tentang semen portland_wati
TRANSCRIPT
Kata Pengantar
Syukur Alhamdulillah kami penjatkan kehadirat Allah SWT atas terselesaikannya penyusunan
makalah ini mengenai Semen Portland. Makalah ini membahas secara singkat mengenai sejarah
penemuan semen portland, pembuatan semen portland, sifat-sifat dan jenis-jenis semen serta
pemanfaatannya.
Semen merupakan salah satu bahan pokok yang digunakan untuk membangun konstruksi beton,
karena itu kita sebagai seorang engineering perlu mengetahui tentang sifat-sifat maupun jenis-jenis
semen yang ada dipasaran. Hal inilah yang mendorong kami untuk mencoba menyusun makalah ini.
Dengan segala keterbatasan yang kami miliki khususnya dalam hal referensi sebagai pendukung
penyusunan makalah ini, kami berusaha menyelesaikan makalah sehingga tersusun menjadi sebuah
tulisan. Kami menyadari bahwa makalah ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, karena itu penulis
mengharapakan saran dan kritikan dari pembaca khususnya dosen pengampuh mata kuliah ’Teknologi
Bahan Konstruksi Jalan’ Bapak. Dr.Ir. Rudi Djamaluddin, M.Eng. yang telah memberikan tugas ini
sehingga menjadi dasar bagi kami untuk menyusun makalah ini sehingga mendapatkan pengetahuan
tambahan melalui penyusuna makalah ini. Kami juga ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu dalam hal penyelesaian makalah.
Semoga makalah dapat memberikan manfaat bagi kami khususnya dan bagi pembaca umumnya.
Penyusun
Daftar Isi
No. Halaman
1. Kata Pengantar …………………………………………………………………………………………………………. 1
2. Daftar Pustaka ……………………………………………………………………………………………………………. 2
3. BAB I Pendahuluan
A. Pendahuluan …………………………………………………………………………………………………….. i
B. Maksud dan Tujuan …………………………………………………………………………………………….. i
4. BAB II Pembahasan
A. Umum .................................................................................................................... i
B. Sifat-sifat Semen Portland ...................................................................................... i
C. Pengujian Dasar ....................................................................................................... i
D. Bahan Campuran Semen ........................................................................................ i
E. Bahan Tambahan Pembuatan Semen ………………………………………………………………….. i
5. BAB III Penutup
A. Kesimpulan ............................................................................................................ i
B. Saran ...................................................................................................................... i
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Pembangunan di atas muka bumi ini dari hari ke hari semakin meningkat seiring dengan
pertambahan penduduk yang secara otomotis membutuhkan sarana dan prasarana untuk
menunjang aktivitas kehidupan. Untuk menyediakan prasarana yang menunjang aktifitas
manusia, maka dilakukanlah pembangunan gedung-gedung, perumahan maupun prasarana lain.
Dalam hal pembangunan ini, khususnya yang menggunakan konstruksi beton dalam proses
pembangunannya, maka ada beberapa komponen penting yang harus disediakan untuk bias
melakukan pembangunan tersebut. Dalam pembuatan beton diperlukan pencampuran
beberapa bahan, yaitu semen, air, aggregate kasar dan halus. Dari keempat bahan yang
digunakan dalam pembuatan ini, semenlah yang memiliki nilai ekonomi paling mahal. Fungsi
semen dalam pembuatan ini sebagai pengikat antara material. Karena dalam pembuatan akan
kami jelaskan mengenai beberapa tentang semen yang sangat penting diketahui untuk
mendapatkan kualitas beton yang baik.
B. MAKSUD DAN TUJUAN
Adapun maksud dari pembuatan makalah ini adalah memberikan penjelasan tentang
semen portland agar kiranya dapat diketahui komposisi maupun penggunaannya secara baik.
Sedang tujuan dari penyusunan makalah dengan mengetahui komposisi, proses dan
jenis semen maka dalam proses aplikasinya dalam dunia konstruksi dapat menghasilkan beton
dengan mutu yang baik.
BAB II
PEMBAHASAN
SEMEN PORTLAND
A. UMUM
Semen Portland ialah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker
yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan
tambahan (PUBI-1982)
Semen portland merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam
pembangunan fisik. Semen jika diaduk dengan air akan membentuk adukan pasta semen,
sedang jika diaduk dengan air kemudian ditambah pasir menjadi mortar semen, dan jika
ditambah lagi dengan kerikil/batu pecah disebut beton.
Fungsi semen ialah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang
kompak/padat. Selain itu juga untuk mengisi rongga-rongga diantara butiran agregat.
1. SEJARAH DAN PERKEMBANGAN SEMEN
Material semen telah banyak digunakan sejak zaman Yunani, Romawi dan Mesir
Kuno. Sebagian monumen dan bangunan peninggalan sejarah yang sampai saat ini masih
bisa kita saksikan, merupakan bukti bahwa material semen telah digunakan sejak zaman
dulu. Pada masa itu, nenek moyang kita tlah mampu merekatkan batu-batu raksasa hanya
mengandalkan bahan perekat berupa gypsum, batu kapur, gamping dan abu vulkanik atau
pozzolan.
Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini
awalnya merupakan hasil pencampuran batu kapur dan abu vulkanis. Kedua bahan ini akan
aktif setelah melalui proses pembakaran. Konon, campuran tersebut pertama kali
ditemukan di zaman kerajaan Romawi, tepatnya di Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia.
Campuran bahan perekat ini lantas dinamai pzzuolana. Kata semen sendiri berasal dari
bahasa latin, yaitu caementum, yang artinya ’memotong menjadi bagian-bagian kecil yang
tidak beraturan”. Meski sempat populer di zamannya, campuran semen ini tak berumur
panjang, menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi. Hingga abad pertengahan(1100 – 1500 M)
resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.
Kemudian pada abad ke-18, Jhon Smeaton, seorang insinyur asal Inggris
menemukan kembali ramuan kuno ini. Ia membuat adonan dengan memanfaatkan
campuran kapur tanah dan tanah liat saat membangun menara suar eddystone di lepas
pantai Cornwall, Inggris. Namun, bukan smeaton yang akhirnya mematenkan cikal bakal
semen ini melainkan Joseph Aspdin, seorang insinyur berkebangsaan Inggris yang pertama
kali mengurus hak paten untuk ramuan semen ini pada tahun 1824. Hasil temuannya
dinamakan semen portland. Dinamakan ”semen portland” karena hasil warna olahannya
mirip dengan tanah liat yang sering dijumpai di pulau Portland, Inggris. Sebenarnya ramuan
Aspdin tidak jauh beda dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, yaitu
batu kapur sebagai sumber kalsium karbonat dan tanah lempung yang banyak mengandung
silika, aluminium oksida (alumina), serta oksida besi. Kemudian, pada tahun 1845 Isaac
Johnson melakukan penelitian lanjutan mengenai semen dan hasilnya sangat berperan
dalam pengembangan industri semen modern.
2. PEMBUATAN SEMEN PORTLAND
Semen portland dibuat dengan melalui beberapa langkah, sehingga sangat halus
dan memiliki sifat adhesif maupun kohesif. Semen diperoleh dengan membakar secara
bersamaan suatu campuran dari calcareous (yang mengandung kalsium karbonat atau batu
gamping) dan argillaceous (yang mengandung alumina) dengan perbandingan tertentu.
Secara mudahnya, kandungan semen portland ialah: kapur, silika dan alumina. Ketiga bahan
dasar tadi dicampur dan dibakar dengan suhu 1550oC dan menjadi klinker. Setelah itu
kemudian dikeluarkan, didinginkan dan dihaluskan sampai halus seperti bubuk. Biasanya lalu
ditambahkan gips atau kalsium sulfat (CaSO4) kira-kira 2 sampai 4 persen sebagai bahan
pengontrol waktu ikatan. Bahan tambah lain kadang-kadang ditambahkan pula untuk
membentuk semen khusus, misalnya kalsium klorida ditambahkan untuk mnejadikan semen
yang cepat mengeras. Kemudian dimasukkan ke dalam kantong dengan berat tiap-tiap
kantong 50 kg.
Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut :
Proses basah : semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan
diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar
minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena
masalah keterbatasan energi BBM.
Proses kering : menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar
dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap
pengelolaan yaitu :
1. proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.
2. proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang
homogen.
3. proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah
jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).
4. proses pendinginan terak.
5. proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.
Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran
dengan suhu mencapai 900 derajat Celcius sehingga menghasilkan : residu (sisa) yang tak larut,
sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida, oksida besi, kalsium, magnesium,
alkali, fosfor, dan kapur bebas.
B. SIFAT-SIFAT DARI SEMEN PORTLAND BETON
1. SIFAT-SIFAT SEMEN PORTLAND
Sifat semen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat kimia dan sifat fisika.
a. Sifat Kimia.
Semen dapat dibedakan berdasarkan susunan kimianya dan kehalusan butirnya.
Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portaland adalah: kapur (CaO)
sekitar 60-65%, silika (SiO2) sekitar 20-25%, dan oksida besi serta alumunium (Fe2O3 dan
Al2O3) sekitar 7-12%. Pemeriksaan untuk mengetahui mutu semen antara lain:
Kesegaran Semen, yaitu untuk mengetahui tingkat kelembapan, kandungan karbon
dioksida atau magnesium dalam semen (maksimum 3,0 %).
Sisa Bahan yang tak Larut dalam Semen, yaitu untuk mengetahui jumlah atau sisa
bahan dalam semen yang tidak habis bereaksi atau bahan yang tidak aktif dari
semen (maksimum 1,5 %).
b. Sifat Fisika.
Sifat-sifat fisika semen portland meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan,
kekuatan tekan, panas hidrasi dll.
Kehalusan Butir (fineness)
Kehalusan butir semen akan berpengaruh pada proses hidrasi, waktu
pengikatan (setting time), makin halus butiran semen, maka proses hidrasinya
semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi tetapi kekuatan akhir akan berkurang.
Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya Bleeding.
Kepadatan (density)
Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3.15 Mg/m3 =
3,150.00 kg/m3. Berat jenis semen berpengaruh pada proporsi semen dalam
campuran beton. Pengujian berat jenis semen dapat dilakukan dengan alat
“Turbidimeter” dari Wagner.
Waktu Pengikatan (setting time)
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung
sejak berekasinya air dan menjadi pasta semen cukup kaku menahan tekan.
Panas Hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan
air. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat menimbulkan retakan pada
saat pendinginan.Untuk mengatasi hal tersebut perlu dilakukan pendinginan melalui
perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
2. JENIS-JENIS SEMEN
Sesuai dengan kebutuhan pemakai, maka para pengusaha industri semen berusaha
untuk memenuhinya dengan berbagai penelitian, sehingga ditemukan berbagai jenis semen.
a. Sement Portland (OPC)
Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :
1. Tipe I (Ordinary Portland Cement)
Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan
persyaratn khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Tipe semen ini
paling banyak diproduksi dan banyak dipasaran.
2. Tipe II (Moderate sulfat resistance)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang. Tipe II ini mempunyai panas hidrasi
yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerah–daerah tertentu
dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi penggunaan air selama
pengeringan agar tidak terjadiSrinkege (penyusutan) yang besar perlu ditambahkan
sifat moderat“Heat of hydration”. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk
dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang
ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan
pertimbangan utama.
3. Tipe III (High Early Strength)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang
tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi.Semen tipe III ini dibuat
dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr dengan nilai C3S
nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan semen Portland tipe III ini
dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan yang sama dengan kekuatan yang
dicapai semen Portland tipe I pada umur 3 hari, dan dalam umur 7 hari semen
Portland tipe III ini kekuatannya menyamai beton dengan menggunakan semen
portlan tipe I pada umur 28 hari.
4. Tipe IV (Low Heat Of Hydration)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi
rendah. Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur Concrette (beton)
yang massive dan dengan volume yang besar, seprti bendungan, dam, lapangan
udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang dihasilkan selama periode
pengerasan diusahakan seminimal mungkin sehingga tidak terjadi pengembangan
volume beton yang bisa menimbulkan cracking (retak). Pengembangan kuat tekan
(strength) dari semen jenis ini juga sangat lambat jika dibanding semen portland
tipe I.
5. Tipe V (Sulfat Resistance Cement)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi
terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton pada
daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti :
air laut, daerah tambang, air payau dsb.
b. Blended Cement (Semen Campur)
Semen campur dibuat karena dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak
dimiliki oleh semen portland. Untuk mendapatkan sifat khusus tersebut diperlukan
material lain sebagai pencampur. Jenis semen campur :
1. Semen Portland Pozzolan (SPP)/(PPC).
Semen Portland pozzolan (SPP) atau dikenal juga sebagai Portland
Pozzolan Cement (PPC) adalah merupakan semen hidrolisis yang terdiri dari
campuran yang homogen antara semen Portland dengan bahan pozzolan (Trass
atau Fly Ash) halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen Portland dan
bahan pozzolan bersama-sama atau mencampur secara merata semen Portland dan
bahan pozzolon atau gabungan antara menggiling dan mencampur.
2. Portland Composite Cement (Semen Portland Campur)PCC –SPC.
Menurut SNI 17064-2004, Semen Portland Campur adalah Bahan
pengikat hidrolisis hasil penggilingan bersama sama terak (clinker) semen portland
dan gibs dengan satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran antara
bubuk semen portland dengan bubuk bahan bahan anorganik lain. Bahan anorganik
tersebut antara lain terak tanur tinggi (blastfurnace slag), pozzoland, senyawa
silika, batu kapur, dengan kadar total bahan anorganik 6 – 35 % dari massa semen
portland composite. Menurut Standard Eropa EN 197-1 Portland Composite
Cement atau Semen Portland Campur dibagi menjadi 2 Type berdasarkan jumlah
Aditive material aktif:
3. Type II/A-M mengandung 6 – 20 % aditif
4. Type II/B-M mengandung 21 – 35 % aditif
Kalau pada Portland Pozzolan Cement (Semen Portland Pozzolan) aditif
yang digunakan hanya 1 jenis maka pada Portland Composite Cement ini aditif yang
digunakan lebih dari 1 jenis atau 2 jenis maka semen ini dikelompokkan
pada Ternary Cement.
Gambar A.6 Portland Composite Cement (PCC-SPC)
5. Portland Blast Furnace Slag Cement
Portland Blast Furnace Slag Cement adalah semen Portland yang
dicampur dengan kerak dapur tinggi secara homogen dengan cara mencampur
bubuk halus semen Portland dengan bubuk halus slag atau menggiling bersama
antara klinker porland dengan butiran slag. Activitas slag (Slag Activity) bertambah
dengan bertambahnya ratio CaO + MgO/SiO2 + Al2O3 dan glass content. Tetapi
biasanyan keberadaan ratio oksida dan glass Content tersebut saling berkebalikan.
Beberapa sifat slag semen adalah sabagai berikut :
1. Jika kehalusannya cukup, mempunyai kekuatan tekan yang sama dengan
semen portland.
2. Betonnya lebih stabil dari pada beton semen portla
3. Mempunyai permebility yang rendah
c. Semen Masonry
Semen masonry pertama kali diperkenalkan di USA, kemudian berkembang
kebeberapa negara.Secara tradisional plesteran untuk bangunan umumnya
menggunakan kapur padam, kemudian meningkat dengan dipakainya semen portland
yang dicampur dengan kapur padam. Namun karena dianggap kurang praktis maka
diperkanalkan Semen Masonry.
d. Oil Well Cement
Oil well cement adalah semen Portland semen yang dicampur dengan bahan
retarder khusus seperti asam borat, casein, lignin, gula atau organic hidroxid acid.
Fungsi dari retarder disini adalah untuk mengurangi kecepatan pengerasan semen,
sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas. Pada kedalaman
1800 sampai dengan 4900 meter tekanan dan suhu didasar sumur minyak atau adalah
tinggi. Karena pengentalan dan pengerasan semen itu dipercepat oleh kenaikan
temperature dan tekanan, maka semen yang mengental dan mengeras secara normal
tidak dapat digunakan pada pengeboran sumur yang dalam. Semen ini masih dibedakan
lagi menjadi beberapa kelas sesuai denganAPI Spesification 10 1986, yaitu :
Kelas A Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila
sifat-sifat khusus tidak dipersyaratkan
Kelas B Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila
kondisi membutuhkan tahan terhadap sulfat sedang
Kelas C Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila
kondisi membutuhkan sifat kekuatan tekan awal yang tinggi
Kelas D Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 sampai 3050
meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang sedang
Kelas E Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai 4270
meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang tinggi
Kelas F Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai 4880
meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang tinggi
Kelas G Digunakan untuk cementing mulai surface casing sampai dengan
kedalaman 2440 meter, akan tetapi dengan
penambahan accelerator atau retarder. Dapat digunakan untuk semua
range pemakaian, mulai dari kelas A sampai kelas E
e. White Cement (Semen Putih)
Semen putih dibuat umtuk tujuan dekoratif, bukan untuk tujuan konstruktif.
Pembuatan semen ini membutuhkan persyaratan bahan baku dan proses pembuatan
yang khusus, seperti misalnya bahan mentahnya mengandung oksida besi dan
oksida manganese yang sangat rendah (dibawah 1 %).
f. Water Proofed Cement
Water proofed cement adalah campuran yang homogen antara semen Portland
dengan “Water proofing agent”, dalam jumlah yang kecil seperti : Calcium, Aluminium,
atau logam stearat lainnya.Semen ini banyak dipakai untuk konstruksi beton yang
berfungsi menahan tekanan hidrostatis, misalnya tangki penyimpanan cairan kimia.
g. High Alumina Cement
High Alumina cement dapat menghasilkan beton dengan kecepatan pengersan
yang cepat dan tahan terhadap serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan terhadap
serangan alkali. Semen tahan api juga dibuat dari High Alumina Cement, semen ini juga
mempunyai kecepatan pengerasan awal yang lebih baik dari semen Portland tipe III.
Bahan baku semen ini terbuat dari batu kapur dan bauxite, sedangkan penggunaannya
adalah antara lain :
1. Rafractory Concrette
2. Heat resistance concrete
3. Corrosion resistance concrete
h. Semen Anti Bakteri
Semen anti bakteri adalah campuran yang homogen antara semen Portland
dengan “anti bacterial agent” seperti germicide. Bahan tersebut ditambahkan pada
semen Portland untuk “Self Desinfectant” beton terhadap serangan bakteri dan jamur
yang tumbuh. Sedangkan sifat-sifat kimia dan fisiknya hampir sama dengan semen
Portland tipe I. Penggunaan semen anti bakteri antara lain :
1. Kamar mandi
2. Kolam-kolam
3. Lantai industri makanan
4. Keramik
5. Bangunan dimana terdapat jamur pathogenic dan bakteri
3. STANDAR DAN JENIS SEMEN
Tingkat konsistensi mutu dan kualifikasi produk di antara para produsen semen
perlu dipertahankan. Oleh sebab itu, diperlukan standar yang memberikan batasan
terhadap beberapa parameter baik fisika maupun kimia. Batasan-batasan tersebut mungkin
berbeda antara satu negara dengan negara lainnya, sehingga standar yang berlaku di satu
negara akan berbeda dengan negara lainnya.
a. STANDAR SEMEN
Standar ASTM (Amerika)
Standar ASTM mengenal dua macam standar dalam mengklasifikasikan
semen, yaitu prescriptive standard yang memberikan ketentuan terhadap isi produk
dan performance standar yang memberikan batasan terhadap performa produk.
Ada beberapa standar semen yang berlaku sebagai berikut.
1. ASTM C 150: Standard Specification for Portland Cement.
ASTM C 150 yang dikeluarkan sejak 1940 dan terbagi menjadi lima tipe
semen, sebagai berikut:
Tipe I : untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan
khusus.
Tipe II : untuk penggunaan yang memerlukan ketahanan terhadap
sulfat atau kalor hidrasi sedang
Tipe III : untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tekan awal
tinggi.
Tipe IV : untuk penggunaan yang memerlukan kalor hidrasi rendah
Tipe V : untuk penggunaan yang memerlukan ketahanan tinggi
terhadap sulfat.
2. ASTM C 595 : Standard Specification for Blended Hydraulic Cements.
ASTM C 595 yang dikeluarkan sejak 1967 membagi semen menjadi enam
tipe sebagai berikut.
Type IS : Portland blast-furnace slag cement
Type IP : Portland-pozzolan cement
Type P : Portland-pozzolan cement
Type I (PM) : Pozzolan modified portland cement
Type I (SM) : Slag-modified Portland cement
Type S : Slag semen
3. ASTM C 1157 : Standard Performance Specification for Belended Hydraulic
Cement.
ASTM C1157 ini pertama kali diluncurkan pada tahun 1992. Sebagai
standard yang masih relatif baru, ASTM C1157 ini merefleksikan pergeseran dari
prescriptive standard ke formance standard. ASTM C1157 membagi semen
menjadi enam tipe sebagai berikut:
Type GU :
b. Jenis-jenis semen menurut BPS adalah :
semen abu atau semen portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan,
dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah
dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai
perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan prosentase kandungan
penyusunannya terdiri dari 5 (lima) tipe, yaitu tipe I sd. V.
semen putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan
digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau
pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.
oil well cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan
dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas
pantai.
mixed & fly ash cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan buatan (fly
ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran
batubara yang mengandung amorphous silika, aluminium oksida, besi oksida dan
oksida lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran
untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.
Semakin baik mutu semen maka semakin lama mengeras atau membatunya jika
dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus :
(% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3) : (%CaO + %MgO)
Angka hidrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga >1/2 (keras sekali).
Namun demikian dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti
untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15.
C. PENGUJIAN DASAR
Jenis Pengujian Semen Portland dan Syarat Mutu
Jenis-jenis pengujian semen portland yang disajikan dalam modul ini adalah pengujian
kualitas semen yang dilakukan di lapangan dan pengujian di laboratorium. Pengujian di lapangan
antara lain kemasan dan kehalusan, sedang pengujian yang dilakukan di laboratium antara lain
kehalusan butir semen, konsistensi normal, waktu pengikatan awal, berat jenis, tetap bentuk
dan kekuatan semen.
1. Pengujian di Laboratorium
a. Kehalusan Butir dengan Ayakan
Pengujian kehalusan butir dilakukan dengan ayakan standar. Kehalusan butir
semen portland yang dilakukan dengan pengujian kehalusan menggunakan ayakan yang
disyaratkan seperti disajikan pada Tabel 1. sebagai berikut:
Sisa di atas ayakan S-325 S-400 S-475 S-550 S-S
1,2 mm (%)
0,09 mm (%)
Nihil
20
Nihil
15
Nihil
10
Nihil
7
Nihil
5
b. Waktu Pengikatan Awal Semen Porland
Waktu pemgikatan awal, adalah waktu dari mula-,ula semen kena air sampai
dengan terjadi pengikatan. Waktu pengikatan awal diisyaratkan harus lebih dari 60
menit.
c. Sifat kekal Bentuk Semen Portland
Semen harus memiliki sifat kekal bentuk, baik diuji dengan cara cepat maupun
dengan cara lambat.
d. Kekuatan adukan semen Portland
Kekuatan adukan semen yang harus dipenuhi disajikan pada tabel berikut:
Kekuatan adukan pada umur S-325 S-400 S-475 S-550 S-S
1) 1 Hari (kg/cm2)
2) 3 hari (kg/cm2)
3) 7 hari (kg/cm2)
4) 28 hari (kg/cm2)
--
200
275
325
--
250
325
400
--
300
375
475
--
350
450
550
225
425
525
--
2. Pengujian Semen Portland di lapangan
a. Pemeriksaan Kantong semen (pembungkus)
1) Periksalah kantong pembungkus semen, ada kerusakan dan atau kebocoran
2) Periksalah jahitan pada kantong pembungkus rapi atau tidak, apakah terdapat
kerusakan atau tidak.
3) Perhatikan pada kantong, apakah tercantum nama pabrik, nama negara
pembuatnya dan berat bersih isi kantong?
4) Periksa kembali berat isi semen, apakah sesuai dengan berat yang tercantum pada
kantong tersebut ?
3. Pengujian/Pemeriksaan Kehalusan Semen Secara Visual
1) Bukalah jahitan kantong semen, lalu periksa semen yang ada di dalamnya apakah
dalam keadaan baik : yaitu gembur, tidak terjadi gumpalan-gumpalan.
2) Rabalah semua bagian semen tadi, apakah semua bagian semen terasa seperti tepung
halus atau tidak.
3) Periksa warna semen pada kantong-kantong contoh, apakah warnanya sama pada
semua kantong atau tidak. Jika ada semen yang warnanya berbeda dari warna semen
kantong- kantong lain, perlu diperiksa lebih teliti
D. BAHAN CAMPURAN SEMEN
E. BAHAN TAMBAHAN PEMBUATAN SEMEN
1. Ekosemen : Produksi Semen dari Sampah
Jepang, sebuah negeri penuh inovasi. Mungkin sebutan itu sangat sesuai
sebagaimana Jepang menangani masalah sampah di negaranya. Setelah berhasil membuat
sebuah airport berkelas internasional di Kobe yang dibangun di atas lapisan sampah dan
menerapkan pembuatan pupuk dari sampah di berbagai hotel di Jepang, kini Jepang telah
berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan dengan
ekosemen.
- Ekosemen
Terminologi ekosemen dibentuk dari kata “ekologi” dan “semen”. Diawali
penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang telah mempelajari kemungkinan
memprosesan abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor untuk dijadikan
bahan pembuat semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil
pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada
umumnya. Pada tahun 1993, proyek itu dibiayai oleh Kementrian Perdangan
Internasional dan Industri Jepang. Tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah
sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba. Pabrik tersebut mampu
memproduksi ekosemen sebanyak 110,000 ton/tahunnya. Sampah yang diubah menjadi
abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62,000 ton/tahun sedangkan
endapan air kotor dan residu abu industri yang diolah mencapai 28,000 ton/tahun.
- Penggunaan Abu Insinerasi untuk semen
Penduduk Jepang membuang sampah, baik organik maupun anorganik, dengan
jumlah sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton/tahun tersebut, sampah yang dibakar
(proses incineration) menjadi abu (incineration ash) ialah sekitar 37 ton/tahun.
Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton per tahunnya. Abu inilah yang kemudian
dijadikan sebagai bahan pembuat ekosemen. Abu dan endapan air kotor mengandung
senyawa-senyawa yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional, yaitu
senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Karena itu, abu insinerasi
dapat difungsikan sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen
konvensiona.
Tabel 1. Komposisi senyawa pada abu insinerasi dan semen konvensional (ppm)
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 Cl
Semen
konvensional62-65 20-25 3-5 3-4z 2-3 50-100
Abu insenerasi 12-31 23-46 13-29 4-7 1-4 150000
Kebutuhan kandungan CaO yang masih belum terpenuhi pada abu insinerasi
dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Dalam pembuatan ekosemen, klorin
dan logam berat yang terkandung pada abu insinerasi diekstrak menjadi artificial ore
(Cu, Pb, dan lainnya) yang kemudian di-recyle untuk digunakan kembali.
- Proses Pembuatan Ekosemen
Secara umum, produksi semen konvensional (Portland) meliputi pengeringan,
penghancuran, dan pencampuran batu kapur, tanah liat, quartzite, serta bahan baku
lainnya dan kemudian dibakar pada rotary klin. Prinsip produksi ekosemen pada
dasarnya sama dengan prinsip pembuatan semen konvensional. Adapun perbedaannya
terletak pada proses pembakaran dan pengolahan limbah.
- Persiapan
Bahan baku (abu insenerasi, endapan air kotor rumah tangga, dan residu abu industri)
diproses terlebih dahulu melalui pengeringan, penghancuran, dan pemisahan logam
yang masih terkandung pada bahan baku.
- Penghancuran
Setelah dikeringkan, bahan baku tersebut kemudian dihancurkan pada raw grinder atau
drying mill bersamaan dengan batu kapur.
- Pencampuran
Setelah dikeringkan dan dihancurkan, umpan dimasukkan ke dalam homogenizing tank
bersamaan dengan fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu
bara) dan blast furnace slag (limbah yang dihasilkan industri besi). Penempatan dua
homoginezing tank yang diilustrasikan dalam diagram dimaksudkan untuk
mencampuran semua secara merata sehingga dapat menghasilkan komposisi yang
diinginkan.
- Pembakaran
Berbeda dengan produksi semen konvensional dimana bahan baku dibakar pada suhu
900oC, pada proses pembuatan ekosemen, bahan baku dimasukkan ke dalam rotary klin
dan dibakar pada suhu diatas 1350oC. Dalam rotary kiln, dioksin dan senyawa berbahaya
lainnya yang terkandung pada abu insenerasi akan terurai menjadi air dan gas klor
sehingga aman bagi lingkungan. Gas yang keluar dari rotary klin kemudian didinginkan
secara cepat hingga suhu 200oC untuk mencegah kembali terbentuknya dioksin. Pada
proses ini, logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam
bag filter sebagai debu yang masih mengandung klor. Debu ini kemudian dialirkan ke
heavy metal recovery process. Klor yang masih tersisa akan dihilangkan dan
menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya
mencapai 35% atau lebih. Proses pembakaran akan menghasilkan clinker (intermediate
stage pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.
- Penghancuran Produk
Campuran gypsum dan clinker dihancurkan dalam finish mill dan kemudian akan
dihasilkan ekosemen.
2. SEMEN INSTANT
Bukan mie saja yang mengenal kata instan. Kini adukan semen pun sudah tersedia yang
siap saji. Bahan bangunan ini merupakan semen kering yang siap pakai, atau dikenal di
negaranegara Barat dengan sebutan dry mortar. Disebut siap pakai, karena semen jenis ini
cukup dicampur dengan air saat akan digunakan. Persis seperti makanan instan!
Sama Seperti Adukan Semen
Material ini sebenarnya merupakan "adonan" yang kandungannya sama seperti
adukan semen untuk membuat plesteran dinding. Hanya saja adukan ini diolah di pabrik,
sehingga semua proses pencampuran bahan-bahannya dilakukan oleh mesin.
Bahan dasar semen instan adalah sebagai berikut.
1. Semen portland
2. Pasir
Untuk mendapatkan semen instan yang baik.
Proses pencampuran semen dan pasir saat membuat adukan untuk dinding batu
bata, sekarang tidak perlu lagi dilakukan. Dengan semen instan, waktu bisa dihemat.
Pasir yang digunakan harus dalam keadaan bersih, bebas dari lumpur atau
kotoran lain. Pasir putih merupakan alternatif yang sering dipilih untuk material ini.
3. Pengisi
Bahan ini terdiri dari CaCO3 (kapur) dan limestone powder. Guna bahan ini
adalah sebagai pengisi pori-pori yang akan terbentuk karena menyatunya semen dan
pasir, sehingga adukan lebih padat.
4. Aditif
Yang disebut aditif adalah zat-zat yang ditambahkan agar adukan memiliki sifat-
sifat tertentu. Pada semen instan, ditambahkan bahan yang membuat daya rekatnya
lebih kuat serta bahan antiretak. Air yang juga dibutuhkan sebagai bahan pembuat
adukan ditambahkan di lokasi pengerjaan saat semen instan akan digunakan.
Campuran Lebih Tepat
Pada adukan konvensional, bahan – bahan harus dibeli terpisah dan kemudian
dicampur dengan perbandingan tertentu.
"Saat mencampur, kadang-kadang takaran masingmasing Bahan tidak tepat karena
biasanya tukang hanya mengira kira,"
Ini tentunya berpengaruh pada kualitas pasangan bata, plesteran, serta acian.
Berbeda dengan semen instan yang sudah dicampur di pabrik sehingga komposisinya sangat
tepat dan campurannya konsisten, karena dikerjakan dengan mesin yang dibantu komputer.
Untuk menjamin agar setiap semen instan yang dihasilkan mutunya selalu sama,
sebelum digunakan, bahan-bahan dasarnya harus melalui tahapan tertentu. Pasir, misalnya,
harus terlebih dahulu dikeringkan dengan panas 120 derajat Celcius agar air yang terkandung
menguap semua. "Pasir yang basah akan bereaksi dengan semen sebelum digunakan”.
Setelah itu, pasir pun diayak dengan ukuran saringan maksimal 3 mm, agar
ukurannya seragam dan terbebas dari benda-benda asing. Proses ini pun meniadakan
pengayakan pasir di lokasi pembangunan yang pada akhirnya menghemat tenaga tukang.
Menghemat Anggaran
Ada anggapan bahwa semen instan ini mahal. "Memang harganya lebih mahal
dibandingkan harga campuran semen dan pasir biasa; sekitar 10 – 15 persenlah, "Namun,
yang bisa dihemat adalah tenaga tukang dan waktu pengerjaan," tambahnya. Ini pun suatu
bentuk penghematan, bukan? Selain itu, dengan mengira-kira jumlah masing-masing bahan
pada adukan konvensional, anggaranpembangunan rumah juga sulit diperkirakan di awal.
Kadang pasir yang dibeli berlebih, atau semen habis saat sedang dibutuhkan. Tentu ini tidak
efisien dan akhirnya biaya pun membengkak. Pada semen instan, daya sebar sudah tertera
pada kemasan, sehingga bisa diperkirakan berapa sak semen yang dibutuhkan untuk
membangun dinding sekian meter,misalnya.
Untuk Berbagai Keperluan
Semen instan banyak jenisnya. Ada yang khusus untuk pemasangan batu bata atau
bata ringan (misalnya hebel dan celcon block), untuk plesteran, serta untuk acian. Ada juga
semen instan yang digunakan untuk memasang batu alam serta keramik pada dinding.
Kandungan bahan semen instan untuk masing-masing fungsi tersebut tentu berbeda-beda.
Semen instan untuk pemasangan batu alam, misalnya, harus memiliki daya rekat
yang lebih kuat karena batu alam bobotnya berat. Untuk acian, kandungan semen instan
diramu agar mampu menghasilkan lapisan yang halus mulus serta berwarna muda. Warna
abu-abu muda ini dihasilkan dari penggunaan pasir putih, sedangkan kehalusan lapisan acian
semen instan membuat dinding tidak perlu lagi dilapisi plamur saat akan dicat dan membuat
warna cat menutup lebih cepat.
Gambar 1. Flowchart pembuatan ekosemen
Kendala
Salah satu kendala utama pengembangan ekosemen adalah proses produksinya yang relatif mahal
apabila dibandingkan dengan produksi semen konvensional. Hal ini disebabkan oleh proses pemisahan
klor pada produksi ekosemen yang memakan banyak biaya. Keberadaan klor sendiri diakibatkan karena
adanya plastik vinil yang ikut tercampur pada sampah organik. Pada pembuatan abu insenarasi, plastik
vinil akan ikut terurai menjadi klor. Klor akan menurunkan kekuatan konkrit ekosemen apabila tidak
dipisahkan. Hal tersebut membuat pemisahan plastik dari sampah organik secara seksama menjadi kunci
utama pada produksi ekosemen.
Kualitas Ekosemen
Hingga saat ini, terdapat dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan
kandungan klor) yaitu tipe biasa dan tipe rapid hardening. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas
sama baiknya dengan semen Portland biasa. Tipe ekosemen ini digunakan sebagai ready mixed concrete
sedangkan ekosemen tipe fast hardening memiliki kekuatan konkrit serta pengerasan yang lebih cepat
dibanding semen Portland tipe high-early strength (lihat Fig 2). Ekosemen tipe fast hardening digunakan
pada blok arsitektur, bahan genteng, pemecah ombak, dan lain sebagainya. Ekosemen tipe fast
hardening telah melewati standardisasi JIS (Japanese Industrial Standard).
Gambar 2. Perbandingan kekuatan ekosemen dibandikan dengan semen Portland
Manfaat Ekosemen
Pengolahan sampah menjadi semen akan menambah metode alternatif pengolahan sampah
yang lebih bernilai ekonomis dan biaya pengolahan sampah akan menjadi lebih murah. Sebagai
contohnya, di Jepang, biaya pengolahan sampah konvensional sebelum keberadaan teknologi ekosemen
ialah sebesar 40,000 yen/ton dan sekarang turun menjadi 39,000 yen/ton.
Selain itu, teknologi ekosemen sangat ramah lingkungan. Pada proses produksi ekosemen, sebagian CaO
yang dibutuhkan dapat diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur
(CaCO2) yang selama ini merupakan sumber emisi gas CO2 pada industri semen. Atas keberhasilan dalam
mengurangi emisi CO2 ini, teknologi ekosemen mendapat penghargaan dari menteri lingkungan Jepang
atas peranannya dalam mencegah pemanasan global.
Peluang di Indonesia
Indonesia merupakan sebuah negara yang belum bisa lepas dari masalah sampah. Mulai dari
penolakan warga masyarakat sekitar TPA akibat kepulan asap dan bau yang ditimbulkan oleh
pengolahan sampah dengan PLTSa hingga kejadian yang tidak pernah dilupakan Tragedi Leuwigajah
yang merenggut 24 nyawa tak bersalah.
Sudah banyak upaya yang dilakukan untuk mencari solusi penyelesaian masalah sampah
Indonesia termasuk dengan cara mengubah sampah tersebut menjadi sumber energi (methane).
Namun, akibat kurangnya prospek dari segi ekonomi, perkembangan proses konversi tersebut dapat
dikatakan masih jalan di tempat. Dengan berhasilnya Jepang dalam mengolah sampah menjadi semen,
muncul peluang yang besar untuk melakukan hal yang sama di Indonesia. Untuk masalah bahan baku, di
Jakarta, sampah domestik yang dihasilkan mencapai lebih dari 6000 ton/hari. Dari segi proses, dapat
dikatakan bahwa prinsip pembuatan ekosemen hampir sama dengan pembuatan semen biasa. Apabila
Pemerintah dan pihak industri dapat bekerja sama dengan baik, masalah sampah akan teratasi dan
pihak industri meningkatkan keuntungan dengan adanya pengurangan penggunaan limestone sebesar
26%.
Satu faktor utama yang menentukan keberhasilan proses pengolahan sampah ialah regulasi
pemerintah, khususnya pemerintah kota/daerah, dalam mengelola sampah dengan baik. Salah satu cara
yang dapat ditempuh ialah melalui penggalakkan kampanye pemisahan sampah antara sampah organik,
sampah anorganik, sampah botol, dan sampah kaleng serta kemudian menjadikannya sebagai kebiasaan
warga Indonesia secara luas. Dimulai dari hal sederhana tersebut, peluang pemanfaatan sampah
menjadi semen atau produk yang lain dapat dilakukan pihak industri dengan lebih ekonomis.