KEHADIRAN GEOPOLIMER DALAM FISIKA MATERIAL
Pengertian Geopolimer - Geopolimer adalah sebuah material jenis baru dari polimer anorganik disintesis melalui proses geokimia menggunakan bahan dasar mineral aluminasilikat. Pada polimer anorganik ini, penyusun rantai utamanya bukan dari atom karbon. Geopolimer pertama kali dicetuskan oleh seorang ilmuwan dari Perancis bernama Davidovits, yang dikenal karena penemuannya yakni kimia geopolimer dan memegang Ordre National du Merite. Davidovits melakukan penelitian tentang geoplimer ini dari blok-blok atau beton kuno Piramida Besar di Mesir. Dari penelitian Davidovits inilah yang menjadi landasan utama peneliti lain untuk mencari tahu lebih dalam tentang apa itu beton geopolimer
Pada beton kuno piramida Giza di Mesir dan colloquium Roma memiliki tingkat durabilitas yang sangat tinggi, dibandingkan dengan beton dan mortar saat ini. Hal tersebut telah memberikan motivasi kepada para ilmuwan untuk melakukan suatu penelitian dalam mempelajari komposisi beton kuno.
Davidovits mengemukakan bahwa beton kuno tersebut tidak hanya kuat secara fisik, akan tetapi juga tahan terhadap serangan asam dan siklus panas-dingin yang ekstrim. Pada awalnya diyakini bahwa perbedaan utama antara produk lama dan semen Portland yaitu pada komponen silicate hydrates (C-S-H) yang merupakan komponen utama dari semen Portland. Namun, hasil penelitian menunjukkan bahwa beton kuno piramida Mesir juga mengandung C-S-H. Oleh karena itu, Davidovits menduga dalam semen kuno terdapat konsentrasi fase zeolitik yang tinggi. Kemudian Campbell dan Folk juga membuktikan bahwa keawetan beton tua yang besar disebabkan oleh adanya fase zeolitik dan senyawa amorf di dalamnya.
Menurut Davidovits, batu bata piramida dicetak di tempat dan dibiarkan mengeras untuk membentuk tiruan dari batuan zeolitik. Penelitian intensif yang mengikuti proposal tersebut akhirnya memunculkan keluarga baru mineral polimer, yakni geopolimer oleh Davidovits dan rekan-rekannya. Istilah tersebut dipilih karena kondisi hidrotermalnya serupa dengan proses kondensasi polimer organik.
Dari segi komposisi beton geopolimer dilihat dari tinjauan kimiawinya, dapat dianggap setara dengan zeolit sintetis meskipun geopolimer memiliki fase amorf. Davidovits memberikan usulan bahwa material geopolimer diperoleh dari proses pelarutan dan polikondensasi polimer anorganik aluminasilika dan larutan alkali tinggi. Pada kondisi hidrotermal, proses tersebut akan menghasilkan bahan polimer amorf tiga dimensi yang disebut sebagai poly(sialate) dan terdiri dari jaringan amorf SiO4 tetrahedral dan AlO4 tetrahedral yang dihubungkan dengan ion Na+ atau K+. Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, geopolimer poly(sialate dapat disintesis dari menggunakan bahan dasar seperti lempung (kaolinitic clays), sisa produk atau bahan buangan industry yaitu abu terbang (fly ash), abu sekam padi (risk husk ash), dan furnace slag.
Sifat dan kegunaan geopolimer dieksplorasi dalam berbagai ilmu pengetahuan dan industry misalnya kimia anorganik modern, kimia fisika, kimia koloid, mineralogy, geologi, dan semua jenis teknologi rekayasa lainnya. Geopolimer memiliki potensi aplikasi yang sangat luas sebagai bahan polimer jenis baru, baik dalam bentuk murni maupun dengan penambahan penguat. Berbagai macam aplikasi potensial meliputi bahan tahan api, artefak batu dekoratif, isolasi termal, bahan bangunan berteknologi rendah, ubin keramik, item tahan api, kejut termal refraktori, bioteknologi, industry pengecoran, semen dan beton, komposit untuk infrastruktur perbaikan dan penguatan, komposit berteknologi tinggi untuk interior pesawat dan mobil, sistem resin berteknologi tinggi, radioaktif, seni dan dekorasi, warisan budaya, arkeologi dan sejarah ilmu pengetahuan.
Karakteristik Beton Geopolimer dapat bereaksi, polikondensasi dan mencapai stabilitas dimensi pada suhu di bawah dari 100°C. Selain itu, sifatnya juga keras, tahan terhadap cuaca, serangan bahan kimia, dan bersuhu tinggi. Pencampuran dari agregat pasir dan mineral lainnya ke dalam matriks geopolimer akan membentuk material yang menyerupai keramik, komposit, mortar, dan beton. Kekuatan tekan dari semen geopolimer ini dapat mencapai 20 MPa dalam beberapa jam setelah proses polimerisasi, serta mencapai 70-100 MPa dalam kurung waktu kurang dari satu bulan.
Matriks geopolimer ini telah dimanfaatkan untuk menghasilkan komposit serat karbon geopolimer sebagai kabin tahan api pada pesawat terbang, panel interior, serta aplikasi infrastruktur lainnya. Material geopolimer yang terbuat dari Na,Ka-Poly(sialate-siloxo) tidak mudah terbakar pada tingkat iradiansi sekitar 50 k W/m2. Kemudian, material tersebut juga mampu mempertahankan kekuatan lenturnya sekitar 67% setelah dibakar pada suhu tinggi.
Sumber Bacaan:
Subaer. (2015) Pengantar Fisika Geopolimer. Makassar: Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.
Davidovits, J. (2020), Gopolymer Chemistry & Applications, 5th Edition. France: Institute Geopolimere