.

Set lambat yang diamati dan kekuatan awal yang rendah yang diperoleh dengan fly ash telah menyebabkan pengurangan jumlah campuran mineral ini yang digunakan dalam beton. Meskipun beberapa bahan fly ash akan mengurangi kekuatan awal dan memperlambat waktu pengerasan, hal itu tidak harus terjadi saat ini. Beberapa fly ash sebenarnya mempercepat set. Penambahan akselerator, plasticizer dan/atau sejumlah kecil CSF tambahan, serta abu layang yang tepat, dapat mengurangi masalah ini.

Beton dengan proporsi yang tepat yang mengandung fly ash akan menghasilkan biaya yang lebih rendah. Karena permeabilitas berkurang dan kalsium oksida berkurang dalam fly ash yang dipilih dengan benar, seharusnya kurang rentan terhadap reaksi alkali-agregat. Sulfat dan serangan kimia lainnya berkurang ketika fly ash ditambahkan. Fly ash, yang memiliki sedikit efek pada creep, diduga berkontribusi terhadap korosi karena bereaksi dengan kalsium hidroksida. Fly ash, pada kenyataannya, tidak secara material mengurangi alkalinitas, dan permeabilitas yang berkurang membantu melindungi beton dari penetrasi klorida, penyebab korosi rebar. Sebuah superplasticizer yang dikombinasikan dengan fly ash dapat digunakan untuk membuat beton dengan kinerja tinggi dan kekuatan tinggi. Beton yang mengandung fly ash umumnya berkinerja lebih baik daripada beton biasa dalam uji susut pengeringan.

Kekurangan Fly Ash

Kualitas fly ash itu penting – tetapi bisa bervariasi. Fly ash berkualitas buruk dapat memiliki efek negatif pada beton. Keuntungan prinsip fly ash adalah mengurangi permeabilitas dengan biaya rendah, tetapi fly ash dengan kualitas yang buruk justru dapat meningkatkan permeabilitas. Beberapa fly ash, seperti yang diproduksi di pembangkit listrik, kompatibel dengan beton. Jenis fly ash lainnya harus dimanfaatkan, dan beberapa jenis tidak dapat ditingkatkan cukup untuk digunakan dalam beton.

Beberapa beton akan mengeras dengan lambat saat digunakan fly ash. Meskipun ini mungkin dianggap sebagai kerugian, itu sebenarnya bisa menjadi manfaat dengan mengurangi stres termal. Saat semen mengeras, ia menghasilkan 100 kalori per gram sehingga suhu struktur dapat naik 135 derajat. Fly ash tertentu dapat digunakan untuk menjaga suhu agar tidak naik terlalu tinggi (kurang dari 45 derajat). Namun, beton dengan fly ash dapat dibentuk secara normal atau bahkan dengan cepat, karena banyak faktor lain yang mengontrol pembentukan dan pengembangan kekuatan.

Daya tahan beku-cair mungkin tidak dapat diterima dengan penggunaan fly ash dalam beton. Jumlah udara yang masuk ke dalam beton mengontrol daya tahan beku-cair, dan kandungan karbon yang tinggi dalam produk fly ash tertentu menyerap beberapa zat penangkap udara, mengurangi jumlah udara yang dihasilkan dalam beton, membuat beton rentan terhadap kerusakan beku. Bahan fly ash karbon tinggi cenderung menggunakan lebih banyak air dan juga menggelapkan beton. Tidak dianjurkan untuk menggunakan fly ash dengan kandungan karbon tinggi (lebih dari 5 persen), tetapi jika harus digunakan, kadar udara yang tepat dapat dicapai dengan meningkatkan dosis zat penambah udara.

Set lambat dan kekuatan awal yang rendah tidak perlu menjadi konsekuensi dari penggunaan fly ash. Sebagian besar waktu, kehalusan tinggi dan fly ash rendah karbon akan menghasilkan kekuatan awal yang tinggi. Terkadang, kapur tambahan, akselerator atau superplasticizer akan dibutuhkan. Fly ash juga dapat dicampur dengan sedikit condensed silica fume (CSF) untuk meningkatkan set atau sifat kekuatan awal. Tentu saja, perhatian yang cermat terhadap desain campuran dan kadar air selalu diperlukan untuk mendapatkan set yang tepat dan pengembangan kekuatan awal.