Electronic Theses and Dissertation

Fly ash merupakan limbah hasil pembakaran batu bara pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang berpotensi mencemari lingkungan apabila tidak dimanfaatkan secara optimal. PLTU Nagan Raya, Aceh, menghasilkan fly ash dalam jumlah besar dengan karakteristik fisik dan kimia yang berbeda dari fly ash konvensional. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kelayakan fly ash Nagan Raya sebagai substitusi parsial semen Portland Composite Cement (PCC) pada mortar dan beton normal serta beton mutu tinggi, ditinjau dari karakteristik material, mikrostruktur, sifat reologi, dan sifat mekanis beton dengan mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI). Metode penelitian meliputi karakterisasi material menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan Scanning Electron
Microscopy (SEM). Campuran mortar dan beton dirancang dengan variasi faktor air semen (FAS) sebesar 0,30–0,55 serta tingkat substitusi fly ash sebesar 5–30%. Pengujian workabilitas, waktu pengikatan, dan kuat tekan dilakukan pada umur 1, 3, 7, 28, dan 90 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fly ash Nagan Raya memiliki kandungan silika dan alumina yang cukup tinggi sehingga bersifat pozzolan dan mampu berkontribusi dalam pembentukan senyawa kalsium silikat hidrat (C-S-H) sekunder. Penggunaan fly ash sebagai substitusi parsial semen terbukti memengaruhi sifat reologi dan mekanis mortar serta beton, dengan kecenderungan peningkatan kuat tekan pada umur lanjut akibat densifikasi mikrostruktur dan efek pozzolanik. Namun demikian, karakteristik fisik fly ash Nagan Raya yang memiliki permukaan relatif kasar memerlukan pengendalian nilai FAS dan penggunaan superplasticizer untuk menjaga workabilitas campuran. Secara keseluruhan, penelitian ini menyimpulkan bahwa fly ash Nagan Raya layak dimanfaatkan sebagai material substitusi parsial semen PCC dalam mortar dan beton normal maupun beton mutu tinggi. Pemanfaatan fly ash lokal ini tidak hanya berpotensi meningkatkan kinerja beton, tetapi juga mendukung upaya keberlanjutan lingkungan melalui pengurangan limbah industri dan konsumsi semen.

Kata Kunci; Fly ash Nagan Raya, PCC, karakteristik material, rheologi, sifat mekanik, durabilitas.

Fly ash is a by-product of coal combustion at coal-fired power plants that may pose environmental risks if not properly utilized. The Nagan Raya coal-fired power plant in Aceh produces a large quantity of fly ash with physical and chemical characteristics that differ from those of conventional fly ash. This study aims to evaluate the feasibility of Nagan Raya fly ash as a partial substitute for Portland Composite Cement (PCC) in mortar, normal concrete, and high-strength concrete, in terms of material characteristics, microstructure, rheological properties, and mechanical performance, in accordance with Indonesian National Standards (SNI).The research methodology included material characterization using X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). Mortar and concrete mixtures were designed with water–cement ratios ranging from 0.30 to 0.55 and fly ash replacement levels of 5–30%. Tests on workability, setting time, and compressive strength were conducted at curing ages of 1, 3, 7, 28, and 90 days. The results indicate that Nagan Raya fly ash contains relatively high silica and alumina contents and exhibits pozzolanic behavior, contributing to the formation of secondary calcium silicate hydrate (C–S–H). Partial replacement of cement with fly ash significantly influences the rheological and mechanical properties of mortar and concrete, with improved compressive strength at later ages due to microstructural densification and pozzolanic reactions. However, the relatively rough surface texture of Nagan Raya fly ash requires careful control of the water–cement ratio and the use of superplasticizers to maintain adequate workability. Overall, the study concludes that Nagan Raya fly ash is suitable for use as a partial replacement for PCC in both normal and high-strength concrete, offering improved performance and enhanced environmental sustainability through reduced industrial waste and cement consumption. Keywords; fly ash Nagan Raya; Portland Composite Cement (PCC); material characteristics; rheology; mechanical properties; durability