bab ii tinjauan pustaka 2.1 pengertian semenrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/22836/4/chapter...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Semen

Semen adalah bahan-bahan yang memperlihatkan sifat-sifat karakteristik mengenai

pengikatan serta pengerasannya jika dicampur dengan air, sehingga terbentuk pasta

semen. Tujuan dari penggunaan semen adalah mencampurkan butir-butir batu

sedemikian sehingga menjadi massa yang padat. Penggunaannya antara lain adalah

untuk pembuatan beton, adukan untuk beton dan barang-barang lain.

Fungsi semen secara umum adalah untuk merekatkan butiran-butiran agregat

agar terjadi suatu massa yang padat. Kandungan silikat dan aluminat pada semen

merupakan unsur utama pembentuk semen yang mana apabila bereaksi dengan air

akan menjadi media perekat. Media perekat ini kemudian akan memadat dan

membentuk massa yang keras. Berikut tabel susunan unsur semen biasa

(Tjokrodimuljo, 1996).

Tabel 2.1 Susunan unsur semen biasa

Oksida Persentase

Kapur, CaO 60-65

Silika, SiO 17-25 2

Alumina, Al2O 3-8 3

Besi, Fe2O 0,5-6 3

Magnesia, MgO 0,5-4

Sulfur, SO 1-2 3

Soda / potash Na2O + K2 0,5-1 O

Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan

kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang

Universitas Sumatera Utara

padat yang mempunyai kekuatan yang cukup. Apabila semen dicampur dengan air dan

membentuk suatu adukan yang halus, bahan tersebut lambat laun akan mengeras

sampai menjadi padat. Proses ini dikenal sebagai proses pemadatan dan pengerasan.

Semen dikatakan telah memadat apabila telah mencapai kekakuan yang cukup untuk

memikul suatu tekan tertentu yang diberikan, setelah itu ia akan berproses terus untuk

suatu jangka waktu yang cukup lama hingga mengeras, yaitu untuk mendapatkan

kekuatan yang lebih besar. Air didalam adukan melarutkan material pada permukaan

butir-butir semen dan membentuk suatu koloida yang secara berangsur-angsur

bertambah volume dan kekakuannya.

Proses hidrasi akan terus berlangsung lebih dalam ke dalam butir-butir semen,

dengan kecepatan yang makin lama makin berkurang, sesuai dengan berlangsungnya

proses pengakuan dan pengerasan dari massa tersebut. Supaya terjadi proses hidrasi

secara lengkap pada sejumlah semen, menurut H. Rusch, secara kimiawi diperlukan

jumlah air yang beratnya kurang lebih 25 % dari berat semen tersebut. Proses kimiawi

yang terjadi pada proses pemadatan dan pengerasan akan melepaskan panas, yang

dikenal sebagai panas dari hidrasi.

Batu kapur merupakan elemen utama untuk semua jenis semen. Jenis semen

dengan berbagai mutu diperoleh dengan mengatur komposisi kapur atau dengan

mengatur kapur dengan komponen-komponen lain dari semen.

Dengan membakar bahan mentah yang bersangkutan maka bahan tersebut

akan kehilangan air dan karbon dioksida, bahan baru hasil pembakaran mempunyai

kemampuan untuk menyerap air lagi apabila digiling halus, sehingga setelah itu bila

dicampur dengan air bahan halus tersebut dapat membentuk dirinya kembali menjadi

batu.

Waktu perawatan berlangsung sejak air dibubuhkan pada semen sampai

pengikatan awal dari pasta semen permulaan serta lamanya proses perawatan

bergantung pada jenis semen yang digunakan dan cara pengerjaannya. Selama waktu

perawatan bahan yang bersangkutan tidak boleh dipengaruhi oleh getaran mekanis,


guncangan atau panas, sebab kekuatannya dapat berkurang sehingga tidak sesuai lagi

dengan persyaratan.

Proses pengerasan berlangsung sejak tercapainya pengikatan awal. Lamanya

proses pengerasan serta penambahan kekuatan berlangsung untuk jangka waktu yang

lama. Bahan yang bersangkutan memerlukan perlakuan yang hati-hati dan tidak boleh

dipengaruhi oleh perlakuan-perlakuan kasar dari luar.

2.2 Semen Sebagai Bahan Perekat Bangunan

Semen berasal dari bahasa asing yaitu “CEMENT” yang berarti pengikat / perekat.

Perkataan cement itu sendiri diambil dari kata latin “CEMENTUM” yaitu nama yang

diberikan kepada batu kapur yang serbuknya telah dipergunakan sebagai adukan

(mortar) lebih dari 2000 tahun yang lalu di Negara Italia.

Dalam perkembangannya, arti perkataan “CEMENT” mengalami sedikit

perubahan (evolusi), misalnya pada abad pertengahan diartikan sebagai segala macam

bahan pengikat perekat seperti Rubber Cement.

Semen adalah hydraulic binder (perekat hidraulis) yang berarti bahwa

senyawa-senyawa yang terkandung didalam semen tersebut dapat beraksi dengan air

dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan.

Oleh karena sifat hidraulis tersebut, maka semen bersifat :

1. Dapat mengeras bila dicampur dengan air

2. Tidak larut dalam air

2.3 Penggunaan Semen Pada Pekerjaan Konstruksi

Dalam perkembangannya dari waktu ke waktu penggunaan beton atau bahan

bangunan berbasis semen, mengalami perubahan atau kemajuan yang disesuaikan

dengan jenis, fungsi serta kondisi lingkungannya. Sehingga dengan metode dan

teknologi pencampuran bahan tambahan tertentu muncullah jenis beton mutu tinggi,


beton ringan, beton tahan radiasi dan lain-lain. Begitu pula dengan adanya

pengelompokkan jenis konstruksi structural dan non struktural seharusnya ada dan

diperlukan jenis semen tertentu yang dapat digunakan sesuai dengan peruntukkannya

tanpa perlu menambahkan bahan tambahan lainnya.

2.4 Semen Portland

Semen Portland adalah suatu bahan kunstruksi yang paling banyak dipakai serta

merupakan jenis semen hidraulik yang terpenting. Semen Portland dipergunakan

dalam semua jenis beton struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan

sebagainya yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan. Berikut tabel bahan

mentah semen Portland

Tabel 2.2 Bahan Mentah Semen Portland

Mengandung kapur

(CaCO3

Mengandung kapur dan lempung

> 75 %) (CaCO3

Mengandung lempung

(CaCO = 40 %-75 %) 3<40 %)

Batu kapur

Kapur

Kerang

Batu kapur kelempungan

Kapur kelempungan

Batu marl kelempungan

Batu tulis

Batu tulis

Lempung

Sumber ASTM C 150

Berikut tabel persentase dari komposisi dan kadar senyawa kimia semen Portland.


Tabel 2.3 Persentase dari Komposisi dan Kadar

Senyawa Kimia Semen Portland

Analisa Biasa Pengerasan

cepat

Panas

rendah

Tahan

sulfat

Kapur 63,1 64,5 60,0 64,0

Silikat 20,6 20,7 22,5 24,4

Alumina 6,3 5,2 5,2 3,7

Besi Oksida 3,6 2,9 4,6 3,0

Senyawa kimia

Trikalsium silikat (C3 40 S) 50 25 40

Dikalsium Silikat (C2 30 S) 21 45 40

Trikalsium Aluminate (C3 11 A) 9 6 2

Senyawa besi (C4 11 AF) 9 14 9

Sumber (L.J Murdock, 1979)

Sifat-sifat semen Portland sangat dipengaruhi oleh susunan ikatan dari oksida-

oksida serta dari bahan-bahan kotoran-kotoran lainnya. Pada umumnya analisa kimia

menunjukkan persentase dari senyawa-senyawa berikut :

Bagian yang tidak larut (dalam asam klorida) :

- Silisiumdioksida (SiO2

- Aluminiumoksida (Al

)

2O3

- Kalsiumoksida (CaO)

)

- Ferioksida (Fe2O3

- Magnesiumoksida (MgO)

)

- Sulfurtrioksida (SO3

- Alkali sebagai Natriumoksida (Na

)

2

- Alkali sebagai kaliumoksida (K

O)

2

- Kalsiumoksida bebas (CaO-bebas)

O)

Berikut ini tabel persyaratan semen Portland.


Tabel 2.4 Persyaratan Phisik Semen Portland.

Jenis semen Kuat adukan kubus N/mm2 (lb/in2)

1 hari 3 hari 7 hari 28 hari

a. Portland biasa

BS 12 : 1971

ASTM jenis I

-

-

15 (2200)

12.4 (1800)

23 (3400)

19.3(2800)

-

-

b.Portland yang cepat keras

BS 1222 : 1971

ASTM jenis III

-

12.4

(1800)

21 (3000)

24.1

(3500)

28 (4000)

-

-

-

c. Portland panas rendah

BS 1370 : 1974

ASTM jenis IV

ASTM jenis II

-

-

-

8 (1100)

-

10.3 (1500)

14 (2000)

6.9 (1000)

17.2

(2500)

28 (4000)

17.2(2500)

-

d. Portland tahan sulfat

BS 4027 : 1972

ASTM jenis V

-

-

15 (2200)

8.3 (1200)

23 (3400)

15.2

(2200)

-

20.7

(3000)

e. Portland dapur letus

BS 146 : 1973

- 15 (2200) 23 (3400) 34 (5000)

f. Aluminium tinggi

BS 915 : 1972

42

(6000)

49 (7000) - -

Sumber : LJ Murdock, 1979.

Keterangan :

a. Semen Portland tahan sulfat mempunyai bentuk yang lebih tahan sulfat

daripada semen biasa, karena kadar trikalsium aluminat dikurangi. Semen ini

tidak tahan asam dan tak ada keharusan untuk menambahkan kalsium klorida

karena mengurangi sifat-sifat tahan sulfat.


b. Semen Portland dapur letus memenuhi persyaratan BS 146 : 1973 diproduksi

dengan menggiling suatu campuran klinker semen Portland dengan sisa batuan

tambang dari dapur letus pada perbandingan 35 : 36.

2.5 Semen Alternatif

Semen alternatif adalah jenis semen selain semen Portland (PC) sesuai dengan

peruntukkannya yaitu didapatnya faktor efisiensi yang optimal, terutama bagi jenis

konstruksi non-struktural seperti : Pasangan bata, plesteran, acian dan komponen

bangunan lainnya seperti : paving block, kansteen, conblock, genteng beton dan lain-

lain.

2.6 Semen Pozolan Kapur (SPK)

Semen Pozolan Kapur (SPK) adalah suatu bahan pengikat hidrolis yang dibuat dengan

menggiling bersama suatu bahan pozolan dengan kapur padam atau yang dibuat

dengan mengaduk secara cermat dan merata suatu bahan pozolan halus dengan kapur

padam.

SPK dibuat dengan cara menggiling bersama antara bahan pozolan dan kapur

padam atau dengan cara mengaduk bahan pozolan halus dengan kapur padam hingga

didapatkan adukan yang homogen. Sebelum pencampuran kedua bahan tersebut harus

dalam kondisi kering, sehingga tidak terjadi gumpalan-gumpalan yang dapat

mengurangi homogenitas dan menurunkan kualitasnya.

Tiga kadar komponen kimia yaitu : SiO2, Al2O3 dan Fe2O3

SPK dapat dibuat dengan beberapa variasi perbandingan masing-masing

bahan. Mengingat banyaknya faktor yang menerntukan mutu dari SPK, sehingga

perbandingan antara kapur dan pozolan yang dapat menghasilkan SPK dengan yang

baik secara umum. Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh DPMB

Bandung dapat dilakukan bahwa perbandingan antara pozolan dan kapur yang terlalu

menurut ASTM –

C 618-78 sekitarnya harus lebih besar dari 70 %, selanjutnya unsur MgO dibatasi

maksimum 5 % dan hilang pijar lebih kecil 10 %.


besar ataupun yang terlalu kecil, maka akan menghasilkan SPK dengan kekuatan

tekan dan kekuatan tarik yang kecil.

Dari uraian diatas dapat diterangkan reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut :

Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaO. SiO2. nH2

O

Dalam hal perbandingan campuran kapur dan pozolan kecil, maka senyawa komplek

CaO.SiO2.nH2

O yang terbentuk sedikit, berarti kekuatannya rendah. Dengan makin

besarnya perbandingan campuran kapur dan pozolan maka senyawa komplek yang

terbentuk makin banyak, mengakibatkan bertambahnya kekuatan.

Jika perbandingan campuran kapur padam bertambah, maka pada suatu saat

akan terjadi kelebihan senyawa Ca(OH)2. Adanya Ca(OH)2

yang rapuhpercobaan

untuk mengetahui kekuatan tekan dengan bermacam-macam variasi perbandingan,

menurut prosedur biasanya diperlukan 14 hari untuk jangka waktu pengerasan

sebelum dilakukan percobaan tekan. Karena itu sebelum bahan-bahan tersebut

dimanfaatkan untuk bahan-bahan campuran SPK perlu dilakukan percobaan, sehingga

nantinya akan dicapai harga perbandingan tertentu yang menghasilkan SPK dengan

mutu yang baik. Berikut tabel komposisi SPK.

Tabel 2.5 Komposisi SPK

Trass Persentase Batu gamping Persentase

Magnesium Oksida

(MgO)

1,31 % Magnesium Oksida (MgO) 14,05 %


Kalsium Oksida (CaO) 3,09 % Kalsium Oksida (CaO) 52,00 %

Ferri Oksida (Fe2O3 2,00 % ) Ferri Oksida (Fe2O3 0,42 % )

Aluminium Oksida

(Al2O3

16,23 %

)

Aluminium Oksida (Al2O3 0,32 % )

Silica (SiO2 63,74 % ) Silica (SiO2 1,85 % )

LOI 13,08 % LOI 30,48 %

Sumber : Dinas Pertambangan dan Energi Sumatera Utara.

SPK merupakan bubuk yang sangat halus, material yang berwarna abu-abu

yang terutama terdiri dari kalsium dan aluminium silikat. Bahan mentah utama untuk

membuat semen pozolan kapur adalah batu kapur yang mengandung CaO, dan tanah

liat atau endapan batuan yang terdiri dari SiO2 dan H2O.

Material ini digiling, diaduk,

dilebur hingga menjadi butiran dalam sebuah tanur, didinginkan dan kemudian

digiling hingga mencapai kehalusan sesuai dengan yang dibutuhkan. Berikut tabel

semen pozolan kapur (SPK).

Tabel 2.6 Semen Pozolan Kapur (SPK)

Sifat-sifat Syarat-syarat

1. Kehalusan

Sisa di atas ayakan 1,2 mm

Sisa di atas ayakan 0,09 mm

0 %

10 %

2. Kekekalan bentuk Tidak memperlihatkan peristiwa retak,

pecah atau perubahan bentuk lainnya

3. Pengikatan awal

Harus mengeras dalam waktu

maksimum dalam jam

3 x 24 jam

4. Kuat tekan 50 Kg/cm2

Sumber SII (Standar Industri Indonesia) dan Dinas Pertambangan dan Energi.


Kegunaan :

a. Bahan komponen bangunan struktur ringan, seperti dinding, lantai dan saluran

air

b. Material untuk bangunan Rumah Sehat Sederhana terutama di perkotaan dan

pedesaan

c. Material untuk jalan lingkungan pedesaan

d. Mempertinggi kualitas beton

Keistimewaannya :

a. Pengolahannya sederhana

b. Harga semen pozolan kapur relatif lebih murah dibanding semen Portland

c. Beton dengan campuran semen pozolan bersifat :

- Bangunan lebih tahan lama

- Kekuatan bangunan bertambah

- Bangunan lebih tahan terhadap radiasi panas

Sifat-sifat fisik semen yaitu :

a. Kehalusan butir

Kehalusan butir semen mempengaruhi kecepatan hidrasi. Makin halus butiran-

butiran semen, makin cepat berjalannya proses hidrasi dan makin cepat pula

perkembangan kekuatan selama 7 hari pertama. Reaksi antara semen dan air

dimulai dari permukaan butir-butir semen, sehingga makin luas permukaan butir-

butir semen makin cepat proses hidrasinya. Butir-butir semen yang halus akan

menjadi kuat dan menghasilkan panas hidrasi yang lebih cepat dari pada semen

dengan butir-butir yang lebih kasar. Secara umum, semen berbutir halus

meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi bleeding.

Bleeding adalah Pemisahan air dari campuran beton yang menembus ke

permukaan beton waktu diangkut., dipadatkan atau setelah dipadatkan.


Bleeding terjadi karena :

1. Pemakaian air yang berlebihan

2. Semennya kurang

b. Kemulusan

Kemulusan pasta semen merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan

dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan

volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta semen disebabkan oleh terlalu

banyaknya jumlah kapur bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta

magnesia yang terdapat dalam campuran tersebut. Kapur bebas itu mengikat air

dan kemudian menimbulkan gaya-gaya ekspansi.

c. Waktu Pengikatan

Semen jika dicampur dengan air membentuk bubur yang secara bertahap menjadi

kurang plastis, dan akhirnya menjadi keras. Pada proses ini, tahap pertama dicapai

ketika pasta semen cukup kaku untuk menahan suatu tekanan. Waktu ikatan

dihitung sejak air dicampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dan

air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikatan awal dan

waktu sampai mencapai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikatan

akhir. Sifat pengikatan pada adonan semen dengan air adalah dimaksudkan

sebagai gejala terjadinya kekakuan pada adonan tersebut. Waktu pengikatan yaitu

waktu mulai dari adonan terjadi sampai mulai terjadi kekakuan.

d. Kuat Tekan

Kuat tekan semen ditentukan dengan menekan benda uji semen sampai hancur.

Benda uji semen dibuat dengan menggunakan contoh semen yang akan diuji

kemudian memasukkan campuran yang bersangkutan kedalam kubus-kubus

cetakan berukuran 5 x 5 x 5 cm3

. Setelah dirawat dalam jangka waktu yang

disyaratkan, kubus itu ditekan sampai hancur untuk memperoleh gambaran dari

perkembangan kekuatan semen yang sedang diuji. Kekuatan tekan diuji setelah

benda uji berumur 1 hari, 3 hari, 7 hari dan 28 hari.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan :


1. Kualitas semen

2. Kualitas selain semen

i. Kualitas air

ii. Kualitas agregat

Pengaruh kualitas air terhadap kekuatan tekan

Fungsi Air

1. Air merupakan media pencampur pada pembuatan pasta

2. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat

antara air dan faktor semen

3. Kandungan air yang tinggi menghalangi proses pengikatan, dan kandungan air

yang rendah reaksi tidak selesai. Kandungan air yang tinggi dapat

mengakibatkan :

- Mudah mengerjakannya

- Kekuatan rendah

- Mortar dan beton menjadi porous

Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai

bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Oleh karena

itu, air sangat dibutuhkan di dalam pelaksanaan pekerjaan pasangan, tanpa air

konstruksi pasangan tidak akan terlaksana dengan baik dan sempurna.

3. Faktor air semen (Water Ratio Cement = W / C)

Faktor air semen adalah perbandingan berat air terhadap berat semen dan dapat

dirumuskan sebagai berikut :

Faktor Air Semen (FAS = W/C) = semenBerat

airBerat …………….(2.1)

Faktor air semen harus dihitung, sehingga campuran air dan semen menjadi pasta

yang baik, artinya tidak kelebihan air dan tidak kelebihan semen. Apabila faktor air

semen tinggi, berarti berat air tinggi, sehingga kelebihan air, akibatnya air akan


merembes keluar membawa sebagian pasta semen, pasta tidak cukup mengikat

agregat dan mengisi rongga, yang menyebabkan beton kurang kuat.

Kandungan air dari adonan semen dengan air yang telah mengeras dapat

diklasifikasikan menjadi 3 macam :

1. Air (H2

2. Adsorber water yaitu H

O) yang telah terikat dalam senyawa-senyawa hidrat yang telah

mengeras tersebut. Air ini terikat secara ikatan kimiawi .

2

3. Air bebas adalah air yang terdapat diantara fase padat dan pasta, air ini disebut

Capilary water.

O yang terikat secara ikatan fisika dalam molekul-

molekul gel semen

Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis semen adalah susunan

butiran, suhu dan senyawa. Kehalusan permukaan dipengaruhi oleh salah satu

diantaranya keberadaan oksida penyusunnya yaitu Fe2O3, kandungan senyawa yang

terdapat didalam senyawanya adalah C4

AF. Semakin besar massa jenis semen maka

kekuatan bahan yang dihasilkan akan semakin besar sehingga nilai kekuatan semen

berbanding lurus dengan massa jenisnya. Apabila massa jenis dari semen yang diuji

tidak memenuhi syarat yang ditentukan, maka semen tersebut tidak dapat dipakai

untuk campuran beton tapi dapat digunakan untuk keperluan plesteran, pembuatan

lantai teras, dan keperluan lain yang bukan keperluan utama untuk konstruksi. Massa

jenis semen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut ini :

Vm

=ρ ………………..(2.2)

Dengan :

ρ = Massa jenis (gr/cm3

m = massa semen (gr)

)

V = Volume semen (cm3

)


2.6.1 Pozolan

Pozolan adalah bahan alam atau buatan yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur

silikat dan aluminat yang reaktif. Bahan ini tidak mempunyai sifat-sifat semen, tetapi

dalam keadaan halus jika dicampur dengan kapur padam dan air setelah beberapa

waktu dapat mengeras pada suhu kamar sehingga membentuk suatu massa yang padat

dan tidak larut dalam air.

Pozolan adalah bahan yang dalam keadaan sendiri tidak terlalu bersifat semen,

tetapi akan muncul sifat semen apabila dicampur dengan gamping. Kekuatan awal

semen ini lebih rendah daripada semen Portland, tetapi dalam waktu setahun

kekuatannya sudah sama.

Keunggulannya adalah semen ini tahan terhadap aksi korosi dari garam dan air

laut lebih baik daripada semen Portland.

Ada 2 (dua) jenis pozolan, yaitu pozolan alam dan pozolan buatan. Yang

termasuk pozolan alam adalah trass yaitu hasil lapukan batuan gunung berapi yang

banyak mengandung silika yang dalam keadaan halus bila dicampur dengan kapur dan

air setelah beberapa waktu akan padat, keras dan tidak larut dalam air. Sedangkan

pozolan buatan yaitu suatu bahan yang didapatkan melalui proses pembuatan seperti :

1.Semen merah (bata merah/genteng keramik yang digiling)

2. Gilingan terak dapur tinggi

3. Fly ash/abu terbang

Berikut tabel persyaratan pozolan .

Tabel 2.7 Persyaratan Pozolan

Persyaratan Tingkat I Tingkat II Tingkat III

Kadar air bebas pada 100o < 6 % C 6-8 % 8-10 %

Kehalusan lewat ayakan 2,5

mm

< 10 % 10-30 % 30-50 %


Waktu pengikatan 1 jam 2 jam 3 jam

Kuat tekan 100 Kg/cm 100-75 Kg/cm2 75-50

Kg/cm

2 2

Sumber : Dinas Pertambangan dan Energi (Standar Normalisasi Indonesia / SNI)

Pozolan dapat dipakai sebagai bahan tambahan atau sebagai pengganti semen

Portland. Bila dipakai sebagai pengganti sebagian semen Portland umumnya berkisar

antara 10 % sampai 35 % berat semen. Bila pozolan dipakai sebagai bahan tambah

akan menjadikan beton lebih mudah diaduk, lebih rapat air, dan lebih tahan terhadap

serangan kimia. Pozolan dapat mengurangi pemuaian beton yang terjadi akibat proses

reaksi alkali agregat dengan demikian mengurangi retak-retak beton akibat reaksi

tersebut. Pada pembuatan beton massa (mass concrete) misalnya dam, pemakaian

pozolan sangat menguntungkan karena menghemat semen, dan mengurangi panas

hidrasi yang mengakibatkan retakan serius.

2.6.2 Kapur

Kapur merupakan bahan baku campuran adukan kapur, yang banyak digunakan,

dalam pelaksanaan pembangunan. Kapur yang dikenal di Indonesia umumnya kapur

udara (kapur yang mengeras dengan CO2

dari udara). Kapur diperoleh dari

pembakaran batu kapur, kulit kerang, atau karang laut. Reaksi kimia yang terjadi pada

pembakaran kapur sebagai berikut :

CaCO3 → CaO + CO

Dengan : 2

CaCO3

CaO = kapur tohor

= batu kapur

CO2

= asam arang

Kapur adalah berbagai macam batu kapur terbentuk dari organisma-organisma

laut atau yang mengambang berbentuk butir-butir yang sangat halus, tembus air dan


dapat dihancurkan dengan remasan tangan. Warnanya putih atau sangat muda dan

hampir seluruhnya terdiri dari kalsiat. Berikut ini tabel persyaratan kapur.

Tabel 2.8 Persyaratan Kapur

Persyaratan Kelas I Kelas II

Kehalusan

Sisa diatas ayakan :

i. 4,75 mm

ii. 1,18 mm

iii. 0,85 mm

-

0 %

5 %

0 %

-

10 %

Ketetapan bentuk Tidak retak Tidak retak

CaO + MgO aktif

CO2

90 %

maksimum 6 %

85 %

6 %

Sumber : SII (Standar Industri Indonesia)

Kapur dibuat dari batu gamping yang dibakar dalam suhu tertentu yang

menghasilkan kapur tohor. Kapur yang digunakan untuk pembuatan SPK adalah kapur

padam, yaitu kapur hasil pemadaman dari kapur tohor yang membentuk hidrat yang

dapat digunakan untuk pembuatan adukan. Kapur tohor adalah hasil pembakaran dari

batu kapur yang belum dipadamkan Kapur dihasilkan dengan membakar batu kapur

atau kalsium karbonat bersama dengan bahan-bahan kotorannya seperti magnesia,

silika, besi, alkali, alumina dan belerang.

Selain digunakan untuk stabilisasi perkerasan, kapur padam dapat dicampur

dengan pozolan kering, sehingga berbentuk tepung semen. Bahan campuran ini

disebut semen pozolan kapur dan berfungsi menggantikan (substitusi) penggunaan

semen Portland untuk pembuatan bata, batako dan konstruksi-konstruksi bangunan

non struktural.

Kapur hidrolik merupakan batu kapur yang terdiri dari kira-kira 65 % hingga

75 % batu gamping yaitu kalsium karbonat dengan kotoran-kotoran berupa silika,

alumina, magnesia dan oksida besi.


Kapur hidrolik memperlihatkan sifat-sifat hidroliknya, namun tidak cocok

untuk bangunan-bangunan didalam air karena untuk mencapai kekerasannya kapur

hidrolik membutuhkan udara segar. Udara diperlukan agar proses karbonisasi antara

kalsium hidroksida dan karbondioksida dari udara berlangsung dengan baik. Proses ini

menghasilkan kalsiumkarbonat yang akan mengeras sehingga kapur mencapai

kekuatannya yang penuh.

Sifat-sifat umum dari kapur adalah sebagai berikut :

i. Kekuatan kecil (rendah)

ii. Berat jenis rata-rata 1 kg/dm

iii. Bersifat hidrolik

3

iv. Tidak menunjukkan pelapukan

v. Dapat terbawa arus.

Penggunaannya antara lain :

i. Adukan untuk tembok

ii. Untuk lapisan bawah plesteran

iii. Untuk plesteran akhir

iv. Sebagai adukan jika dicampur dengan semen

Berikut tabel susunan batu kapur (Tjokrodimuljo,1992)

Tabel 2.9 Susunan Batu Kapur

Batu Kapur Persen

Jumlah karbonat (CO3 97 % )

Kapur tohor (CaO) 29,77-55,5 %

Magnesium (MgO) 21-31 %

Silika (SiO2 0,14-2,41 % )

Alumina (Al2O3 0,5 % )

Oxida Besi (Fe2O3 0,5 % )


Proses kimia pembentukan kapur dapat ditulis sebagai berikut :

Ca + CO3 → CaO + CO2

CaO + H

………………………………………………(1)

2O → Ca(OH)2

Ca(OH)

+ panas…………………………………………(2)

2 + CO2 → CaCO3 + H2

Sumber : Tjokrodimuljo, 1992 dalam Fathani, 1998.

O……………………………………………(3)

2.6.2.1 Kapur Tohor

Kapur tohor adalah hasil pembakaran dari batu kapur yang belum dipadamkan, jadi

masih berbentuk bongkah-bongkah atau butir-butir.

2.6.2.2 Kapur Padam

Kapur padam merupakan hasil pemadaman atau penyeduan dari kapur tohor yang

dapat digunakan untuk pembuatan adukan. Kapur tohor yang masih berupa bongkah,

setelah disiram dengan air akan hancur hingga berupa tepung kapur atau bubur kapur.

Berikut ini tabel persyaratan kapur padam.

Tabel 2.10 Persyaratan Kapur Padam

Persyaratan Kelas I Kelas II

Kehalusan

Sisa di atas ayakan :

i. 6,70 mm

ii. 4,75 mm

iii. 0,85 mm

iv. 0,106 mm

-

-

0 %

15 %

0 %

8 %

-

-

CaO + MgO aktif

CO2

65 %

maksimum 6 %

65 %

6 %

Sisa tidak larut 1 % 1 %

Ketetapan bentuk Tidak retak Tidak retak

Kadar air 15 % 15 %s


Sumber : SII (Standar Industri Indonesia)

Apabila hasil pembakaran dan pemadaman sempurna, maka kapur tohor akan

hancur menjadi tepung kapur atau bubur kapur. Tetapi bila pembakaran dan atau

pemadaman kurang sempurna maka akan terdapat butir-butir kapur tohor yang belum

hancur. Sisa-sisa butir ini akan merugikan dalam adukan.

Untuk menghasilkan kapur padam, terdapat dua cara pemadaman kapur tohor

yaitu :

1. Pemadaman secara kering

a. Kebutuhan air untuk menyiram lebih kurang 1/3 dari jumlah kapur tohor

b. Kapur tohor diletakkan diatas lantai setebal lebih kurang 5 cm secara merata

c. Kemudian air disiramkan perlahan-lahan dan merata atau diaduk-aduk sampai

semua kapur tohor hancur menjadi tepung kapur.

Hasil pemadaman tersebut berupa tepung kapur kering. Untuk pembuatan

adukan kapur padam ini diayak dengan ayakan, karena masih terdapat sisa-sisa butir

kapur yang mentah atau kapur tohor yang belum hancur.

2. Pemadaman secara basah

a. Dengan cara basah diperlukan bak besar dan bak kecil yang berdampingan,

serta sejumlah air lebih kurang 3x dari jumlah kapur tohor yang akan

dipadamkan

b. Di dalam bak besar dimasukkan air dan kapur tohor, yang perlu diaduk hingga

berupa bubur kapur

c. Dari bak besar bubur kapur dialirkan kebak kecil.

Karena sisa-sisa butir yang belum hancur telah mengendap di dalam bak besar,

maka bubur kapur yang telah dialirkan ke dalam bak kecil umumnya telah halus

seluruhnya, sehingga untuk keperluan pembuatan adukan tidak perlu diadakan

penyaringan lagi. Reaksi kimia yang terjadi pada pemadaman kapur adalah sebagai

berikut :

CaO + H2O → Ca (OH)

2


Dengan :

CaO = Kapur tohor

H2

Ca(OH)

O = air

2

= Kapur padam

2.6.3 Tanah lempung

Tanah lempung merupakan tanah yang berukuran mikroskopis sampai dengan sub

mikroskopis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan, tanah

lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang.

Pada kadar air lebih tinggi lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak.

Tanah liat (lempung) adalah bahan alam yang sangat penting bagi manusia.

Pada tanah ini terdapat akar-akar dan sisa-sisa tumbuh-tumbuhan dan bahan-bahan

organik lainnya yang membusuk, sehingga memberi warna abu-abu sampai hitam.

Dalam tanah lempung murni masih mengandung butiran-butiran bebas dari bahan-

bahan yang dapat dinamakan pasir atau debu. Umumnya unsur-unsur tambahan ini

terdiri dari kwarsa dalam bermacam-macam ukuran, feldspar dan besi. Banyaknya

unsur tambahan ini bersama unsur organik lainnya menentukan sifat-sifat dari tanah

lempung dan penggunaannya. Sifat-sifat seperti : Kemungkinan mencair, warna

setelah dibakar dan taraf padat dari macam tanah lempung sangat dipengaruhi oleh

unsur mineral. Sedangkan unsur organik biasanya membuat tanah itu plastis jika

belum dibakar. Jadi semua tanah lempung mempunyai sifat-sifat yaitu bila dalam

keadaan basah akan mempunyai sifat plastis, bila dalam keadaan kering akan menjadi

keras, sedang bila dibakar akan menjadi padat dan kuat.

Tanah lempung harus dapat dibentuk dengan mudah. Besar kecilnya partikel-

partikel (butir-butir) tanah dan juga zat-zat organis seperti akar tumbuh-tumbuhan,

sisa-sisa binatang kecil, zat-zat yang telah membusuk serta bakteri lainnya yang ada

dalam tanah lempung tersebut sangat mempengaruhi sifat plastisnya.

Tanah lempung mengandung partikel-partikel pembentuk tanah, yang terdiri

dari partikel halus dan partikel kasar. Perbandingan dan besar butir dalam tanah sangat


mempengaruhi sifat tanah tersebut. Sifat tanah lempung yang sangat menguntungkan

adalah mudah dibentuk bila tanah lempung ini telah dicampur dengan air dalam

perbandingan tertentu.

Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung adalah sebagai berikut (Hardiyatmo, 1999) :

1) Ukuran butir halus

2) Permeabilitas rendah

3) Kenaikan air tinggi

4) Bersifat sangat kohesif

5) Kadar susut tinggi

Lempung biasanya mengandung beberapa ketakmurnian yang jenis dan

jumlahnya cukup untuk memberikan daya fluks dan daya rekat. Lempung adalah

Aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil

pelapukan dari batuan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli

yang penting.

Reaksinya :

K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O → K2CO3 +Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO

Lempung digunakan sebagai pengisi berbagai produk seperti kertas, karet dan plastik. 2

Mineral lempung :

a. Kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2

b. Montmorilonit [(Mg,Ca)O.Al

O)

2O3.5SiO2.nH2

c. Illit (K

O]

2O, MgO, Al2O3, SiO2, H2

O

Komposisi kimia :

CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, TiO

2

Sifat Fisik :

Elastis, mempunyai daya ikat dan daya alir yang baik.


Kegunaan :

a. Bahan industri keramik dan refraktori dalam industri metallurgi

b. Pelet makanan ternak dan pengisi

c. Bahan baku pembuatan Portland

d. Bahan baku genteng

e. Untuk batu bata

f. Pipa-pipa saluran air

g. Perabot rumah tangga

h. Tungku

Berikut ini tabel specific gravity mineral-mineral lempung (Das, 1985)

Tabel 2.11 Specific gravity mineral-mineral lempung

Mineral Specific gravity

Quart (kuarsa) 2,65

Kaolinite 2,6

Illite 2,8

Montmorillonite 2,65-2,68

Halloysite 2,0-2,55

Pottasium feldspar 2,57

Sodium dan calcium feldspar 2,62-2,76

Chlorite 2,6-2,9

Biotite 2,8-3,2

Muscovite 2,76-3,1

Hornblende 3,0-3,47

Limonite 3,6-4

Olivine 3,27-3,32


Syarat lempung :

i. Tidak boleh membongkah

ii. Tidak mengandung garam terlarut

iii. Harus cukup keras dibakar pada suhu sedang

iv. Warna setelah dibakar tetap seragam.

Lempung terbentuk dari keping-keping pelapukan batu karang. Bergantung pada cara

pengangkutannya. Lempung dapat dibagi dalam tiga kelompok yaitu :

1. Residu yaitu lempung yang terbentuk akibat pelapukan batu karang

Sifat-sifatnya :

a. berbutir kasar bercampur batuan asal yang belum lapuk

b. tidak plastis (rapuh)

2. Endapan yaitu lempung yang terbentuk akibat gerakan arus

Sifat-sifatnya :

a. kurang murni karena tercampur oleh unsur-unsur lain pada waktu perpindahan

dari tempat asal

b. berbutir lebih halus

c. lebih plastis

3. Glasial yaitu lempung glasial terbentuk sebagai endapan akibat gerakan gletscher.

Kadar silika dalam setiap jenis lempung tidak boleh kurang dari 55 % - 65 %,

dan jumlah gabungan dari alumina dan oksidabesi tidak boleh kurang dari 1/3 – 1/2

jumlah silika.

Apabila kapur dengan mineral lempung bereaksi maka akan membentuk suatu

gel yang kuat dan keras yaitu kalsium silikat yang mengikat butir-butir. Gel silika

bereaksi dengan segera melapisi dan mengikat partikel lempung dan menutup pori-

pori tanah.


Macam-macam tanah lempung :

1. Kaolin

Kaolin adalah tanah lempung yang mengandung mineral kaolinit sebagai bagian

yang terbesar, dan termasuk jenis tanah lempung primer. Sifat dan keadaan bahan :

a. berbutir kasar

b. rapuh dan tidak plastis jika dibandingkan dengan lempung sedimenter

c. warnanya putih karena kandungan besinya paling rendah

2. Ball Clay

Ball Clay adalah tanah lempung yang sangat plastis. Sifat dan keadaan bahan :

a. berbutir sangat halus

b. sangat plastis

c. kuat kering tinggi

d. susut kering dan susut bakar sangat tinggi

e. unsur besinya sangat tinggi dari kaolin

f. warna mentahnya abu-abu/kehitaman karena banyak mengandung karbon

2. Stoneware clay (Tanah benda batu)

Stoneware clay adalah tergolong lempung sedimen yang mengandung feldspat

yang tergabung dengan plastis. Sifat dan keadaan bahan :

a. Plastis

b. Pengeringannya baik

c. Kadar besi oksida dan titan oksida agak tinggi karenanya warna bakarnya

adalah abu-abu

d. Warna mentahnya abu-abu, kuning kotor.

Tanah lempung mengandung senyawa-senyawa besi yang memberikan warna merah

setelah dibakar. Susunan mineral tanah lempung mengandung :

a. Mineral-mineral yang memberi sifat plastis

b. Senyawa-senyawa besi yang memberi warna

c. Kadang-kadang tergantung dari batuan asal lempung tersebut dan keadaan

sekitarnya, dapat juga tercampur kapur, dolomit, magnesit

d. Kadang-kadang juga mengandung batuan-batuan kecil


2.6.4 Batu gamping

Batu gamping adalah batuan gunung berapi yang telah mengalami pelapukan baik

pelapukan fisik maupun kimia. Gamping biasanya dijual sebagai kapur tohor

(quicklime) yang mengandung kalsium tinggi dengan kandungan CaO.

Batu gamping yang terdapat di alam menurut genesanya terjadi akibat dua

proses yaitu :

a. Proses Sedimentasi

Batu gamping yang terjadi akibat proses sedimentasi melalui sedimentasi

organik dan sedimentasi kimia serta sedimentasi mekanik. Proses sedimentasi

terjadi karena adanya tumbuhan laut (koloni binatang foraminifera, algae dan

renik lainnya) yang telah mati dan diendapkan didasar laut dengan kondisi

yang tenang. Batu gamping yang terjadi akibat sedimentasi kimia terjadi akibat

proses kimia yang berlangsung secara terus-menerus di lautan luas dengan

larutan yang terkandung didalamnya, sedangkan sedimentasi mekanik yang

terjadi pada batu gamping diakibatkan oleh adanya proses akumulasi dari

lumpur-lumpur yang mengandung karbonat. Proses pembentukan batu

gamping melalui proses sedimentasi secara terus-menerus dan berlangsung

cukup lama sehingga terbentuk endapan batu gamping.

b. Proses Pelapukan

Pada proses pelapukan ini, sumber unsur karbonatnya adalah karbon dioksida

(CO2) dari udara dan mineral-mineral yang mengandung unsur-unsur karbonat

yang terdapat pada batuan asal yang tersebar dipermukaan bumi. Dalam

bentuk yang umum adalah melalui proses pelapukan pada masa batu gamping

sehingga membentuk larutan kalsium karbonat (CaCO3

) yang pada larutannya

oleh media air diangkut dan diendapkan dilingkungan laut.

Gamping dapat digunakan sebagai pereaksi dalam proses sulfit dalam

pembuatan kertas. Kecocokan gamping untuk suatu pemakaian tertentu bergantung

pada komposisi dan sifat-sifat fisiknya, yang semuanya itu dapat dikendalikan dengan


memilih batu gampingnya dan mengatur proses pembuatannya. Biasanya gamping

harus digiling sebelum dipakai.

Ditinjau dari komposisinya, ada beberapa jenis gamping. Gamping hidraulik

didapatkan dari pembakaran batu gamping yang mengandung lempung, dan sifat

produk yang didapatkan setelah diberi air adalah beragam sekali, mulai dari dempul

sampai seperti semen. Gamping berkadar kalsium tinggi hanya dapat mengeras

dengan menyerap karbon dioksida dari udara, yang prosesnya lambat. Gamping

hidraulik juga mengeras dengan perlahan, tetapi dapat digunakan didalam air.

Gamping hidrasi makin banyak dipakai dalam industri bangunan sebagai pengganti

gamping tohor, walaupun beratnya lebih tinggi. Gamping tohor hampir selalu

dimatikan atau dihidrasi sebelum dipakai.

Gamping selalu merupakan komoditi yang murah karena endapan batu

gamping terdapat dimana-mana. Gamping dihasilkan dari batuan gunung berapi yang

letaknya berdekatan dengan pusat konsumsi, karbonat kalsium dan magnesium

didapat dari endapan batu gamping marmer, kapur, dolomit, atau kulit kerang.

Batu gamping dibakar menurut ukuran masing-masing, di dalam tanur vertikal

untuk membuat gamping bongkahan, atau didalam tanur putar horizontal untuk

gamping halus. Batu gamping merupakan batuan sedimen karbonat yang terdapat di

alam. Tampak luar bahan tambang batu gamping berwarna putih, putih kekuningan,

abu-abu hingga hitam. Batu gamping merupakan salah satu bahan galian industri yang

potensinya sangat besar.

Sifat fisik batu gamping :

i. Warna putih kotor, putih keabu-abuan sampai kuning keabu-abuan

ii. Berbuih bila dideteksi

iii. Berat jenis 2,60 – 2,70

Kegunaan batu gamping :

i. Industri semen

ii. Bahan pemutih

iii. Penetral keasaman tanah


iv. Bahan bangunan

v. Pengembang dan pengisi dalam industri cat, karet, kertas dan kosmetik

Komposisi kimia :

i. CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, Na2

ii. CaO > 35 %

O

2.7 Kekuatan Pasta Semen dan Faktor air Semen

Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang dipakai waktu

proses hidrasi berlangsung. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses

hidrasi hanya kira-kira 25 persen dari berat semennya, penambahan jumlah air akan

mengurangi kekuatan setelah mengeras. Pasta semen yang mengeras merupakan

bagian yang porous. Konsentrasi hasil-hasil hidrasi yang padat pada seluruh ruang

atau volume yang tersedia (volume yang semula ditempati oleh air dan semen)

merupakan suatu nilai indek porositas. Kuat tekan pasta semen dipengaruhi oleh besar

pori-pori di antara gel-gel atau pori-pori hasil hidrasi. Kelebihan air mengakibatkan

pasta semen berpori lebih banyak, sehingga hasilnya kurang kuat dan juga lebih

porous (berpori). Porositas semen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

berikut ini :

Porositas = %1001 xxVb

mkmb

airρ−

…………..(2.3)

Dengan :

mb = massa basah (gram)

mk = massa kering (gram)

ρair = 1 gr/cm

3

2.8 Sifat Kimia Semen


Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran (loss of ignition) dilakukan pada semen

untuk menentukan kehilangan berat jika semen dibakar sampai sekitar 900-1000o

C.

Kehilangan berat ini terjadi karena adanya kelembaban dan adanya karbondioksida

dalam bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap.

Adanya kelembaban udara menyebabkan proses prehidrasi semen.

Kelembaban tersebut mungkin disebabkan atmosfir yang mengandung air selama atau

sesudah pembuatan. Karbon dioksida juga terambil dari atmosfir. Kehilangan berat

dari pembakaran ini merupakan ukuran kesegaran semen. Karena hidroksida dan

karbon dari kapur dan magnesium bukan merupakan unsur perekat maka disebut

unsur pengisi. Semakin sedikit kehilangan berat berarti semakin sedikit unsur

pengisinya, dan ini berarti semen semakin baik.


bab ii tinjauan pustaka 2.1 pengertian semenrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/22836/4/chapter...

Documents