PENGERTIAN SEMENSemen 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.Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara membakar batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadain yang merupakan orang inggris, pada tahun 1824 mencoba membuat semen dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat yang telah dihaluskan, digiling, dan dibakar menjadi lelehan dalam tungku, sehingga terjadi penguraian batu kapur (CaCO3) menjadi batu tohor (CaO) dan karbon dioksida(CO2). Batu kapur tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa-senyawa lain membemtuk klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal dengan Portland

BAHAN BAKU SEMEN1. Batu kapur digunakan sebanyak 81 %.Batu kapur merupakan sumber utama oksida yang mempumyai rumus CaCO3 (Calcium Carbonat),pada umumnya tercampur MgCO3 dan MgSO4. Batu kapur yang baik dalam penggunaan pembuatan semen memiliki kadar air 5%2. Pasir silika digunakan sebanyak 9 %Pasir silika memiliki rumus SiO2 (silikon dioksida). Pada umumnya pasir silika terdapat bersama oksida logam lainnya, semakin murni kadar SiO2 semakin putih warna pasir silikanya, semakin berkurang kadar SiO2 semakin berwarna merah atau coklat, disamping itu semakin mudah menggumpal karena kadar airnya yang tinggi. Pasir silika yang baik untuk pembuatan semen adalah dengan kadar SiO2 90%3. Tanah liat digunakan sebanyak 9 %.Rumus kimia tanah liat yang digunakan pada produksi semen SiO2Al2O3.2H2O. Tanah liat yang baik untuk digunakan memiliki kadar air 20 %, kadar SiO2 tidak terlalu tinggi 46 %4. Pasir besi digunakan sebanyak 1%.Pasir besi memiliki rumus kimia Fe2O3 (Ferri Oksida) yang pada umumnya selalu tercampur dengan SiO2 dan TiO2 sebagai impuritiesnya. Fe2O3 berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe3O2 75% - 80%.Pada penggilingan akhir digunakan gipsum sebanyak 3-5% total pembuatan semen (A).

PROSES PEMBUATAN SEMEN1. Quarry ( Penambangan )Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika, tanah liat, dan material-material lain yang mengandung kalsium, silikon, alumunium, dan besi oksida yang diekstraksi menggunakan drilling dan blasting. Penambangan Batu KapurPenambangan batu kapur dapat dilakukan dengan langkah-langkah: membuang lapisan atas tanah membuat lubang dengan bor untuk tempat peledakan blasting ( peledakan ) dengan teknik electrical detonation. Penambangan Batu Silika Penambangan silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain. Penambangan dilakukan dengan pendorongan batu silika menggunakan dozer ke tepi tebing dan jatuh di loading area. Penambangan Tanah Liat Penambangan tanah liat dilakukan dengan cara pengerukan pada lapisan permukaan tanah menggunakan excavator. Sebelumnya dibuat dulu jalan dengan sistem selokan selang seling.2. Crushing Pemecahan material material hasil penambangan menjadi ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan crusher. Batu kapur dari ukuran < 1 m < 50 m. Batu silika dari ukuran < 40 cm < 200 mm.3. ConveyingBahan mentah ditransportasikan dari area penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses lebih lanjut dengan menggunakan belt conveyor.4. Raw Mill ( Penggilingan Bahan Baku )Proses basah:Penggilingannya dilakukan di dalam Raw Mill semua bahan baku yang ada dicampur dengan air , dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil) kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %. Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.

Keuntungan : Umpan lebih homogeny, semen yang diperoleh lebih baik Efisiensi penggilingan lebih tinggi dan tidak memerlukan suatu unit homogenizer Debu yang timbul relative sedikit

Kerugian : Bahan bakar yang digunakan lebih banyak, butuh air yang cukup banyak Tanur yang digunakan terlalu panjang karena memerlukan zone dehidrasi yang lebih panjang untuk mengendalikan kadar airBiaya produksi lebih mahal

Proses kering:Terjadi di Duodan Mill yang terdiri dari Drying Chamber dan Compt. Menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar. Material-material dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari Suspension Preheater dan menara pendingin. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu : Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal. Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen. Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen). Proses pendinginan terak. Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengancement mill.

Keuntungan : Tanur yang digunakan relative pendek Panas yang dibutuhkan rendah, sehingga bahan bakar yang dipakai relative sedikit, dan membutuhkan air yang relative sedikit pula Kapasitas produksi lebih besar

Kerugian : Kadar air sangat mengganggu proses, karena material menempel pada alat Campuran umpan kurang homogen Banyak debu yang dihasilkan sehingga dibutuhkan alat penangkap debu

5. HomogenisasiProses Basah: slurry dicampur basin, lalu dialirkan ke tabung koreksi. Proses Kering: terjadi di blending silo dengan sistem aliran corong.

6. Pembakaran/ Pembentukan ClinkerPembakaran/ Pembentukan Clinker terjadi di dalam kiln. Kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api. Kiln didesain untuk memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan bakar.Proses yang terjadi di dalam kiln: Pengeringan Slurry, Pemanasan Awal, Kalsinasi, Pemijaran, Pendinginan, dan Penyimpanan Klinkera. Pengeringan SlurryPengeringan Slurry terjadi pada daerah 1 & 3 panjang kiln dari inlet pada temperatur 100-5000C sehingga terjadi pelepasan air bebasdan air terikat untuk mendapatkan padatan tanah kering.b. Pemanasan AwalPemanasan Awal terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln dari inlet. Selama pemanasan tidak terjadi perubahan berat dari material tetapi hanya peningkatan suhu yaitu sekitar 6000C dengan menggunakan preheater. c. KalsinasiKalsinasi merupakan penguraian kalsium karbonat menjadi senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu 6000C. Reaksinya: CaCO3 CaO + CO2 MgCO3 MgO + CO2

d. Pemijaran Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat dalam material yang membentuk senyawa hidrolisis yaitu C4AF, C3A, C2S pada suhu 1450 C membentuk Clinker. e. PendinginanDi dalam proses ini, terjadi pendinginan Clinker secara mendadak dengan aliran udara sehingga Clinker berukuran 1150-1250 gr/liter. Clinker yang keluar dari Cooler bersuhu 150-250 C. f. Transportasi & Penyimpanan ClinkerKlinker kasar akan jatuh kedalam penggilingan untuk dihaluskan. Kemudian dengan drag chain, klinker yang telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker atau langsung ke proses cement mill untuk diproses lebih lanjut menjadi semen. 1. Cement Mill / Cement Silo Cement Mill merupakan proses penggilingan akhir dimana terjadi penghalusan clinker-clinker bersama 5 % gipsum alami atau sintetik. Lalu, klinker yang telah halus ini disimpan dalam Cement Silo (tempat penampungan semen mirip tangki minyak pertamina).1. Dari Cement Silo ini semen siap dipak dan dijual ke konsumen.

Gambar 1. Proses Pembuatan Semen

JENIS PRODUK Menurut SNI ada beberapa jenis semen, antara lain :

SEMENT PORTLAND (OPC)Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :1. Tipe I (Ordinary Portland Cement)Semen Portland untukpenggunaan umumyang tidak memerlukan persyaratn khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Semen Portland tipe ini digunakan untuk segala macam konstruksi, misalnya tahan terhadap sulfat, panas hiderasi, dan sebagainya.Semen ini mengandung 5 % MgO dan 2,5 -3% SO3.

2. Tipe II (Moderate sulfat resistance)Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukanketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang.Tipe II ini mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerahdaerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi penggunaan air selama pengeringan agar tidak terjadiSrinkege(penyusutan) yang besar perlu ditambahkan sifat moderatHeat 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. Semen ini mengandung 20% SiO2, 6 % Al2O3, 6% Fe2O3, 6% MgO, dan 8% C3A.

3. Tipe III (High Early Strength)Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukankekuatan 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. Semen ini tersusun dari 3,5-4% Al2O3, 6% Fe2O3, 35% C3S, 6% MgO, 40% C2S dan 15% C3A.

4. Tipe IV (Low Heat Of Hydration)Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukanpanas 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. Semen ini tersusun dari 6,5 % MgO, 2,3 % SO3, dan 7 % C3A.

5 Tipe V (Sulfat Resistance Cement)Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukanketahanan 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. Komposisi komponen utamanya adalah slag tanur tinggi dengan kandungan aluminanya yang tinggi, 5% terak portland cement , 6 % MgO, 2,3 % SO3, dan 5 % C 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 bahanpozzolan(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.

Semen Masonry

Semen Masonry adalah semen hidraulik yang digunakan sebagai adukan konstruksimasonry, mengandung satu atau lebihblast furnance slagcement(semen kerak dapur tinggi),semen Portland pozzolan,semen alam atau kapur hidraulikdan bahan penambahnya mengandung satu atau lebih bahan-bahan seperti: kapur padam, batu kapur,chalk, calceous shell, talk, slag,atau tanah liat yang dipersiapkan untuk keperluan ini. Sifat semen ini mempunyai penyerapan air yang baik, berdayaplastissitasyang tinggi dan kuat tekan yang rendah.1.Semen Masonry jenis Nsemen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan, sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu adukan pasangan jenis N, atau bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis S atau M2.Semen Masonry jenis Ssemen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan , sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis S atau bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis M3.Semen Masonry jenis Msemen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan, sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis M

Portland Composite Cement(Semen Portland Komposit) PCC

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 anorganik6 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 aktif1. Type II/A-M mengandung 6 20 % aditif2. Type II/B-M mengandung 21 35 % aditifKalau 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 padaTERNARY CEMENT.

WHITE CEMENT (SEMEN PUTIH)

Semen Putih adalah semen yang dibuat dengan bahan baku batu kapur yang mengandung oksida besi dan oksida magnesia yang rendah (kurang dari 1%) sehingga dibutuhkan pengawasan tambahan agar semen ini tidak terkontaminasi dengan Fe2O3selama proses berlangsung. Pembakaran pada tanur putar menggunakan bahan bakar gas. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi terhadap abu hasil pembakaran, juga terhadap oksida mangan sehingga warna dari semen putih tersebut tidak terpengaruh. Semen Putih mengandung 24,2% SiO2, 4,2% Al2O3, 0,39% Fe2O3, 65,8% CaO, 1,1% MgO, dan 0,02% Mn2O3. Semen Putih digunakan untuk bangunan arsitektur dan dekorasi.

SIFAT-SIFAT PRODUK

A.Hiderasi SemenHiderasi semen adalah reaksi antara komponen-komponen semen dengan air. Untuk mengetahui hiderasi semen, maka harus mengenal hiderasi dari senyawa-senyawa yang terkandung dalam semen ( C2S, C3S, C3A, C4AF)

B. Hiderasi Kalsium Silikat ( C2S, C3S)Kalsium Silikat di dalam air akan terhidrolisa menjadi kalsium hidroksidsa Ca(OH)2dan kalsium silikat hidrat (3CaO.2SiO2.3H2O) pada suhu 30oC2 (3CaO.2SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)22 (3CaO.2SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2.2H2O + Ca(OH)2Kalsium Silikat hidrat (CSH) adalah silikat di dalam kristal yang tidak sempurna, bentuknya padatan berongga yang sering disebutTobermorite Gel.Adanya kalsium hidroksida akan membuat pasta semen bersifat basa (pH= 12,5) hal ini dapat menyebabkan pasta semen sensitive terhadap asam kuat tetapi dapat mencegah baja mengalami korosi.

C. Hiderasi C3AHiderasi C3A dengan air yang berlebih pada suhu 30oC akan menghasilkan kalsium alumina hidrat (3CaO. Al2O3. 3H2O) yang mana kristalnya berbentuk kubus di dalam semen karena adanyagypsummaka hasil hiderasi C3A sedikit berbeda. Mula-mula C3A akan bereaksi dengangypsummenghasilkansulfo aluminateyang kristalnya berbentuk jarum dan biasa disebutettringitenamun pada akhirnyagypsumbereaksi semua, baru terbentukkalsium alumina hidrat(CAH).Hiderasi C3A tanpa gypsum (30oC):3CaO. Al2O3+ 6H2O 3CaO. Al2O3. 6H2OHiderasi C3A dengan gypsum (30oC):3CaO. Al2O3+ 3 CaSO4+ 32H2O 3CaO.Al2O3+ 3 CaSO4+ 32H2OPenambahan gypsum pada semen dimaksudkan untuk menunda pengikatan, hal ini disebabkan karena terbentuknya lapisan ettringite pada permukaan-permukaan Kristal C3A.

D. Hiderasi C4AF (30 H2OoC)4CaO. Al2O3. Fe2O3+ 2Ca(OH)2+10H2O 4CaO.Al2O3.6H2O+ 3CaO.Fe2O3.6H2O

E.Setting dan HardeningSetting dan Hardening adalah pengikatan dan penerasan semen setelah terjadi reaksi hiderasi. Semen apabila dicampur dengan air akan menghasilkan pasta yang plastis dan dapat dibentuk (workable) sampai beberapa waktu karakteristik dari pasta tidak berubah dan periode ini sering disebutDorman Period(period tidur).Pada tahapan berikutnya pasta mulai menjadi kaku walaupun masih ada yang lemah, namun suhu tidak dapat dibentuk (unworkable). Kondisi ini disebutInitial Set, sedangkan waktu mulai dibentuk (ditambah air) sampai kondisi Initial Set disebutInitial Setting Time(waktu pengikatan awal). Tahapan berikutnya pasta melanjutkan kekuatannya sehingga didapat padatan yang utuh dan biasa disebutHardened Cement Pasta.Kondisi ini disebutfinal Setsedangkan waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi ini disebutFinal Setting Time(waktu pengikatan akhir). Proses penerasan berjalan terus berjalan seiring dengan waktu akan diperoleh kekuatan proses ini dikenal dengan namaHardening.Waktu pengikatan awal dan akhir dalam semen dalam prakteknya sangat penting, sebab waktu pengikatan awal akan menentukan panjangnya waktu dimana campuran semen masih bersifat plastik. Waktu pengikatan awal minimum 45 menit sedangkan waktu akhir maksimum 8 jam.Reaksi pengerasanC2S + 5H2O C2S. 5H2OC3S + 5H2O C2S6. 5H2O + 13 Ca(OH)2C3A+ 3Cs+ 32H2O C3A. 3Cs+.32H2OC4AF + 7H2O C3A.6 H2O+ CF. H2OMgO+ H2O Mg(OH)2

F. Panas HiderasiPanas hiderasi adalah panas yang dilepaskan selama semen mengalami proses hiderasi. Jumlah panas hiderasi yang terajdi tergantung, tipe semen, kehalusan semen, dan perbandingan antara air dengan semen.Kekerasan awal semen yang tinggi dan panas hiderasi yang besar kemungkinan terajadi retak-retak pada beton, hal ini disebabkan oleh fosfor yang timbul sukar dihilangkan sehingga terajdi pemuaian pada proses pendinginan.

G. PenyusutanAda tiga macam penyusutan yang terjadi di dalam semen, diantaranya: Drying Shringkage( penyusutan karean pengeringan) Hideration Shringkage(penyuautan karena hiderasi) Carbonation Shringkage(penyuautan karena karbonasi)

Yang paling berpengaruh pada permukaan beton adalahDrying Shringkage, penyusutan ini terjadi karena penguapan selama prosessettingdanhardening. Bial besaran kelembabannya dapat dijaga, maka keretakan beton dapat dihindari. Penyusutan ini dioengaruhi juga kadar C3A yang terlalu tinggi.

H. KelembabanKelembaban timbul karena semen menyerap uaap air dan CO2dan dalam jumlah yang cukup banyak sehigga terjadi penggumpalan. Semen yang menggumpal kualitasnya akan menurun karena bertambahnyaLoss On Ignition(LOI) dan menurunnya spesifik gravity sehingga kekuatan semen menurun, waktu pengikatan dan pengerasan semakin lama, dan terjadinya false set.Loss On Ignation(Hilang Fajar)Loss On Ignationdipersyaratkan untuk mencegah adanya mineral-mneral yang terurai pada saat pemijaran, dimana proses ini menimbulkan kerusakan pada batu setelah beberapa tahun kemudian.

I. SpesifikGravitySpesifik Gravitydari semen merupakan informasi yang sangat penting dalam perancangan beton. Didalam pengontrolan kualitasSpesifik gravitydigunakan untuk mengetahui seberapa jauh kesempurnaan pembakaranklinker,dan juga menetahui apakahklinkertercampur denganimpuritis.

J.False SetProses yang terjadi bila adonan mengeras dalam waktu singkat.False Setdapat dihindari dengan melindungi semen dari pengaruh udara luar, sehinggaalkali karbonattidak terbentuk didalam semen.