Pengaruh serat polipropilena terhadap sifat keras dan segar mortar geopolimer bawah air

Abstrak
Untuk mempopulerkan penggunaan geopolimer, perlu untuk menyelidiki kegunaan geopolimer dalam struktur air di atau di tepi laut dan sungai. Untuk tujuan ini, mortar geopolimer bawah air dengan persentase serat polipropilena (PP) yang berbeda diproduksi dalam penelitian ini. Pada tahap pertama, efek serat PP pada mortar geopolimer bawah air segar diselidiki dengan melakukan uji slump dan pH. Pada tahap berikutnya, uji mekanis dilakukan pada mortar yang sudah mengeras yang dituang dan dibiarkan di bawah air selama 3, 7, dan 28 hari. Akhirnya, analisis mikrostruktur dilakukan untuk memverifikasi eksperimen mekanis dan untuk memeriksa keadaan mikrostruktur mortar geopolimer bawah air. Sebagai hasil dari penelitian ini, setelah 28 hari, kekuatan tekan dan lentur spesimen geopolimer bawah air yang mengandung serat PP 0,5% meningkat masing-masing sebesar 3,90% dan 210,75%, dibandingkan dengan spesimen geopolimer bawah air bebas serat. Selain itu, kekuatan tekan 28 hari mencapai 53,05 MPa, yang menunjukkan potensi mortar geopolimer untuk mencapai kekuatan yang cukup dalam kondisi terendam. Temuan ini menggarisbawahi kelayakan mortar geopolimer bawah air untuk struktur laut dan aplikasi bangunan terendam lainnya.

1. PENDAHULUAN
Karena penggunaannya yang luas di sektor bangunan, semen Portland Biasa adalah pengikat semen yang umum. Namun, penggunaan semen Portland Biasa yang luas ini menimbulkan masalah, khususnya dengan emisi karbon dioksida (CO 2 ). Akibatnya, produksi satu ton semen Portland Biasa menghasilkan emisi sekitar satu ton CO 2 . 1 , 2 Sektor semen Portland bertanggung jawab atas sekitar 5%–7% dari emisi karbon di seluruh dunia. 3 , 4 Oleh karena itu, ada kebutuhan untuk bahan pengikat yang lebih ramah lingkungan dan memiliki emisi CO 2 minimal atau nol , yang dapat berfungsi sebagai pengganti yang layak untuk semen Portland Biasa baik seluruhnya maupun sebagian. Geopolimer diproduksi oleh reaksi bahan reaktif-aluminosilikat dengan larutan yang sangat basa dan dapat dikeraskan pada suhu ruangan normal. 5 – 7 Geopolimer adalah bahan konstruksi unik yang saat ini digunakan karena kualitasnya, seperti stabilitas termal dan permukaan yang keras. 8 – 10 Geopolimer tersusun atas mineral-mineral yang memiliki kekerasan, ketahanan terhadap pelapukan, dan kemampuan bertahan pada suhu tinggi berkisar antara 1000 hingga 1200°C. 1 , 11 Wang et al. 12 meneliti dampak serat hibrida dan berbagai konsentrasi nano-SiO₂ terhadap kemampuan kerja komposit geopolimer pemadatan sendiri melalui serangkaian pengujian. Investigasi menunjukkan bahwa penambahan nano-SiO₂ sebesar 0,5% meningkatkan semua metrik kemampuan kerja, sedangkan konsentrasi nano-SiO₂ atau kandungan serat yang lebih tinggi mengakibatkan penurunan. Selain itu, Zhang et al. 13 memproduksi beton geopolimer bubur limbah, meneliti pengaruh bahan pengikat dan aktivator terhadap karakteristik mekanis dan mikrostrukturnya. Campuran ideal menunjukkan mikrostruktur yang padat dan kekuatan yang unggul, memberikan pendekatan berkelanjutan untuk memanfaatkan bubur limbah dalam bahan konstruksi. Selain itu, Mao et al. 14 meneliti pemanfaatan bubur limbah bersama dengan abu terbang dan bubuk terak untuk membuat komposit geopolimer berbasis bubur limbah, dengan menekankan karakteristik penyusutan dan permeabilitasnya melalui teknik ortogonal Taguchi. Komposisi ideal tersebut meningkatkan daya tahan dan mengurangi porositas, yang menunjukkan kelayakan beton geopolimer sebagai bahan bangunan yang ramah lingkungan.

Komposit bawah air sering kali diperlukan untuk membangun infrastruktur berskala besar di daerah pesisir dan sungai. Proses penempatan beton di bawah air sangat penting untuk keberhasilan penyelesaian struktur bawah air. 15 – 17 Ketika beton dituang dan diawetkan di bawah air, beton tersebut terkena efek pencucian dan disintegrasi, yang memengaruhi sifat mekanis komposit bawah air. 18 Oleh karena itu, sangat penting untuk mencegah tercampurnya beton yang baru dituang dengan cairan yang ada di bawah air. 18 Ada sedikit literatur mengenai geopolimer bawah air. 19 – 25 Penelitian sebelumnya 19 , 25 , 26 mengungkapkan bahwa sampel geopolimer referensi menunjukkan kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan sampel geopolimer yang terendam. Menurut pernyataan mereka, penurunan kekuatan dikaitkan dengan dampak material yang terikat lemah atau tidak terikat yang terhanyut ketika material baru mengalami tekanan eksternal dalam air, yang dapat merusak komposit bawah air. Yahya dan rekan-rekannya 27 melakukan analisis menyeluruh terhadap fitur mekanis pasta geopolimer berdasarkan abu terbang. Analisis tersebut mencakup perendaman pasta di air asin dan air tawar. Mereka menemukan bahwa sampel pasta geopolimer mengalami penurunan kekuatan sebesar 12,11 persen dibandingkan dengan yang diproduksi dalam kondisi kering. Selain itu, Grzecszczyk dkk. menetapkan bahwa proses pencucian mengurangi daya tahan beton dan mencemari air di sekitarnya. 28

Oleh karena itu, disimpulkan bahwa berbagai metode harus digunakan untuk mengurangi kehilangan kekuatan yang disebabkan oleh pencucian komposit bawah air. Ziada et al. 25 menyelidiki pengaruh karbon nanotube pada fitur geopolimer saat ditempatkan di air. Peserta studi menemukan bahwa pemanfaatan karbon nanotube secara signifikan meningkatkan atribut mekanis geopolimer yang dicetak dan dituang di bawah air. Penelitian sebelumnya menyelidiki dampak nano SiO 2 pada fitur komposit geopolimer yang terendam dalam air. Temuan menunjukkan bahwa sampel geopolimer bawah air dengan konsentrasi 0,5% nano SiO 2 menunjukkan kekuatan tekan maksimum. Dalam studi ini, serat PP digunakan untuk meningkatkan atribut mekanis geopolimer bawah air. Baru-baru ini, berbagai karya 29 – 34 telah difokuskan pada penyelidikan serat yang dapat meningkatkan karakteristik mekanis komposit, seperti geopolimer. Karya-karya terbaru telah menunjukkan bahwa penggunaan serat PP dapat mengurangi korosi komponen struktural dan meningkatkan tampilan permukaan elemen-elemen ini. 35 , 36 Penelitian sebelumnya 37 , 38 telah menunjukkan bahwa penggunaan serat PP meningkatkan karakteristik mekanis beton.

Oleh karena itu, hanya ada sedikit penelitian tentang komposit geopolimer bawah air. Selain itu, tidak ada satu pun penelitian ini yang menyelidiki sifat segar dan keras dari mortar geopolimer bawah air yang diperkuat serat PP. Penelitian difokuskan pada dampak serat PP pada mortar geopolimer bawah air berbasis metakaolin. Penelitian dilakukan pada campuran yang baru disiapkan untuk menentukan nilai kemerosotan dan tingkat pH. Kekuatan lentur, kecepatan pulsa ultrasonik (UPV), dan kekuatan tekan diukur untuk menentukan sifat keras geopolimer berbasis metakaolin. Selanjutnya, fitur mikrostruktur geopolimer berbasis metakaolin dinilai menggunakan spektrometri dispersif energi (EDS), mikroskop elektron pemindaian (SEM), dan analisis difraksi sinar-X (XRD).

2 BAHAN DAN METODE
2.1 Bahan
Dalam penelitian ini, metakaolin dan terak tanur sembur granular (GGBS) digunakan sebagai pengikat untuk membuat sampel mortar geopolimer. Tabel 1 menyajikan fitur kimia dan fisik metakaolin dan GGBS. Selain itu, agregat halus dibuat dengan menggunakan pasir sungai yang memiliki berat jenis 2,72 g/cm3 dan diameter akhir 1 mm, sesuai dengan TS 706 EN 12620+A1 (2009). 39 Tabel 2 menampilkan sifat kimia Na2SiO3 dan NaOH. Konsentrasi larutan yang mengandung natrium hidroksida telah ditentukan sebesar 12 M. Lebih jauh, sampel geopolimer meliputi serat PP pada proporsi yang bervariasi sebesar 0%, 0,50%, dan 1%. Tabel 3 memberikan karakteristik serat PP yang digunakan dalam pembuatan sampel geopolimer yang diperkuat serat PP. Lebih lanjut, Gambar 1 menggambarkan representasi visual serat PP, GGBS, dan metakaolin yang digunakan dalam penyelidikan khusus ini.

TABEL 1. Fitur kimia dan fisik GGBS.

TABEL 2. Sifat kimia _Na2SiO3 dan _NaOH .

2.2 Rasio pencampuran dan produksi mortar geopolimer
Penelitian ini mencakup produksi spesimen geopolimer menggunakan metakaolin dan GGBS sebagai bahan dasar, baik dengan maupun tanpa penyertaan serat PP. Awalnya, kombinasi cairan dan kering disiapkan secara independen. Material komposit yang terdiri dari campuran serat PP dan agregat halus disiapkan. 12 M NaOH yang telah disiapkan sebelumnya dan didinginkan dikombinasikan dengan Na2SiO3 sesuai dengan rasio yang ditunjukkan pada Tabel 4. Oleh karena itu, larutan yang diperlukan untuk campuran ini diperoleh. Setelah itu, larutan dicampur secara menyeluruh dengan metakaolin dan GGBS selama 2 menit untuk mendapatkan campuran yang seragam dengan kecepatan 300 rpm. Untuk mendistribusikan serat PP secara homogen dalam campuran, serat PP pertama-tama dicampur kering dalam agregat halus selama 3 menit pada 300 rpm. Kemudian, campuran pasta geopolimer homogen dikombinasikan dengan campuran homogen kering serat PP dan agregat halus selama 2 menit pada 300 rpm. Campuran tersebut kemudian dicampur secara menyeluruh hingga mencapai keadaan homogen pada 150 rpm selama 3 menit lagi. Dengan demikian, spesimen diproduksi menggunakan rasio 0%, 0,50%, dan 1%. Penelitian ini memberikan daftar rasio kombinasi yang digunakan, yang dapat dilihat pada Tabel 4 .

TABEL 4. Rasio pencampuran sampel mortar geopolimer.

Penelitian ini menggunakan air dari Sungai Elazığ-Firat sebagai sumber untuk menuangkan sampel geopolimer bawah air. Selanjutnya, campuran yang baru disiapkan dimasukkan ke dalam cetakan rangkap tiga berukuran 50 × 50 × 50 mm dan 40 × 40 × 160 mm. Cetakan ini kemudian direndam dalam air sungai dengan menggunakan teknik tremie. Pendekatan yang paling sering digunakan untuk beton bawah air adalah teknik tremie tradisional. 40 Penempatan tremie yang berhasil bergantung pada pemeliharaan pemisahan beton di dalam tremie dari air. 41 Selama dimulainya penempatan, mulut tremie harus tetap terendam dalam campuran untuk mencegah turunnya beton secara langsung melalui air, yang akan menyebabkan dispersi. 41 Setelah periode 24 jam, mortar geopolimer segar dimasukkan ke dalam cetakan bawah air. Kemudian, sampel dikeluarkan dari cetakan agar tetap berada di bawah air dan disimpan di air sungai hingga hari percobaan. Gambar 2 menampilkan contoh kubus dan prisma geopolimer yang dituangkan dan direndam di bawah air.

2.3 Uji laboratorium dan metodologi
Pemeriksaan dilakukan untuk menilai karakteristik pH dan slump dari campuran baru. Selain itu, dilakukan pula percobaan kekuatan lentur, UPV, dan kekuatan tekan untuk menentukan atribut mekanis dari spesimen geopolimer yang dikeraskan berdasarkan metakaolin dan GGBS. Dengan demikian, pengujian yang dilakukan dalam pekerjaan ini diklasifikasikan ke dalam dua kelompok untuk menilai karakteristik campuran yang baru disiapkan dan sampel yang dipadatkan. Selain itu, dilakukan pula pemeriksaan XRD dan SEM/EDS untuk menilai karakteristik mikrostruktur geopolimer yang dikeraskan.

Pertama, pengukuran slump dilakukan untuk mengevaluasi kemampuan pemadatan campuran geopolimer. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menilai pengaruh serat PP yang digunakan pada spesimen geopolimer dengan rasio serat yang bervariasi sebesar 0%, 0,50%, dan 1%. Ukuran slump diukur menggunakan instrumen berbentuk kerucut dengan tinggi, diameter atas, dan diameter bawah masing-masing 60, 70, dan 100 mm, sesuai dengan petunjuk yang diuraikan oleh EFNARC. 42 Kemudian, investigasi pH dilakukan untuk memastikan sifat awal spesimen geopolimer berbasis GGBS dan metakaolin saat dicor dan ditempatkan di bawah air. Pekerjaan sebelumnya 43 menggunakan uji pH untuk menilai daya tahan spesimen bawah air terhadap erosi. Studi ini mengevaluasi ketahanan pencucian spesimen geopolimer yang dicor dan ditempatkan di bawah air. Percobaan dilakukan dengan melakukan pengukuran pH campuran segar sebelum dan sesudah menempatkannya di bawah air sungai.

Setelah 3, 7, dan 28 hari, sampel bebas serat PP dan sampel yang mengandung serat PP dengan jumlah yang bervariasi direndam dalam air sungai pada suhu terkontrol 20°C. Tiga spesimen prisma dengan dimensi 40 × 40 × 160 mm menjalani evaluasi kekuatan lentur, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 3. Angka tengah dari data yang dikumpulkan digunakan untuk setiap set. Penilaian kekuatan lentur yang dilakukan dalam penyelidikan ini mengikuti parameter yang ditentukan dalam ASTM C348. 44 Demikian pula, evaluasi kekuatan tekan dilakukan pada sampel dengan dimensi 50 × 50 × 50 mm. Penyelidikan dilakukan sesuai dengan standar ASTM C109. 45 Setiap evaluasi terdiri dari tiga sampel, dan hasil median dari spesimen ini diturunkan. Selanjutnya, pengukuran UPV dilakukan pada spesimen geopolimer bawah air pada 3, 7, dan 28 hari, sesuai pedoman ASTM C597-16. 46 Dengan demikian, hasil evaluasi spesimen geopolimer bawah air yang mengandung serat PP dengan rasio yang berbeda diperoleh dengan menggunakan peralatan uji UPV. Akhirnya, pemeriksaan XRD dan SEM/EDS dilakukan untuk menilai karakteristik mikrostruktur spesimen mortar yang diperkeras berdasarkan metakaolin dan GGBS. Spesimen dengan pembacaan kuat tekan terbaik dan terendah dipilih untuk pemeriksaan mikrostruktur ini.

3 HASIL
3.1 Hasil pH
Penelitian ini meneliti dampak serat PP pada atribut segar pertama spesimen geopolimer yang dicetak di bawah air sungai. Investigasi pH digunakan untuk menyelidiki atribut segar spesimen geopolimer yang terendam dalam air. Gambar 4 menggambarkan tingkat pH sebelum pengecoran dan setelah pengecoran sampel spesimen geopolimer yang mengandung serat PP dan bebas serat PP ke dalam air sungai. Gambar 4 menunjukkan bahwa pembacaan pH spesimen 0PP, 0,5PP, dan 1PP meningkat masing-masing sebesar 56,27%, 22,56%, dan 4,98%, relatif terhadap pembacaan pH sebelum menempatkan spesimen. Untuk meminimalkan pencucian, perlu untuk mempertahankan pembacaan pH di bawah 12. 47 Lebih jauh, ada korelasi positif antara tingkat pH yang lebih tinggi dan peningkatan laju pencucian. 25 , 48 Berdasarkan analisis sampel bebas serat, penambahan serat PP 0,5% dan 1% mengakibatkan penurunan nilai pH masing-masing sebesar 20,11% dan 32,91%. Temuan tersebut menunjukkan bahwa spesimen PP 0% menunjukkan wash-out yang lebih besar karena pH-nya yang lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen lainnya. Lebih jauh, dapat disimpulkan bahwa kelimpahan serat PP dalam spesimen geopolimer yang terendam menyebabkan penurunan pembacaan pH, yang mengakibatkan penurunan wash-out.

3.2 Hasil aliran slump
Kontribusi serat PP pada atribut segar bahan geopolimer yang dicetak di bawah air diperiksa dalam studi ini. Investigasi dilakukan untuk mengetahui bagaimana serat PP memengaruhi karakteristik awal campuran geopolimer. Gambar 5 menampilkan pengukuran dimensi aliran slump untuk bahan geopolimer bawah air, baik tanpa serat PP maupun dengan serat PP. Tiga pembacaan berbeda diperoleh untuk setiap set, dan hasil rata-rata diperhitungkan. Gambar 5 mengilustrasikan bahwa diameter aliran slump sampel dengan 0PP, 0,5PP, dan 1PP diukur masing-masing sebesar 26, 23, dan 22 cm. Pemeriksaan menunjukkan bahwa dimensi aliran slump berada dalam batasan yang ditentukan dalam pedoman EFNARC. 42 Setelah membandingkan spesimen 0,5PP dan 1PP dengan spesimen 0PP, diamati bahwa dimensi aliran slump menurun masing-masing sebesar 11,54% dan 15,38%. Oleh karena itu, ditemukan bahwa aliran slump berkurang seiring dengan meningkatnya persentase serat PP dalam campuran geopolimer.

3.3 Hasil uji mekanis
Pembacaan UPV spesimen geopolimer bawah air diperoleh pada hari ke-3, ke-7, dan ke-28. Rata-rata dari ketiga spesimen dihitung untuk setiap kategori. Gambar 6 menggambarkan konsekuensi UPV dari spesimen geopolimer bawah air tanpa dan dengan serat PP. UPV dari sampel 0PP menunjukkan kenaikan sebesar 3,43% setelah 7 hari dan kenaikan sebesar 8,32% setelah 28 hari, dibandingkan dengan pembacaan rata-rata UPV dari kombinasi yang sama setelah 3 hari. Spesimen 0,5PP menunjukkan peningkatan sebesar 2,51%, 3,76%, dan 1,48% dibandingkan dengan sampel 0PP setelah 3, 7, dan 28 hari, berturut-turut. Sebaliknya, spesimen 1PP menunjukkan penurunan sebesar 1,78%, 2,12%, dan 4,69% dibandingkan dengan sampel 0PP setelah 3, 7, dan 28 hari, berturut-turut. Penambahan lebih banyak serat menghambat proses konsolidasi serat dalam matriks, yang menyebabkan lonjakan porositas matriks sampel. 49 Selain itu, penelitian sebelumnya 50 , 51 telah menunjukkan bahwa kadar serat yang tinggi dalam matriks mengakibatkan pembentukan rongga tambahan, yang pada gilirannya menyebabkan penurunan nilai UPV. Serat-serat tersebut kemungkinan tumpang tindih dan terjalin dalam komposit, dan jalinan ini secara substansial meningkatkan integritas komposit melalui mekanisme penjembatan. 52

Nilai untuk kekuatan tekan spesimen geopolimer bawah air telah diukur pada 3, 7, dan 28 hari. Rata-rata dari ketiga spesimen telah ditetapkan dalam setiap kategori. Gambar 7 menggambarkan konsekuensi kekuatan tekan komposit geopolimer tanpa dan dengan serat PP. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7 , kekuatan tekan untuk spesimen 0PP 3 hari adalah 46,05 MPa, sedangkan kekuatan tekan dari batch yang sama persis tumbuh menjadi 47,28 dan 51,06 MPa setelah 7 dan 28 hari, masing-masing. Sejalan dengan nat geopolimer yang digunakan dalam penyelidikan sebelumnya, 53 temuan kekuatan tekan komposit geopolimer yang dituangkan di bawah air dalam penelitian ini meningkat secara bertahap seiring berjalannya waktu. Lebih jauh lagi, keberadaan serat PP dalam contoh geopolimer bawah air menyebabkan peningkatan kekuatan tekan. Spesimen 0,5PP menunjukkan peningkatan sebesar 2,45%, 3,32%, dan 3,90% dibandingkan dengan sampel 0PP setelah 3, 7, dan 28 hari, berturut-turut. Investigasi sebelumnya 33 , 54 , 55 telah menunjukkan bahwa serat tertentu dapat meningkatkan karakteristik mekanis spesimen nat geopolimer. Namun, spesimen 1PP menunjukkan penurunan sebesar 6,56%, 2,20%, dan 7,42% dibandingkan dengan sampel 0PP setelah 3, 7, dan 28 hari, berturut-turut. Penelitian menemukan bahwa serat PP yang memanfaatkan rasio 0,5% menghasilkan kuat tekan tertinggi. Penurunan kuat tekan dapat dikaitkan dengan pembentukan celah karena penyisipan serat polipropilena dan adanya kontak antarmuka yang lemah antara serat PP dan matriks. 56 Penelitian sebelumnya 57 menunjukkan bahwa penurunan terjadi pada kuat tekan komposit dengan penyertaan beberapa jenis serat polipropilena. Penelitian terdahulu58 mengaitkan fenomena ini dengan aksi penjembatan serat, yang menghambat pembentukan dan perambatan retakan.

Nilai untuk kekuatan lentur spesimen geopolimer bawah air telah diukur pada 3, 7, dan 28 hari. Rata-rata dari ketiga spesimen telah ditetapkan dalam setiap kategori. Gambar 8 menggambarkan konsekuensi kekuatan lentur spesimen geopolimer tanpa dan dengan serat PP. Sepanjang periode penelitian, kekuatan lentur sampel geopolimer yang terendam secara konsisten ditingkatkan. Selain itu, kekuatan lentur sampel 0PP menunjukkan peningkatan 6,84% setelah 7 hari dan peningkatan 27,38% setelah 28 hari, dibandingkan dengan kekuatan lentur kombinasi yang sama setelah 3 hari. Selain itu, kekuatan lentur sampel 1PP menunjukkan peningkatan 4,48% setelah 7 hari dan peningkatan 81,37% setelah 28 hari, dibandingkan dengan kekuatan lentur kombinasi yang sama setelah 3 hari. Lebih jauh, muncul bahwa penggabungan serat PP secara signifikan meningkatkan kekuatan lentur mortar geopolimer bawah air. Pengukuran kekuatan lentur untuk spesimen 0,5PP dan 1PP menunjukkan peningkatan masing-masing sebesar 79,85% dan 61,22%, dibandingkan dengan sampel 0PP untuk spesimen 3 hari. Untuk sampel 7 hari, peningkatannya adalah 97,51% dan 57,65% untuk spesimen 0,5PP dan 1PP, masing-masing. Demikian pula, untuk sampel 28 hari, peningkatannya adalah 210,75% dan 129,55% untuk sampel 0,5PP dan 1PP, masing-masing. Peningkatan nilai kekuatan lentur disebabkan oleh tautan yang difasilitasi oleh serat PP, yang mengarah pada peningkatan kekuatan zona tarik. 59 Kemungkinan penyebab fenomena ini adalah peran penghubung serat PP, yang membatasi penyebaran patahan dan mengurangi lebar patahan, seperti yang ditunjukkan dalam penelitian sebelumnya. 60 Lebih jauh lagi, serat mengurangi terjadinya patahan dengan mendistribusikan regangan yang dihasilkan. 55 , 61 Demikian pula, penelitian sebelumnya 62 mengamati bahwa serat meningkatkan kekuatan geopolimer dengan mengubah struktur pori dan elastisitas, menjembatani retakan mikro, dan mengurangi kerusakan akibat tekanan beku-cair.

3.4 Analisis mikrostruktur
Dalam studi terkini ini, SEM, EDS, dan XRD diterapkan untuk menilai spesimen geopolimer dengan dan tanpa serat PP yang dituangkan dalam lingkungan bawah air. Investigasi dilakukan untuk menentukan dampak serat PP pada struktur internal spesimen geopolimer bawah air berdasarkan metakaolin dan GGBS. Dalam studi ini, di samping sampel bebas serat, sampel dengan kuat tekan tertinggi (0,5PP) dipilih untuk dikenakan eksperimen mikrostruktur. Gambar 9 dan 10 menggambarkan gambar SEM 500x dan 1000x dari sampel geopolimer bawah air 0PP dan 0,5PP berdasarkan metakaolin dan GGBS. Fitur interior spesimen geopolimer yang ditunjukkan pada Gambar 9 dan 10 menunjukkan adanya partikel metakaolin yang tidak bereaksi dan retakan mikro. Kehadiran retakan mikro dan partikel metakaolin yang tidak bereaksi dalam komposit geopolimer diyakini disebabkan oleh dampak pencucian yang terjadi setiap kali campuran dituangkan di bawah air. Sebuah studi sebelumnya 19 mengindikasikan bahwa sampel geopolimer yang dicetak di lingkungan kering memiliki struktur yang lebih padat dibandingkan dengan yang dicetak di bawah air. Selain itu, ditunjukkan bahwa geopolimer yang dituang di bawah air menunjukkan jumlah retakan mikro yang lebih besar dibandingkan dengan geopolimer yang dituang kering. 25 Studi ini menemukan bahwa penggunaan serat PP dapat menghasilkan produksi spesimen geopolimer yang terendam dengan jumlah retakan mikro yang berkurang. Ini dicapai dengan meminimalkan dampak pencucian selama proses penempatan mortar dan mengurangi perambatan retakan. Lebih jauh, pemeriksaan SEM dari spesimen mortar bawah air, yang digambarkan dalam Gambar 9b dan 10b , mengungkapkan saling menguncinya serat PP di dalam matriks geopolimer (GP). Meskipun demikian, peningkatan penggunaan serat PP mengakibatkan peningkatan porositas yang sesuai, seperti yang terlihat pada Gambar 9b . Oleh karena itu, ditentukan bahwa analisis SEM konsisten dengan temuan kekuatan spesimen yang diproduksi dengan dan tanpa serat PP. Selain itu, pemeriksaan SEM yang ditampilkan pada Gambar 11a menunjukkan bahwa sampel bebas serat mengandung partikel metakaolin yang tidak bereaksi. Lebih jauh, Gambar 11b menggambarkan pengukuran ketebalan serat PP saat terhubung di dalam matriks GP, serta keberadaan pori-pori yang mungkin timbul akibat penggunaan serat PP yang berlebihan. Fenomena ini dapat dikaitkan dengan dampak pencucian yang terjadi saat menuangkan campuran geopolimer bawah air. 49 , 50

 

 

Gambar 12 menggambarkan penilaian EDS dari spesimen geopolimer bawah air yang bebas serat PP dan yang mengandung serat PP. Hasil utama geopolimerisasi dapat diamati pada puncak Al dan Si yang terdeteksi dalam uji EDS. Selain itu, Na ada dalam proses geopolimerisasi sebagai hasil dari pembentukan reaktan. Selain itu, penelitian terkini ini menunjukkan keberadaan Si, Na, Al, C, Ca, dan O dalam mortar geopolimer berbasis metakaolin dan GGBS yang dituang di bawah air. Selain itu, ditentukan bahwa matriks geopolimer dari sampel yang dituang di bawah air memiliki tingkat ikatan mikrostruktur yang tinggi. Lebih jauh, konsentrasi C yang tinggi yang terlihat pada Gambar 12b mungkin disebabkan oleh keberadaan serat PP. Reaktan melakukan reaksi kimia dengan ion natrium yang telah dipisahkan oleh NaOH. Oleh karena itu, ia mengkatalisis kombinasi partisipan untuk menghasilkan produk. 63

Lebih jauh, penilaian XRD dari spesimen geopolimer bawah air bebas serat PP dan yang mengandung serat PP dilakukan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13. Fase yang diidentifikasi dalam geopolimer bawah air menyerupai yang ditemukan dalam geopolimer tuang kering. 25 Meskipun demikian, geopolimer bawah air mungkin mencakup kandungan kalsit yang lebih rendah dibandingkan dengan geopolimer tuang kering. Kemunculan kalsit dalam material geopolimer tuang kering dapat dikaitkan dengan pelarutan Ca 2+ dalam spesimen geopolimer dan reaksinya dengan OH − dalam larutan alkali, yang menghasilkan pembentukan Ca(OH) 2 . Kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) kemudian bergabung dengan karbon dioksida (CO 2 ) di atmosfer untuk menghasilkan kalsit sebagai bagian dari fase geopolimerisasi. 19 Pemeriksaan XRD mengonfirmasi bahwa ada bukti kristalisasi kuarsa di dalam matriks geopolimer sampel yang dituangkan di bawah air, dengan rentang 2 − θ (°) 20–30, yang menunjukkan keberadaan struktur kristal. 64 Lebih jauh, penyelidikan XRD mengungkapkan bahwa puncak kalsit yang paling menonjol terlihat pada 29, 39, 48, dan 83 2 − θ (°). Setelah menganalisis kandungan kalsit dalam studi XRD, diamati bahwa sampel geopolimer bawah air yang mengandung serat PP memiliki tinggi puncak yang lebih tinggi relatif terhadap tinggi puncak geopolimer bawah air tanpa serat. Pengenalan kalsit dan kuarsa menggunakan analisis XRD dapat menunjukkan pembentukan CASH dan NASH di dalam matriks geopolimer dari mortar geopolimer bawah air. Proporsi CASH dan NASH yang lebih tinggi dalam spesimen menunjukkan kekuatan tekan yang lebih tinggi. 65

4 KESIMPULAN
Penelitian ini menguji pengaruh serat PP terhadap sifat-sifat mortar geopolimer bawah air yang telah mengeras dan yang baru. Untuk tujuan ini, serat PP digunakan dalam campuran geopolimer pada rasio 0%, 0,5%, dan 1% untuk menyelidiki sifat-sifat barunya. Kemudian, sampel mortar geopolimer bawah air diproduksi menggunakan rasio-rasio ini, dan sifat-sifat keadaan mengerasnya diselidiki. Kesimpulan dari percobaan sampel mortar geopolimer bawah air diberikan di bawah ini:

• Pemanfaatan serat PP dalam campuran geopolimer bawah air mendorong pengurangan pengukuran pH, yang mengarah pada penurunan pencucian. Oleh karena itu, setelah memeriksa sampel tanpa serat, ditunjukkan bahwa penyertaan serat PP 1% menyebabkan pengurangan nilai pH sebesar 32,91%. Di sisi lain, aliran slump menurun seiring dengan peningkatan proporsi serat PP dalam campuran geopolimer. Dengan membandingkan spesimen 1PP dengan spesimen 0PP, terungkap bahwa diameter aliran slump turun sebesar 15,38%. Menurut hasil ini, dapat disimpulkan bahwa penggunaan serat PP mengurangi pencucian.
• Kualitas mekanis yang optimal dicapai dengan memasukkan serat PP 0,5% ke dalam campuran geopolimer bawah air. Oleh karena itu, setelah jangka waktu 28 hari, kekuatan lentur dan kuat tekan, serta UPV spesimen geopolimer bawah air yang mengandung serat PP 0,5%, meningkat masing-masing sebesar 3,90% dan 210,75%, dan 1,48%, dibandingkan dengan spesimen geopolimer bawah air tanpa serat. Dengan demikian, ditemukan bahwa serat PP memainkan peran penting dalam meningkatkan kekuatan lentur geopolimer bawah air. Lebih jauh, setelah mengevaluasi hasil uji mekanis yang diperoleh setelah 3, 7, dan 28 hari, diamati bahwa fitur mekanis spesimen geopolimer yang dituangkan di bawah air dalam penyelidikan ini meningkat secara progresif seiring berjalannya waktu. Dengan demikian, disimpulkan bahwa penggunaan serat PP 0,5% dalam komposit geopolimer bawah air bersifat positif dalam hal sifat mekanis.
• Penggunaan serat PP dalam pembuatan geopolimer telah terbukti menghasilkan pembentukan spesimen bawah air dengan jumlah retakan mikro yang berkurang, seperti yang ditunjukkan oleh pemeriksaan SEM. Hal ini dicapai dengan membatasi efek negatif dari pencucian selama proses penempatan mortar dan mengurangi penyebaran retakan. Meskipun demikian, penggunaan serat PP yang lebih besar menyebabkan peningkatan porositas yang proporsional. Kandungan C yang tinggi yang diamati dalam analisis EDS dan XRD spesimen geopolimer bawah air yang mengandung serat PP dapat dikaitkan dengan keberadaan serat PP.

Dalam penelitian ini, disimpulkan bahwa serat PP dapat digunakan dalam komposit geopolimer bawah air. Selain itu, ditemukan bahwa komposit geopolimer bawah air dengan serat PP dapat digunakan dalam struktur air dalam hal sifat mekanisnya. Dalam penelitian selanjutnya, disarankan agar serat lain diteliti dalam literatur.