SEMEN PORTLAND

SEJARAH
Sebelum semen yang kita kenal ditemukan, adukan perekat pada bangunan di buat dari kapur padam, pozolan dan agregat (campuran ini sering disebut semen alam). Dan kini bangunan yang menggunakan bahan perekat ini masih banyak ditemukan di Italy. Campuran perekat tersebut tidaklah terlalu kuat, tapi tergantung pula pada sifat pozolan yang di gunakan sebagai bahan perekat. Pozolan adalah bahan yang terbentuk oleh debu dari letusan gunung berapi. Kapur hidrolis pertama kali ditemukan oleh seorang sarjana sipil yang bernama Jon Smeaton pada tahun 1756. Pada saat itu ia bertugas untuk merehabilitasi menara api yang terletak di Eddystone. Ia mencoba menggabungkan kapur padam dan tanah liat. Kemudian campuran itu ia bakar. Setelah mengeras, bongkahan campuran tersebut di tumbuk hingga menjadi tepung. Yang mana tepung tesebut dapat digunakan kembali dan dapat mengeras di dalam air. Mulai dari percobaan inilah sifat-sifat kapur hidrolis mulai di kenal. Namun perkembangan bahan yang ia temukan masihlah lambat dibandingkan campuran kapur padam biasa. Pada tahun 1796 penemuan ini kembali dikembangkan oleh James Parker dari Norhfleed, Inggris. Ia mengembangkan campuran yang telah ditemukan oleh Jon, perbedaan dari campuran yang di temukan Jon, batu kapur yang digunakan James sebagai capuran adalah batu kapur yang mengandung lempung. Seadngkan teknik yang di gunakannya sama dengan yang di lakukan Jon. Pada tahun 1800 produk yang dikembangkan James berkembang pesat, sehingga produknya di beri nama semen roman. Namun perkembangan tersebut hanya bertahan hingga tahun 1850. Di Inggris tukang batu yang bernama Joseph Aspdin dari kota Leeds, mencampurkan kapur padam dengan tanah liat, kemudian ia bentuk jadi gumpalan. Lalu di bakar dengan suhu kalsinasi (suhu dimana kapur dapat meleleh) dan setelah itu di tumbuk hingga menjadi tepung. Ketika bahan campuran tersebut mengeras, warna dari bahan berubah menjadi abu-abu. Warna tersebut menyerupai bebatuan di wilayah Portland, maka Joseph memberi nama hasil temuannya sebagai Semen Portland. Tanggal 21 october 1824, semen Portland Joseph mendapat hak paten dari raja Inggris. Walau pun demikian ia tetap merahasiakan bahan campuran yang ia temukan, dan ia tidak memproduksinya secara masal. Setelah ia wafat, pengembangan dan pemasaran secara masal semen ini di teruskan oleh anaknya yang bernama William Joseph di Jerman. Tahun 1877 jerman melakukan penilitian lebih lanjut terhadap semen Portland, hingga membentuk asosiasi pengusaha dan ahlli semen. 30 tahun kemudian asosiasi tersebut menyebar hingga ke Inggris dan di Inggris Standard dari semen dibuat.
Di Indonesia semen merupakan tumpuan khususnya untuk wilayah Asia Tenggara, karena beberapa negara produsen seperti Jepang dan Korea akan mengurangi produksinya.
Total penggunaan semen sebesar 60% adalah untuk perumahan, sedangkan 80% dari 60% tersebut diperuntukkan bagi konstruksi non-struktural, ini berarti 80%x 60% atau 48% dari total produk semen diperuntukkan pekerjaan non-struktural untuk sektor
perumahan saja.


DEFENISI & UNSUR SEMEN

1. A. Definisi dan Unsur pokok semen

Semen adalah suatu bahan perekat hidrolis berupa serbuk halus yang dapat mengeras apabila tercampur dengan air.

Semen terdiri dari batu lapur / gamping yang mengandung kalsium oksida (CaO), tanah liat (lempung) yang mnegandung silika oksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3), besi oksida (Fe2O3) dan gips yang berfungsi untuk mengontrol pengerasan.

Semen memiliki 4 unsur pokok, yaitu :

1. Batu kapur (Cao) sebagai sumber utama, terkadang terkotori oleh SiO2, Al2O3, dan Fe2O3
2. Tanah liat yang mengandung senyawa SiO2, Al2O3, dan Fe2O3
3. Bila perlu ditambahkan pasir kwarsa / batu silika, ini di tambahkan apabila pada tanah liat mengandung sedikit SiO2.
4. Pasir besi / biji besi, ini ditambahkan apabila tanah liat mengandung sedikit Fe2O3

Pengolahan unsur-unsur tersebut dengan cara di bakar menjadi terak semen yang biasa disebut klinker. Yang mana klinker memiliki susunan mineral sebagai berikut:

1. Trikalsium silikat (C3S)
2. Dikalsium silikat (C2S)
Kandungan ke-2 zat ini berkisar 70-80%
3. Trikalsium aluminat (C3A) kandungan ini berkisar 18%
4. Tetrakalsium alumino ferit (C4AF) kandungan ini berkisar 16 %

1. B. Proses pengolahan semen

Terdapat dua proses pengolahan, yaitu : proses basah dan proses kering. Proses basah meliputi material yang masih basah, material ini diambil dari alam dan langsung diproses.

Proses pengolahan material basah:

1. Tanah liat yang diambil langsung dari alam, campukan dengan air dan diaduk hingga menjadi bubur dalam bak cuci yang terbuat dari beton.
2. Selama pengadukan, semua kotoran seperti akar tumbuhan, pasir dan kerikil dipisahkan.
3. Lumpur Tanah liat yang bersih dipindahkan bejana, dengan cara di pompa sembari jumlah kadar airnya di kurangi.
4. Batu kapur dari alam di tumbuk halus hingga dapat menembus saringan 90 micron. Penggilingan dimulai dari penggilingan kasar yang menggunakan Jaw Crusher, hingga penggilingan halus yang menggunakan Roll Crusher. Kemudian dicampurkan air hingga menjadi lumpur batu kapur.

Proses pembakaran, setelah lumpur tanah liat dan lumpur kapur jadi. Masukkan kedalam silo atau tungku bakar yang memiliki ukuran 150 M. tungku ini memiliki ruang-ruang sebagai berikut:

- ruang paling ujung merupakan ruang yang dinding-dinding ruangnya dilengkapi dengan sirip-sirip baja tipis untuk memperluas penguapan.

- Ruang berikutnya, dinding tungku terdapat rantai baja. Dengan adanya ratai ini penguapan air semakin sempurna, serta gumpalan-gumpalan lumpur kering pecah

- Bahan yang telah diolah tadi kemudian dipanaskan lagi dengan suhu 500-900oC. Pada tahap ini akan terjadi penguapan air kristal yang terdapat dalam partikel bahan olahan tadi, dan juga CO2, SO3 dan senyawa lainya ikut menguap sedangkan bahan organik lainya akan terbakar

- Kemudian bahan tesebut akan mengalir keruang pembakaran yang suhunya berkisar 900-1350 oC

Dalam ruang pembakaran (Firing zone) senyawa oksida mulai beraksi satu dengan yang lain, untuk membentuk senyawa semen (C3S, C2S, C3A, dan C4AF), kemudian menggumpal dalam keadaan setengah meleleh yang disebut klinker.

Klinker yang panas, kemudian dimasukkan keruangan pendingin dengan suhu biasa agar klinker cepat dingin. Keluar dari ruang pendingin biasanya suhu klinker ± 30 oC kemudian agar cukup dingin.

Penggilingan klinker biasanya merupakan siklus yang tertutup (Close circuit). Hasil gilingan diayak 170 mesh (90 micron), yang masih kasar masuk kembali ke ball mill dan semen bubuk dapat dipasarkan.

Proses kering meliputi material yang telah kering atau yang basah dikeringkan terlebih dahulu sebelum di proses.

Proses pengolahan material kering:

Proses pengolahan material menjadi bahan mentah hampir sama dengan pengolahan proses basah, namun yang berbeda adalah semua bahan mentah dikeringkan terlebih dahulu hingga benar-benar kering. Selain itu pencampuran kapur dan tanah liat juga dalam keadaan kering, setelah bahan mentah jadi, proses pembakaran hingga pemasaran sama saja dengan proses basah.

TIPE-TIPE SEMEN

1. A. Tipe-tipe semen, dan penggunaan sesuai tipenya

* Tipe I, merupakan semen yang digunakan untuk bangunan umum tanpa syarat khusus. Nama lain dari semen ini adalah Ordinary Portland Cement (OPC).
* Tipe II, dapat digunakan bila ada gangguan dari sulfat yang sedang dan panas hidrasi sedang.
* Tipe III, semen ini memiliki proses pengerasan yang cepat. Biasanya digunakan untuk pembangunan yang penyelesaiannya cepat atau di batasi waktu.
* Tipe IV, semen yang panas hidrasinya rendah.
* Tipe V, semen ini digunakan apabila pembangunan ada di sekitar tepian pantai atau bangunan tersebut memiliki gangguan sulfat yang tinggi.

1. B. Jenis-jenis semen

i. Semen Portland pozolan

Semen ini merupakan hasil dari: semen Portland di tambah dengan pozolan, yang mana pozolan yang di tambahkan bekrisar 10-30%. Nama lain dari semen ini Traz Portland Cement, semen ini sering dipakai di Negara Jerman. Tras yang di gunakan adalah Tras Andernach. Tras adalah batuan gunung api yang telah mengalami perubahan
komposisi kimia yang disebabkan oleh pelapukan dan pengaruh kondisi air bawah
tanah. Bahan galian ini berwarna putih kekuningan hingga putih kecoklatan,
kompak dan padu dan agak sulit digali dengan alat sederhana. Tras memiliki
bahan penyusun kimia yaitu SiO2(62,85%), Al2O3(18,18%), Fe2O3(4,99%),
K2O(3,45%), Na2O(1,86%), MnO(0,06%). (Hijhoff,1970) Oksida-oksida tersebut
dapat bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen ketika bereaksi dengan
air.
Dalam ilmu bahan bangunan ada beberapa jenis bahan yang dikategorikan
sebagai bahan ikat dalam adukan, di antaranya adalah semen, kapur, pozolan dan
beberapa bahan ikat lainnya.Tras merupakan salah satu pozolan yang pemanfaatannya belum secara optimal.

ii. Semen putih

Campuran semen ini memiliki kadar Fe2O3-nya rendah, karna warna abu-abu pada semen portland disebabkan oleh serbuk besi. Semen ini dibuat dari batu kapur dan tanah liat putih (kaolin), kadar Fe2O3 tidak boleh lebih dari 1,5%. Pengolahannya sama dengan pengolahan semen biasa, tapi tidak menggunakan alat-alat yang mengandung besi.

iii Mansory cement

Semen ini berfungsi untuk pasangan tembok dan plasteran. Semen ini dibuat dari semen Portland dan di campur dengan hasil gilingan batu kapur. Namun semen tipe I lebih baik dibandingkan dengan semen ini.

iv Semen sumur minyak

Berfungsi untuk menyemen pipa pengeboran minyak, melapisi bocoran air atau gas. Semen ini di pakai dalam bentuk bubur cair yang di pompakan dengan tekanan tinggi yang mencapai 1200 kg/cm2 dengan suhu rata-rata lebih dari 170o dalam keadaan belum mengeras.

v Hidropobic cement

Klinker yagn di giling dengan tambahan asam oleat atau asam streat.

vi Waterproofed cement

Semen yang digunakan di Inggris yang terbuat dari semen Portland yang ditambahkan calsium, aluminium, atau sterat logam lainnya

vii Semen alumina

Tebuat dari batu kapur dicampur dengan bauksit dengan kadar campuran 60-70% (batu kapur), dan 30-40% (bauksit). Campuran dibakar pada suhu 1600oc dalam tungku listrik sampai cair, kemudian hasil pembakaran tadi di tambahkan gipsum.

1. C. Sifat-sifat semen

i. Sifat-sifat kimia

Harus membentuk senyawa-senyawa semen, yaitu C3S, C2S (sebagai senyawa utama), C3A, dan C4AF.

- Kadar MgO dalam semen di batasi 5%

- Kadar SO3 dibatasi menurut jenisnya dan tegantung kadar kandungan C2A didalam semen

- Kadar C3S hanya diperuntukkan bagi semen tipe IV yang merupakan panas hidrasi rendah

- Kadar C2S juga diperuntukkan bagi semen tipe IV, kandungannya berkisar 40%

- Kadar C2A, tidak memiliki sifat semen, malah memiliki sifat negative dengan senyawa SO3

- Kadar C4AF dan C2F kadar kedua unsure ini khususnya terdapat pada tipe V.

- Kadar alkali didalam semen sebagai Na2O dan K2O

ii. Sifat fisis
1. Kehalusan butir semen
2. Berat jenis semen (3,10-3,30)
3. Waktu pngikatan semen ± 1 jam setelah di beri air
4. Pengikat semu (false setting time)
5. Kekuatan semen
6. Kekekalan bentuk