Penggunaan PFA dalam Konkrit: Faedah, Cabaran dan Aplikasi
Kategori: Teknologi Konkrit, Bahan Tambahan
Penulis: simenputeh
Abu terbang atau Pulverised Fuel Ash (PFA), lebih dikenali sebagai fly ash, merupakan salah satu bahan tambahan pozzolanik yang banyak digunakan dalam industri konkrit moden. Ia merupakan hasil sampingan daripada pembakaran arang batu di loji jana kuasa, dan diklasifikasikan sebagai bahan sisa industri yang bernilai tinggi untuk aplikasi pembinaan, terutama dalam penghasilan konkrit yang lebih tahan lama dan kuat.
1. Apa Itu PFA?
PFA ialah abu halus yang dikumpulkan daripada gas serombong loji arang batu. Saiz zarahnya sangat halus – biasanya dalam julat 1 hingga 100 µm – dan bersifat amorfus dengan kandungan silika, alumina dan oksida ferum yang tinggi.
PFA diklasifikasikan sebagai bahan pozzolanik kerana ia mempunyai keupayaan untuk bertindak balas dengan kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) dalam kehadiran air untuk membentuk kalsium silikat hidrat (C-S-H), iaitu komponen utama yang memberikan kekuatan kepada konkrit.
Jenis-jenis PFA
- Class F – Kandungan silika tinggi (>70%), berasal dari arang batu bituminous.
- Class C – Mengandungi lebih banyak kalsium oksida, sesuai untuk tetapan pantas (self-cementing).
2. Faedah Penggunaan PFA dalam Konkrit
2.1 Meningkatkan Ketahanan Jangka Panjang
Salah satu kelebihan paling ketara apabila gunakan PFA ialah daya tahan konkrit terhadap serangan kimia seperti sulfate attack, reaksi alkali-silika (ASR), dan penembusan klorida. Ini kerana produk hidrasi yang terbentuk daripada reaksi pozzolanik lebih padat dan mengurangkan liang kapilari.
2.2 Menambah Baik Kemudahan Kerja (Workability)
Zarah halus PFA bertindak sebagai microfiller yang licin dan meningkatkan kemudahan kerja konkrit. Ini membolehkan pengurangan jumlah air atau penggunaan superplasticizer secara lebih efektif. Slump yang lebih stabil juga membantu kawalan konkrit di tapak.
2.3 Mengurangkan Haba Hidrasi
PFA melepaskan haba hidrasi yang lebih rendah berbanding simen Portland biasa. Dalam struktur besar seperti empangan atau papak tebal, PFA bantu mengurangkan risiko retakan haba (thermal cracking). Ini terbukti melalui ujian ASTM C1702 untuk profil suhu hidrasi.
2.4 Kos dan Kelestarian
Sebagai bahan sisa industri, kos PFA jauh lebih rendah berbanding OPC (Ordinary Portland Cement). Dengan penggunaan PFA, kita juga mengurangkan jejak karbon (carbon footprint) konkrit, menjadikannya bahan binaan yang lebih mesra alam.
3. Kesan Terhadap Kekuatan Konkrit
3.1 Kekuatan Awal vs Kekuatan 28 Hari
Konkrit dengan kandungan PFA yang tinggi biasanya menunjukkan kekuatan awal (7 hari) yang sedikit rendah, tetapi kekuatan pada 28 hari dan seterusnya boleh mengatasi konkrit biasa. Ini bergantung kepada peratusan penggantian simen – lazimnya antara 15% hingga 35% untuk prestasi optimum.
3.2 Piawaian Pengujian
- ASTM C618 – Spesifikasi untuk Fly Ash dan pozzolan lain dalam konkrit
- MS EN 197-1 – Piawaian Malaysia untuk pengelasan simen campuran
- BS EN 12390-3 – Ujian kekuatan mampatan
4. Cabaran dan Kekangan Penggunaan PFA
Walaupun banyak kelebihan, penggunaan PFA juga datang dengan beberapa cabaran teknikal:
4.1 Kekuatan Awal yang Rendah
Untuk projek yang perlukan kekuatan awal tinggi seperti panel pratuang atau struktur cepat buka acuan, penggunaan PFA perlu ditimbang semula atau disokong dengan bahan tambahan lain seperti silica fume atau slag.
4.2 Variasi Kualiti
Sumber PFA bergantung kepada jenis arang batu dan proses pembakaran. Oleh itu, sifat fizikal dan kimia PFA boleh berubah-ubah. Ujian pengesahan batch seperti LOI (Loss on Ignition) dan Fineness Test penting bagi menjamin konsistensi.
4.3 Keperluan Cure yang Lebih Lama
Untuk membolehkan PFA bertindak balas sepenuhnya, tempoh pengerasan (curing) yang lebih lama mungkin diperlukan – sekurang-kurangnya 7 hari basah atau menggunakan curing compound yang sesuai.
5. Aplikasi PFA dalam Industri Pembinaan
PFA sesuai digunakan dalam pelbagai aplikasi konkrit termasuk:
- Konkrit Massa – Empangan, tapak mesin, asas blok besar
- Pavement dan Jalan Raya – Lapisan konkrit tahan beban berat
- Kontraktor Pratuang – Campuran dengan kadar serap air rendah
- Struktur Lautan dan Pelabuhan – Perlindungan terhadap ion klorida
- Konkrit Rendah Karbon – Projek mesra alam & pensijilan hijau
6. Cadangan Teknikal Penggunaan PFA
- Gunakan PFA tidak melebihi 35% penggantian berat simen untuk kerja am
- Pastikan fineness <45 µm kurang dari 12% (ASTM C430)
- Pastikan nilai LOI di bawah 6%
- Uji setiap batch baru PFA dengan ujian kekuatan mampatan mortar (ASTM C311)
Kesimpulan
PFA merupakan bahan tambahan yang sangat berguna dalam menghasilkan konkrit yang lebih ekonomik, tahan lama dan mesra alam. Walaupun terdapat beberapa cabaran dari segi kekuatan awal dan kawalan mutu bahan, penggunaan PFA yang dirancang dengan baik, disokong oleh ujian makmal dan kawalan tapak yang konsisten boleh memberikan prestasi konkrit yang cemerlang dalam pelbagai aplikasi pembinaan.
Artikel ini diterbitkan oleh www.razifhassan.com, sumber rujukan teknikal kejuruteraan konkrit dan pembinaan dalam Bahasa Melayu.
