Ferdinand Fassa

PENGENALAN SEMEN SEBAGAI BAHAN

PEMBENTUK BETON

Outline

Pertemuan 2

• Pendahuluan

• Semen – Pembuatan Semen Portland

– Komposisi Kimia Pada Portland Cement

– Kehalusan penggilingan

– Panas Hidrasi

– Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)

– Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)

– Penyimpanan

– Pengujian Semen

• Tugas

Pendahulan

• Bahan-bahan yang membentuk beton terdiri

dari:

• Semen

• Agregat Halus

• Agregat Kasar

• Air

• Bahan campuran

Semen

Semen dalam terminologi umum dapat

digambarkan sebagai:

“bahan yang memiliki sifat perekat yang

mampu mengikat bahan mineral menjadi

suatu kesatuan yang padat”.

Kata cement berasal dari bahasa latin

Cementum yaitu “pengikat atau perekat”

Semen Portland diproduksi untuk pertama

kalinya pada tahun 1824 oleh Joseph Aspdin,

ia mematenkan clay dan limestone

cement/Portland Cement pada 21 Oktober

1824.

Penggunaan nama “Portland” diberikan

diberikan karena kemiripan antara kekerasan

semen tersebut dengan batu alam yang ada di

Portland di Inggris.

• Jerman: Spesifikasi standar untuk PC

disusun pada tahun 1877

• Inggris: spesifikasi standar untuk semen

pertama kalinya disusun pada tahun 1904.

• Amerika: spesifikasi ASTM (American

Society for Testing and Materials) pertama

kali diterbitkan pada tahun 1904.

Pembuatan Semen Portland (PC)

Bahan dasar PC adalah:

material berkapur seperti limestone

ataupun kapur dan material lempung

seperti tanah liat/clay.

Pembuatan Semen Portland (PC)

Tahapan pembuatan semen terdiri

dari:

• Penggilingan / grinding material

• Pencampuran material sesuai

dengan komposisi yang diharapkan

• Pembakaran di dalam Kiln (tempat

pembakaran) pada suhu 1300

sampai dengan 1500oC.

Pembuatan Semen Portland (PC)

dalam pembuatan PC yang dikenal

sebagai:

wet process

dry process

Semen Hidrolik

Material mengeras bila dicampur air, setelah

mengeras tidak mengalami perubahan Kimia jika

dikenai air

Pembuatan Semen Portland (PC)

Pembuatan Semen Portland (PC)

Urutan Proses pembuatan Semen

Berikut ini adalah urutan proses pembuatan semen secara umum:

• Batu kapur/koral dipecah→ukuran < 50mm

• Dicampur lempung, pasir dan bijih besi

• Dibawa ke Ball Mill, dicampur air → Larutan Pekat → SLURRY

• Diuji komposisi kesesuaian Spesifikasi

• Pembakaran Slurry pada KILN berputar

• Temperatur 1.500 C

…lanjutan

Hasilnya KLINKER

• Bubuk batubara halus dan udara ditiupkan pada ujung tungku dipanasi 1500 C.

• Panas u/ menghilangkan Air dan CO2 dari Slurry.

• Partikel partikel terbentuk didinginkan membentuk butiran abu abu gelap

disebut klinker disimpan di Storage

• Klinker dicampur gypsum (CaSO4) → dihaluskan di Ball Mill → Bubuk halus →

Semen Portland.

• Semen disimpan di Silo siap untuk didistribusikan.

Komposisi Kimia Pada Portland Cement

Bahan baku yang digunakan pada pembuatan PC terdiri dari

• Kapur (CaO)

• silika (SiO2)

• Alumina Al2O3) dan

• besi oksida (Fe2O3)

…lanjutan

• Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk semen

serta menyebabkan terjadinya perpecahan semen

setelah timbul ikatan

• Kekurangan kapur menghasilkan semen yang lemah

dan bila kurang sempurna pembakarannya

menyebabkan ikatan rendah.

Silika dalam kadar tinggi biasanya disertai alumina

dengan kadar rendah menghasilkan:

• semen dengan ikatan lambat

• kekuatan tinggi

• ketahanan terhadap agresi kimia.

Besi oksida memberi warna abu-abu pada semen

• Tricalcium Aluminate (C3A),

senyawa ini mengalami hidrasi sangat cepat disertai pelepasan

sejumlah panas, menyebabkan pengerasan awal, kurang

ketahanannya terhadap agresi kimia dan bertendensi sangat

besar terhadap retak oleh perubahan volume dan berfungsi

penurun temperatur pembakaran klinker

• Tetra Calcium Aluminoferrite (C4AF),

senyawa ini kurang memberikan pengaruh penting terhadap

kekutan dan sifat-sifat semen keras lainnya.

NAMA SENYAWA KOMPOSISI OKSIDA SINGKATAN

Tricalcium Silicate 3CaOSiO2 C3S

Dicalcium Silicate 2CaOSiO2 C2S

Tricalcium Aluminate 3CaOAl2O3 C3A

Tetracalcium Aluminoferrite 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF

Kehalusan penggilingan

• Kehalusan penggilingan penting dalam hubungannya

dengan kemudahan pengerasan adukan beton

• kehalusan semen dapat mengurangi bleeding, yaitu naiknya

sejumlah air kepermukaan beton.

• Laju hidrasi tergantung dari kehalusan partikel semen dan

untuk memperoleh pertumbuhan kekuatan yang cepat

diperlukan kehalusan yang tinggi.

Panas Hidrasi

Yaitu jumlah panas semen yang belum terhidrasi yang

dikeluarkan sampai terjadi hidrasi yang komplit pada

temperatur tertentu

Kenaikan suhu pada beton disebabkan oleh:

• Volume beton yang dicetak setiap satu kali operasi

• Kecepatan mencetak beton

• Keadaan suhu sekitar

• Suhu beton pada saat dicetak

Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)

1. Semen Pozzolan dengan ( portland pozzolan cement)

(volcanic ash, diperoleh pertama kali dari daerah sekitar

Pozzuoli Italia)

dibuat dari campuran :

• semen portland dengan fly ash (sisa pembakaran batu bara)

• semen portland dengan silica fume atau

• semen portland dengan serbuk bata.

Keuntungan dari PPC adalah sebagai berikut:

• Produksi murah karena menggunakan material

pozzolanic (harga murah)

• Memberikan karakteristik ketahanan terutama

dalam struktur hidrolik dan struktur kelautan

• mengurangi panas hidrasi

• PPC lebih halus dari OPC shg mengurangi retak

Contoh pemakaian PPC yaitu

• pembuatan pier jembatan,

• dermaga

1. Semen Tipe I (semen biasa/normal, Ordinary

Portland Cement/OPC),

merupakan semen portland yang digunakan dalam

penggunaan umum yang tidak memerlukan

persyaratan khusus yang disyaratkan pada jenis lain.

Contoh : gedung, jalan raya, dan jembatan.

Berdasarkan perbedaan komposisinya (ASTM C-150),

Semen portland dibagi menjadi lima tipe, yaitu:

2. Semen Tipe II (semen panas sedang),

merupakan semen portland yang dalam

penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap

sulfat atau panas hidrasi sedang.

Ketahanan terhadap sulfat cukup baik dan panas

hidrasi tidak tinggi

3. Semen Tipe III (semen cepat mengeras),

merupakan semen portland yang dalam

penggunaanya dengan laju pengerasan awal tinggi

Contoh:

• penggunaan pada jalan layang

• landasan lapangan udara.

4. Semen Tipe IV (semen panas rendah),

merupakan semen portland yang dalm penggunaanya

memerlukan ketahanan tinggi terhadap panas hidrasi

rendah

contoh pemakaian : turap penahan tanah, bendungan

besar, bangunan dengan massa besar.

Semen Tipe V (semen tahan sulfat), merupakan

semen portland yang dalam penggunaanya

memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat,

contoh pemakaian :

• bangunan didaerah pantai,

• bangunan diatas tanah berawa.

Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)

1. Gips:dibuat dari campuran CaSO4.2H2O, semen gips

digunakan sebagai material dekorasi interior dan plesteran

dinding.

2. Lime: dibuat dari kapur alam atau dolomit yang dibakar

sampai 950o-1100oC. Kualitas lime terjaga baik selama 3

minggu sampai dengan 6 bulan

3. Semen magnesium: Kegunaanya untuk interior saja karena

kurang baik terhadap udara lembab.

4. Semen belerang, beton yang dibuat dari semen belerang

ini tahan serangan asam, garam mudah leleh dan tidak

tahan beku.

Penyimpanan

Pemakaian air dan semen terlalu banyak dapat menyebabkan

penyusutan yang luar biasa dengan mengikatnya kecenderungan

untuk terjadinya retak-retak

Semen harus dihidarkan dari kontak terhadap air ataupun uap air.

Meskipun disimpan dalam kondisi baik, semen dalam bungkusan

(40 kg atau 50 kg) dapat kehilangan:

20 persen kekuatannya setelah disimpan 2 bulan,dan

40% setelah disimpan 6 bulan.

Penyimpanan

Pengujian Semen

1. Pengujian di lapangan (dilakukan terhadap pekerjaan kecil)

• Cek kondisi kantung semen, periksa apakah terdapat

gumpalan semen didalamnya. (menggumpal menandakan

semen sudah kerkontaminasi oleh udara)

• Semen harus berwarna abu-abu (kecuali semen putih)

• Ambil semen dalam kantung dengan tangan, semen

tersebut harus dalam kondisi halus tidak kasar seperti

pasir.

• Ambil segenggam semen dan buang ke ember yang penuh

dengan air, partikel semen tersebut harus mengapung

untuk beberapa waktu sebelum semen tersebut tenggelam.

Pengujian Semen

2. Pengujian di laboratorium:

• Fineness test, suatu cara pengujian untuk menentukan luas

spesifik dari semen yang dinyatakan sebagai jumlah luas

permukaan dalam m2/kg. Kehalusan semen menentukan

pembentukan kekuatan yang lebih cepat.

• Setting time test, setting (Pengakuan pasta semen) adalah

proses dimana pasta berubah dari kondisi basah/cair menjadi

keras.

• Strength test

Pengujian kekuatan semen ditentukan dari pengujian tekan

terhadap

• kubus mortar (campuran antara semen, pasir, dan air pada

perbandingan tertentu) ataupun

• beton (campuran antara semen, pasir, air dan kerikil pada

perbandingan tertentu)

Pengujian Semen

• Soundness test (keutuhan)

Setelah pasta semen mengalami setting, tidak boleh ada

perubahan volume yang besar.

Semen yang mengalami ekspansi seperti ini diklasifikasikan

sebagai Unsound.

Terima Kasih

Tugas

Pertanyaan 1

• Produksi semen portland bertanggung jawab atas 6% gas CO2

di dunia. Jelaskan dua sumber yang memproduksi CO2 selama

pembakaran tersebut dari klinker di kiln.

• Salah satu fase utama semen ditulis sebagai C2S dalam notasi

kimia. Tuliskan komposisi kimia dari C2S.

• Sebutkan empat senyawa utama semen portland

Pertanyaan 2

• Apa dua bahan baku dasar yang digunakan untuk pembuatan

semen portland?

• Berikan dua keuntungan dan dua kerugian memiliki semen

dengan konten C3A tinggi.