bab ii tinjauan pustaka 2.1 semen - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/7488/3/bab ii_wahid...

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Semen

2.1.1 Definisi Semen

Semen berasal dari bahasa latin caementum yang berarti bahan perekat.

Secara sederhana, definisi semen adalah bahan perekat atau lem, yang bisa

merekatkan bahan – bahan material lain seperti batu bata dan batu koral

hingga bisa membentuk sebuah bangunan. Sedangkan dalam pengertian

secara umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang memiliki sifat

mampu mengikat bahan – bahan padat menjadi satu kesatuan yang kompak

dan kuat (Bonardo Pangaribuan, 2013).

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) nomor 15-2049-2004,

semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara

menggiling terak (clinker) portland terutama yang terdiri dari kalsium

silikat (xCaO.SiO2) yang bersifat hidrolis dan digiling bersama – sama

dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa

kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) dan boleh ditambah dengan bahan tambahan

lain. Hidrolis berarti sangat senang bereaksi dengan air, senyawa yang

bersifat hidrolis akan bereaksi dengan air secara cepat. Semen portland

bersifat hidrolis karena di dalamnya terkandung kalsium silikat (xCaO.SiO2)

dan kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) yang bersifat hidrolis dan sangat cepat

Pengaruh Penambahan Pozzolan..., Wahid Putra Prasetyadi, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018

6

bereaksi dengan air. Reaksi semen dengan air berlangsung secara

irreversible, artinya hanya dapat terjadi satu kali dan tidak bisa kembali lagi

ke kondisi semula

2.1.2 Jenis-jenis Semen

Beberapa jenis semen menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) antara

lain :

a. Portland Cement

Adalah jenis yang paling umum dari semen dalam penggunaan umum di

seluruh dunia karena merupakan bahan dasar beton, dan plesteran semen.

b. Super Masonry Cement

Semen ini lebih tepat digunakan untuk konstruksi perumahan gedung,

jalan dan irigasi yang struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga

digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton, hollow brick,

paving block, tegel dan bahan bangunan lainnya.

c. Oil Well Cement

Merupakan semen khusus yang lebih tepat digunakan untuk pembuatan

sumur minyak bumi dan gas alam dengan konstruksi sumur minyak

bawah permukaan laut dan bumi. Untuk saat ini jenis OWC yang telah

diproduksi adalah class G, HSR (High Sulfat Resistance) disebut juga

sebagai "BASIC OWC". Bahan additive / tambahan dapat ditambahkan /

dicampurkan hingga menghasilkan kombinasi produk OWC untuk

pemakaian pada berbagai kedalaman dan temperatur.

d. Portland Pozzolan Cement


7

Adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling clinker, gypsum

dan bahan pozzolan. Produk ini lebih tepat digunakan untuk bangunan

umum dan bangunan yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas

hidrasi sedang, seperti: jembatan, jalan raya, perumahan, dermaga, beton

massa, bendungan, bangunan irigasi dan fondasi pelat penuh.

e. Semen Putih

Digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), sebagai filler atau

pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone

murni.

f. Portland Composite Cement

Digunakan untuk bangunan-bangunan pada umumnya, sama dengan

penggunaan OPC dengan kuat tekan yang sama. PCC mempunyai panas

hidrasi yang lebih rendah selama proses pendinginan dibandingkan

dengan OPC, sehingga pengerjaannya akan lebih mudah dan

menghasilkan permukaan beton/plester yang lebih rapat dan lebih halus.

Menurut SK-SNI T-15-1990-03 semen portland / Ordinary Portland

Cement (OPC) dibedakan menjadi :

1. Portland Cement Type I (Ordinary Portland Cement)

Semen portland tipe I merupakan jenis semen yang paling banyak

dibutuhkan oleh masyarakat luas dan dapat digunakan untuk seluruh

aplikasi yang tidak membutuhkan persyaratan khusus. Contohnya, ketika

pemilik rumah atau tukang batu yang sedang mengerjakan proyek atau


8

merenovasi rumah tinggal akan membeli semen di toko bangunan,

mereka hanya menyebut semen, tanpa menyebut jenis semen apa yang

seharusnya digunakan atau cocok dengan lingkungan pemukiman mereka

berada, antara lain : bangunan, perumahan, gedung-gedung bertingkat,

jembatan, landasan pacu dan jalan raya.

2. Portland Cement Type II (Moderate sulfat resistance)

Semen portland tipe II merupakan semen dengan panas hidrasi sedang

atau di bawah semen portland tipe I serta tahan terhadap sulfat. Semen ini

cocok digunakan untuk daerah yang memiliki cuaca dengan suhu yang

cukup tinggi serta pada struktur drainase. 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. Portland Cement Type III (High Early Strength Portland Cement)

Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat, sehingga

dapat digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera

digunakan atau yang acuannya perlu segera dilepas. Selain itu juga dapat

dipergunakan pada daerah yang memiliki temperatur rendah, terutama

pada daerah yang mempunyai musim dingin. Kegunaan pembuatan jalan

beton, landasan lapangan udara, bangunan tingkat tinggi, bangunan

dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap sulfat.

4. Portland Cement Type IV (Low Heat Of Hydration)


9

Tipe semen dengan panas hidrasi rendah. Semen tipe ini digunakan untuk

keperluan konstruksi yang memerlukan jumlah dan kenaikan panas harus

diminimalkan. Oleh karena itu semen jenis ini akan memperoleh tingkat

kuat beton dengan lebih lambat ketimbang portland tipe I. Tipe semen

seperti ini digunakan untuk struktur beton masif seperti dam gravitasi

besar yang mana kenaikan temperatur akibat panas yang dihasilkan

selama proses curing merupakan faktor kritis. Cocok digunakan untuk

daerah yang bersuhu panas.

5. Portland Cement Type V (Sulfat Resistance Cement)

Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan

tinggi terhadap sulfat. Cocok digunakan untuk pembuatan beton pada

daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi.

Sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam

air, jembatan, terowongan, pelabuhan,dan pembangkit tenaga nuklir.

2.2 Pozzolan

Pozzolan adalah bahan yang mengandung senyawa silica dan alumina

dimana bahan pozzolan itu sendiri tidak mempunyai sifat seperti semen,

akan tetapi dengan bentuknya yang halus dan dengan adanya air, maka

senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi secara kimiawi dengan kalsium

hidroksida (senyawa hasil reaksi antara semen dan air) pada suhu kamar

membentuk senyawa kalsium aluminat hidrat yang mempunyai sifat seperti

semen.


10

Pozzolan merupakan bahan yang mengandung senyawa silica dan

alumina, yang tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen akan tetapi

dalam bentuknya yang halus dan dengan adanya air, maka senyawa senyawa

tersebut akan bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu normal

membentuk senyawa kalsium silikat hidrat dan kalsium hidrat yang bersifat

hidraulis dan mempunyai angka kelarutan yang cukup rendah (Subakti,

1994).

Standar mutu pozzolan telah diatur dalam ASTM C 618-86 (dalam

Aman Subakti, 1994) yang dibedakan menjadi tiga kelas :

1. Kelas N

Pozzolan alam atau hasil pembakaran pozzolan alam, yang dapat

digolongkan ke dalam jenis seperti: tanah diatomic, opaline cherts,

shales, tuff dan abu terbang vulkanik atau punicite. Semuanya bisa

diproses melalui pembakaran atau tanpa pembakaran

2. Kelas C

Fly ash mengandung CaO diatas 10% yang dihasilkan dari pembakaran

lignite atau sub bitumen batu bara.

3. Kelas F

Fly ash mengandung CaO kurang dari 10% yang dihasilkan dari

pembakaran anthracite atau bitumen batu bara.

Menurut ASTM C 593-82 (dalam Aman Subakti, 1994) dilihat dari

proses pembentukannya, bahan pozzolan dapat dibedakan menjadi dua jenis,

yaitu : pozzolan buatan dan pozzolan alam. Pozzolan buatan berasal dari


11

tungku maupun hasil pemanfaatan limbah yang diolah menjadi abu yang

mengandung silika reaktif melalui proses pembakaran, seperti abu terbang

(fly ash), abu sekam (rice husk ash) dam mikro silika (silica fume).

Sedangkan pozzolan alam adalah bahan alam yang merupakan timbunan-

timbunan atau bahan sedimentasi dari abu atau lava gunung berapi yang

mengandung silika aktif dan bila dicampur dengan kapur padam akan terjadi

proses sedimentasi.

Salah satu contoh pozzolan alam adalah batu apung. Batu apung adalah

salah satu contoh dari pozzolan alam, yang terjadi disebabkan oleh lemparan

lava dan pendinginan yang cepat di udara sehingga terbentuk pori-pori yang

sebagian tertutup oleh membran gelas. Batu apung merupakan batuan

vulkanis yang mengandung pori-pori, kaya dengan kandungan gelas/silikat

dan umumnya berwarna terang, oleh karena itu batu apung ringan dan

memiliki berat jenis lebih kecil dari satu (Anonimus, 2004).

2.3 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Semen

2.3.1 Sifat Fisika Semen

a. Kehalusan Butir (Fineness / Blaine)

Kehalusan butir semen akan mempengaruhi proses hidrasi. Semakin

halus butiran semen maka luas permukaan butir untuk suatu jumlah berat

semen tertentu menjadi lebih besar sehingga jumlah air yang dibutuhkan

juga banyak. Semakin halus butiran semen maka proses hidrasinya

semakin cepat sehingga semen mempunyai kekuatan awal tinggi. Selain


12

itu butiran semen yang halus akan mengurangi bleeding, tetapi semen

cenderung terjadi penyusutan yang besar dan mempermudah terjadinya

retak susut pada beton. Tingkat kehalusan semen diuji dengan alat

Blaine.

b. Berat jenis dan berat isi

Berat jenis semen berkisar antara 3,10 – 3,30 gram/cm3

dengan berat

jenis rata-rata sebesar 3,15 gram/cm3. BJ semen penting untuk diketahui

karena dengan mengetahui BJ semen akan dapat dilihat kualitas semen

itu. Semen yang mempunyai BJ < 3,0 biasanya pembakarannya kurang

sempurna atau tercampur dengan bahan lain atau sebagian semen telah

mengeras, ini berarti kualitas semen turun. Berat isi gembur semen

kurang lebih 1,1 kg/liter, sedang berat isi padat semen sebesar 1,5

kg/liter. Di dalam praktek biasanya digunakan berat isi rata-rata sebesar

1,25 kg/liter.

c. Waktu pengikatan

Waktu ikat adalah waktu yang dibutuhkan semen untuk mengeras mulai

semen bereaksi dengan air sampai pasta semen mengeras dan cukup kaku

untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen ada dua, yaitu waktu ikat

awal (initial setting time), adalah waktu dari pencampuran semen dengan

air sampai pasta semen hilang sifat keplastisannya, dan waktu ikat akhir

(final setting time) yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen sampai

beton mengeras. Waktu ikat awal semen berkisar antara 1-2 jam tetapi

tidak boleh kurang dari 1 jam atau lebih dari 8 jam. Waktu ikat awal


13

semen sangat penting diketahui untuk mengontrol pekerjaan beton.

Untuk tujuan-tujuan tertentu kadang-kadang dibutuhkan waktu initial

setting time lebih dari 2 jam. Biasanya waktu yang lebih lama ini

digunakan untuk pengangkutan beton (transportasi), penuangan,

pemadatan dan finishing. Waktu ikatan semen akan lebih pendek apabila

temperaturnya lebih dari 30°C. Waktu ikat ini sangat dipengaruhi oleh

jumlah air dan lingkungan sekitarnya.

d. Kekekalan bentuk

Kekekalan bentuk adalah sifat dari pasta semen yang telah mengeras,

dimana bila pasta tersebut dibuat bentuk tertentu bentuk itu tidak

berubah. Ketidakkekalan semen disebabkan oleh jumlah kapur bebas

yang berlebihan dan magnesia yang terdapat pada semen. Kapur bebas

yang terdapat di dalam adukan akan mengikat air dan menimbulkan gaya

yang bersifat ekpansif. Alat yang digunakan untuk menguji sifat

kekekalan semen adalah “Autoclave Expansion of Portland Cement”

(ASTM C-151).

e. Kekuatan semen

Kuat tekan semen sangat penting karena akan sangat berpengaruh

terhadap kekuatan beton. Kuat tekan semen ini merupakan gambaran

kemampuan semen dalam melakukan pengikatan (daya rekatnya) sebagai

bahan pengikat. Kuat tekan semen diuji dengan cara membuat benda uji

terdiri dari semen dan pasir standar ottawa dengan perbandingan tertentu

dan dibuat kubus 5 x 5 x 5 cm. Benda uji tersebut kemudian dilakukan


14

perawatan (curing) dengan cara direndam dalam air. Setelah berumur 3,

7, dan 28 hari benda uji diuji kuat tekannya.

f. Pengikatan awal palsu

Yaitu pengikatan awal semen yang terjadi kurang dari 60 menit, dimana

setelah semen dicampur dengan air segera nampak adonan menjadi

kaku. Setelah pengikatan awal palsu ini berakhir, adonan dapat diaduk

kembali. Pengikatan ini sifatnya hanya mengacau saja dan tidak

mempengaruhi sifat semen yang lain. Pengikatan awal palsu terjadi

karena pengaruh gips yang terdapat pada semen tidak bekerja

sebagaimana mestinya. Seharusnya fungsi gips pada semen adalah

memperlambat pengikatan, tetapi karena gips yang terdapat dalam semen

terurai maka gips ini justru mempercepat pengikatan awalnya.

2.3.2 Sifat Kimia Semen

Semen portland dibuat dari serbuk mineral kristalin yang komposisi

utamanya disebut mayor oksida, terdiri dari : kalsium atau batu kapur

(CaCO3), aluminium oksida (Al2O3), pasir silikat (SiO2), dan bijih besi

(Fe2O3) serta senyawa-senyawa lain yang jumlahnya hanya beberapa persen

dari jumlah semen yaitu minor oksida yang terdiri dari : MgO, SO3, K2O,

Na2O.

Empat unsur yang paling penting dalam semen adalah:

1. Trikalsium Silikat (C3S) atau 3CaO.SiO3

Berpengaruh besar terhadap pengerasan awal semen terutama

sebelum mencapai 15 hari.


15

2. Dikalsium silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2

Berpengaruh besar terhadap pengerasan semen setelah mencapai

umur sekitar 14 -28 hari. Unsur C2S ini juga membuat semen tahan

terhadap serangan kimia (chemical attack) dan juga mengurangi

besar susutan pengeringan.

3. Trikalsium Aluminat (C3A) atau 3CaO.Al2O3

Berpengaruh besar terhadap pengerasan semen sesudah 24 jam.

4. Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) atau 4CaO.Al2O3.Fe2O3

Kurang begitu besar pengaruhnya terhadap kekerasan semen atau

beton.

2.4 Proses Pembuatan PPC

Menurut Anonimus, tahun 1983, proses pembuatan PPC terbagi

menjadi beberapa tahap sebagai berikut :

2.4.1 Proses Penyiapan Bahan Baku

Semua bahan baku dihancurkan sampai menjadi bubuk halus dan

dicampur sebelum memasuki proses pembakaran. Pengeringan awal bahan

baku diperlukan untuk proses penggilingan dengan sistim kering dan

sebelum dilanjutkan pada proses selanjutnya bahan tersebut harus dianalisa

terlebih dahulu. Analisa yang dilakukan meliputi :

1. Analisa Kadar Air Bahan Mentah

2. Analisa kadar CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 dan MgO


16

2.4.2 Proses Pembuatan Produk Secara Kering

1. Crusher

Crusher terdiri atas 2 macam yaitu : Limestone Crusher dan Clay

Crusher. Limestone crusher berfungsi untuk menghancurkan batu kapur

menjadi ukuran ±10 cm dari ukuran ± 60 cm. Clay crusher berfungsi

untuk menghancurkan tanah liat menjadi ukuran ±10 cm.

Produk dari limestone crusher dan clay crusher ini dimasukkan dalam

satu alat transportasi berupa belt conveyor, kemudian dimasukkan ke

dalam stockpile. Terdapat masing-masing stockpile untuk Limestone dan

Clay. Juga terdapat stockpile untuk material korektif seperti pasir silika

dan pasir besi. Lalu masing-masing material tersebut ditimbang dengan

berat tertentu menggunakan alat weight feeder dan ditransport dengan

belt conveyor ke dalam raw mill untuk diproses lebih lanjut sebagai

umpan kiln.

2. Raw Mill

Raw Mill merupakan suatu peralatan yang berfungsi untuk

menghaluskan dan mengeringkan material bahan baku pembuatan semen

(limestone, clay, pasir silika, dan pasir besi). Peralatan ini memakai

sistem grinding table dan aliran udara panas, pengering yang berasal dari

cooler dengan suhu ± 86ºC. Raw Mill mempunyai kapasitas 600 ton/jam.

Material produk dari raw mill mempunyai kehalusan 80% lolos pada

saringan 170 Mesh. Produk ini kemudian disimpan dalam silo-silo

penyimpan yang disebut blending silo untuk proses homogenisasi.


17

Material di dalam blending silo inilah yang akan digunakan sebagai

umpan kiln, sedangkan material yang masih belum memenuhi standar

kehalusan raw mill dialirkan kembali ke bucket elevator untuk digiling

ulang.

3. Kiln (Pembakaran)

Kiln adalah suatu unit peralatan berbentuk tanur putar yang berfungsi

untuk membakar umpan menjadi suatu material yang disebut clinker.

Kiln menghasilkan clinker sekitar 7500 ton/hari. Clinker merupakan

bahan setengah jadi yang berbentuk bulatan dengan diameter 1-8 cm.

Clinker ini merupakan senyawa kompleks yang terbentuk dari lelehan

oksida-oksida umpan pada temperatur 650 – 1400ºC. Proses pemanasan

terjadi bertahap, mulai dari penguapan kadar air, kalsinasi sampai pada

proses clinkerisasi. Pemanasan pada kiln dimulai dengan pemanasan awal

pada cyclone preheater yang terdiri dari 4 stage. Stage 1 dan 2 berfungsi

untuk penguapan air, stage 3 dan 4 berfungsi untuk kalsinasi dengan

temperatur 800-880ºC. Proses clinkerisasi terjadi pada kiln dengan

temperatur 1400ºC. Selanjutnya lelehan yang keluar dari kiln didinginkan

dalam cooler menggunakan hembusan udara luar yang dihembuskan

melalui fan. Kemudian clinker akan melewati hammer mill untuk

mengecilkan ukuran clinker sehingga ukurannya akan lebih kecil dan

mudah dalam proses transport menggunakan apron conveyor. Dengan

apron conveyor, clinker akan dibwa menuju ke clinker storage untuk

selanjutnya digrinding di dalam finish mill unuk memproduksi semen.


18

4. Finish Mill

Finish Mill adalah suatu unit peralatan yang berfungsi sebagai

penggiling akhir. Mill yang berukuran 13 m dibagi atas dua

kompartemen, yaitu kompartemen pertama sepanjang 2,5 m berisi

grinding ball (bola-bola baja) berdiameter 40 – 70 mm fungsinya untuk

pemecahan bahan material. kemudian material masuk ke kompartemen

kedua sepanjang 10,5 m yang berisi grinding ball berdiameter 17 – 20

mm. Untuk memproduksi PPC, clinker bersama-sama dengan gypsum

dan pozzolan digiling dalam mill tersebut, sehingga diperoleh semen

dengan kehalusan tertentu. Produk finish Mill disimpan dalam silo semen

dan siap untuk dipacking.

2.5 Penelitian Pendukung

Hargono (2002), pernah melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh

Perbandingan Semen Pozzolan Dan Semen Portland Terhadap Kekekalan

Bentuk Dan Kuat Tekan Semen”. Dalam penelitiannya, Hargono mencoba

untuk mengoptimalkan penggunaan tanah tras atau pozzolan pada semen

portland atau OPC. Selanjutnya campuran semen tersebut diukur kuat tekan

dan kekekalan bentuknya. Percobaan yang dilakukan adalah dengan

mencampur tanah tras dan kapur pada perbandingan 4:1, kemudian

campuran tanah tras dan kapur dicampurkan ke dalam semen portland

masing-masing dengan perbandingan 5:1 ; 2:1 ;1;1 ;1:2; 1;3 dan 1:4. Hasil

penelitian menunjukkan campuran tanah tras - kapur dan semen portland


19

pada perbandingan 1 : 4 mempunyai kuat tekan dengan waktu uji 3, 7 dan

10 hari masing-masing sebesar 205, 216 dan 220 kg/cm2, harga tersebut

memenuhi standar SNI kuat tekan dan kekekalan bentuk semen.


bab ii tinjauan pustaka 2.1 semen - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/7488/3/bab ii_wahid...

Documents