pengujian fisika

PT.SEMEN BOSOWA

Quality Assurance and Control Dept Fisika Laboratorum By.Rudi/physical lab/ptsbm/@2007

1

PENGUJIAN SEMEN PORTLAND

OLEH : Rudianto

PT.SEMEN BOSOWA MAROS

Pengujian Fisika semen Portland adalah pengujian yang utama dilakukan untuk mengetahui sifat fisika dari semen Portland itu dan juga mengetahui apakah semen itu telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh standar baik SNI maupun ASTM

Ada beberapa pengujian yang fisikan yang biasa dilakukan untuk semen Portland :

1. Blaine atau kehalusan 2. Waktu pengikatan 3. Kuat tekan mortar 4. Pemuaian 5. Pengikatan semu 6. Spesifik grafity

Dalam tulisan ini dibahas mengenai pengujian-pengujian tersebut dengan sedikit mengulas tentang peralatan yang digunakan

Semoga bermanfaat

Rudianto Email : [email protected]

[email protected]

rudianto.salim@[email protected]

Web : http://www.Rdianto.wordpress.com

http://www.Rdianto.wordpress.com

PT.SEMEN BOSOWA


2

SPESIFIC SURFACE

(Fineness by air permeability) Test Methode ASTM C 204

Penggilingan Campuran klinker dan gypsum menjad i partikel halus, d imaksudkan untuk mendapatkan sifat sifat semen yang diperlukan atau d i syaratkan. Kehalusan material setelah keluar dari semen mill umumnya d ilakukan dengan memantau luas specific permukaan material (Spasific Surface). Proses hidrasi dari semen d iawali dari permukaan partikel semen, semakin besar luas permukaan specific dari semen akan meningkatkan kecepatan hidrasi yang pada akhirnya akan mempercepat proses pengikatan dan pengerasan semen.

Dalam industri semen untuk mempercepat proses hidrasi dan meningkatkan perkembangan kuat tekan dari produk semen, maka pada umumnya d ilakukan dengan menggiling lebih halus. Cara cara ini biasanya d ipilih jika dari satu macam jenis klinker akan d igunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan semen dengan beberapa klasifikasi kuat tekan, sehingga akan dihasilkan dengan kehalusan yang berbeda beda.

Namun dengan memprodukasi semen dengan menggrind ing ekstra halus yang bertujuan untuk menaikkan kuat tekan menjad i tidak ekonomis lagi, sebab dengan semen yang ekstra halus hanya efisien menaikkan kuat tekan pada umur umur awal saja , sedang energy yang d iperlukan untuk mengrind ing berkisar ½ dari konsumsi total yang dibutuhkan pabrik semen.

Pengujian Luas permukaan (spesific Surface) d ilakukan dengan menggunakan alat Blaine Air Permeability oleh sebeb itu maka kahalusan semen lebih d ikenal dengan Blaine.

Nilai kehalusan (Blaine) d ihitung dari permeability udara terhadap sample semen yang d ipadatkan pada kondisi tertentu. Biasanya hambatan/ tahanan terhadap aliran udara pada sample semen yang d ipadatkan tergantung dari permukaan spesifiknya. Semakin besar nilai hambatannya akan menunjukkan semakin besarnya luas permukaan spesifik dari semen, demikian pula sebaliknya.

Satuan dari kehalusan semen Portland dinyatakan dalam cm2/gram atau m2/kg. Ini dapat juga diartikan sebagai jumlah luas muka total dibagi dengan berat sample.

Spesific Surface (Blaine) merupakan persyaratan fisika utama yang harus dipenuhi semen Portland untuk semua type. Syarat minimun : 2800 cm2/gr (280 m2/kg). Apabila hasil dinyatakan dalam cm2/gram maka pembulatan sampai persepuluhan terdekat , dan pembulatan sampai satuan terdekat untuk m2/kg

PT.SEMEN BOSOWA


3

Contoh :

Blaine 3447 cm2/gr maka pembulatan menjadi 3450 cm2/gr atau 345 m2/kg

Alat Blaine terdiri dari :

1. Sel Permeabilty : terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat 2. Piringan (disk) : terbuat dari logam tahan karat 3. Torak (plunger) : terbuat dari logam tahan karat 4. Kertas saring : ukuran medium (berpori medium) 5. Cairan Monometer : cairan yang tidak menguap, tidak hydroskopis

dan mempunyai viskositas dan kerapatan yang rendah (Dibutyl phthalate/ Dibutyl 1,2 benzena dicarboxylate), atau minyak mineral jenis ringan.

Alat Blaine pada dasarnya terd iri dari sebuah alat yang dapat menarik sejumlah udara melalui suatu alas semen portland dan mempunyai porositas tertentu. Besarnya pori-pori dan jumlahnya merupakan fungsi dari ukuran butir-butir dan menentukan kecepatan aliran udara yang melalui alasnya.

Sebelum d igunakan alat blaine biasa harus d ikalibrasi terlebih dahulu dengan menggunakan semen standard (primer). Selain d igunakan semen standar primer dianjurkan juga menyiapkan semen standar sekunder untuk kalibrasi rutin.

Kalibrasi kembali : 1. Pada rentang waktu tertentu 2. Terjadinya kehilangan cairan didalam manometer 3. Apabila diperlukan jenis dan mutu kertas saring yang lain

Hal hal yang ditimbulkan oleh kehalusan semen

1. Semakin halus semen maka reaksi hidrasai semekin cepat, setting time akan menjadi cepat.

2. semakin halus semen/ partikel partikel semen, akan menghasilkan kekuatan tekan yang tinggi.

3. Biasanya kebutuhan air naik dengan naiknya kehalusan dari pada semen.

PT.SEMEN BOSOWA


4

RESIDUE

Test Methode ASTM C-430

Selain dengan alat Blaine, kehalusan semen juga dapat diuji dengan cara ayakan (sieve) . Pada pengujian kehalusan dengan ayakan deikenal dengan 2 cara pengujian yaitu

1. Cara kering (Dry Methode) Ayakan (sieve) No.100 (150 µm) Ayakan (sieve) No.200 (75 µm) (ASTM C. 184)

2. Cara Basah (wet methode) Ayakan (sieve) No.50 (300 µm) Ayakan (sieve) No.100 (75 µm) Ayakan (sieve) No.200 (75 µm) Ayakan (sieve) No.100 (150 µm) (ASTM C. 786)

Ayakan (sieve) No.325 (45 µm) (ASTM C 430)

Perbedaaan prinsip antara kedua methode tersebut d iatas adalah terletak pada system pemisahan antara partikel kasar dan partikel halus.

Pada methode kering (dry methode) untuk memisahkam partikel d ilakukan dengan bantuan isapan udara atau dengan menggunakan kuas. Sedangkan pada cara basah (w et methode) pemisahan partikel dengan menggunakan semprotan air bertekanan.

Dilaboratorium proses PT. SEMEN BOSOWA untuk pengujian residue menggunakan sieve atau ayakan No.325 (45 µm) tidak menggunakan cara basah tetapi menggunakan cara kering, yaitu dengan bantuan isapan udara yang bertekanan tertentu, dengan menggunakan alat AIR JET SIEVE.

Kehalusan : (tanpa nilai koreksi)

F = 100 - (Rs X 100)

W

PT.SEMEN BOSOWA


5

F = Kehalusan semen yang dinyatakan sebagai % lolos ayakan Rs = Residue (gram) yang tertahan pada ayakan W = Berat sample (gram)

Residue :

Rs = Kehalusan semen yang dinyatakan sebagai % tertahan diatas ayakan Residu = residu tertahan diatas ayakan (gram) W = Berat sample (gram)

Kehalusan :

(dengan koreksi)

Rc = Residu terkoreksi (%) C = Faktor koreksi ayakan

SPESIFIC GRAVITY HYDRAULIC CEMET


Spesific gravity cement berguna pada saat semen d iaplikasikan d ilapangan yang mana bertujuan untuk perencanaan dan pengendalian campuran beton. Alat yang digunakan pada pengujian ini adalah BEJANA LE-CHATELIER.

Bejana Le-Chatelier merupakan bejana yang terbuat dari kaca dengan kualitas yang baik yang tahan terhadap bahan kimia dan pemuaian serta penyusutan yang kecil yang disebebkan oleh perubahan tempertur.

Rs = Residue x 100 W

Rc = (Rs x 100) + C W

F = 100 - Rc

PT.SEMEN BOSOWA


6

Methode ini betujuan untuk mengetahui Spesific gravity dari semen Portland .

METHODE PENGUJIAN

Sejumlah sample semen yang telah d itimbang d imasukkan kedalam bejana Le-chatelier yang telah berisi Minyak tanah (kerosene). Kerosene (minyak tanah) yang d igunakan yang mempunyai density lebih dari 0,73 gr/ml pada temperature 23 ± 2 oC.

Setelah semua semen d imasukkan bejana Le-chetelier tu tup lubang bejana dengan sloper, lakukan pengadukan dengan memutar secara horizontal sampai tidak terlihat lagi adanya gelembung-gelembung udara dalam botol.

Rendam bejana Le-chatelier pada teperatur constant dalam water bath untuk waktu yang cukup lama (minimal 2 jam).

PERHITUNGAN DENSITAS (Berat jenis) SEMEN :

Densitas ( ) = Berat dari semen (gram)

Volume minyak tanah (cm3)

Sp.gr.semen = Densitas Semen (gr/cm3)

Denst air pada suhu 4 oC ( gr/cm3)

air (4 oC) = 1 gr/cm3

Catatan :

Densitas (berat jenis) adalah perbandingan antara berat semen (gram) dengan volume minyak tanah yang dipindahkan (cm3), maka satuan yang digunakanan untuk densitas adalah Gram/cm3.

Spesific gravity adalah perbandingan densitas semen dan densitas air pada suhu 4 oC ( air (4 oC) = 1 gr/cm3), maka untuk Sp.gr.semen tidak memiliki satuan.

PT.SEMEN BOSOWA


7

Dalam hal ini karena densitas air adalah 1 maka nilai densitas sama dengan nilai sp.gr. semen, apabila densitas air tidak sama dengan 1 maka nilai densitas tidak sama dengan sp.gr.semen.

Sp.gravity bukan indikasi kualitas dan bukan merupakan persyaratan utama baik ASTM maupun SNI

NORMAL CONSISTENCY


Kebutuhan air campuran yang d iperlukan untuk pembuatan pasta semen Portland dari konsistensi normal terutama d ipengaruhi oleh kandungan Aluminat dan alkali di klinker, selain itu juga dipangaruhi oleh kehalusan dari pada semen. Untuk pengujian sifat-sifat fisik semen, jumlah air campuran yang d igunakan mengacu pada kondisi normal konsistensi, karena jumlah air yang d igunakan akan berpengaruh terhadap sifat fisik anatara lain :

1. Kuat tekan 2. Waktu pengikatan (setting time) 3. Ketahan terhadap sulphat.

CONSISTENCY : Adalah mobilitas relat if (sifat dapat bergerak) dari campuran fresh atau kemampuan mengalir (flow).

Normal Consistency adalah suatu nilai perbandingan antara berat air yang d igunakan dan berat semen, yang dinyatakan dalam %(persen).

Dalam hal ini air (Gram) yang d ibutuhkan atau d igunakan untuk membuat pasta atau untuk mendapatkan pasta yang plastis (workable) d icari dengan cara Trial and Error atau coba-coba sampai d i dapatkan jumlah yang tepat yang mana d itunjukkan dengan penetrasi antara 9 s/ d 11 mm dengan menggunakan alat vicat (plunger

10

0.05 mm). Dalam proses pencarian jumlah air apabila jumlah air belum d idapatkan maka penentuan kembali harus menggunakan sample yamg baru.

KETERANGAN ALAT VICAT: 1. Berat batang yang dapat bergerak : ( 300

0.5 gram) (Plunger, jarum,dan penunjuk skala)

2. Diameter ujung batang torak : ( 10 0.05 mm ) 3. Diameter jarum (jarum initial) : ( 1 0.05 mm ) (

0.005 SNI Reff) 4. Diameter jarum (jarum final/bertopi) : ( 1 0.05 mm ) 5. Diameter cincin (bawah/besar) : ( 70 3 mm ) 6. Diameter cincin (atas/kecil) : ( 60 3 mm ) 7. Tinggi cincin : ( 40 1 mm )

PT.SEMEN BOSOWA


8

KONDISI RUANG PENGUJIAN : 1. Suhu ruang pengujian antara 23 oC

1,7 oC (SNI Reff)

2. Kelembaban tidak kurang dari 50 % (

95 %)

3. Suhu sekitar meja tempat pencampuran semen kering, cetakan dan plat dasar dipertahankan antara 20 s/d 27,5 oC

4. Suhu air pencampur 23

2 oC (21

25 oC) (ASTM C.187-98)

5. Ruang lembab (Wet Box) Temp. 23 oC

1,7 oC ,Kelembaban tidak kurang dari 50

% (

95 %)

PASTA Pasta adalah campuran yang homogean antara semen dan air. Pada saat pembuatan pasta dan pencetakan benda uji harus betul betul mengacu kepada prosedure yang benar, Karena proses pembuatan dan pencetakan akan sangat mempengaruhi terhadap hasil yang akan didapatkan

PENENTUAN CONSISTENCY

Pasta d ikatakan telah memenuhi Normal Consistency (NC) apabila batang plunger/peluncur

10

0.05 mm menembus/ terpenetrasi kedalam pasta sedalam 10

1 mm dari permukaan. Hitung jumlah air yang d ibutuhkan untuk konsistensi normal dengan pembulatan hingga 0.1 % dan laporkan berat semen kering dengan pembulatan hingga 0.5 %

NC = Air (gram)/ semen (gram)x100

HAL-HAL YANG MEMPENGARUHI JUMLAH PENGGUNAAN AIR 1. Kandungan Aluminat dalam semen 2. Kandungan alkali dari klinker 3. Kehulusan semen 4. Preshidrasi semen 5. Temperatur semen

PROSEDUR PEMBUATAN PASTA (BENDA UJI)

NO URAIAN TIME DURATION

1 650 gram semen+air,diamkan 00.00

00.30 30 Detik

2 Mix, low speed ( speed 140

5 ) 00.30

01.00 30 Detik

3 Stop, kumpulakan pasta 01.00

01.15 15 Detik

4 Mix, medium speed (Speed 285

10) 01.15

02.15 60 Detik

5 Pencetakan dan pengujian

PT.SEMEN BOSOWA


9

SETTING TIME

Waktu Pengikatan Test Methode ASTM C-191

Pengikatan semen d isebabkan timbulnya rekasi antara senyawa anhydrous semen dengan air. Didalam semen d iketahui ada 4 mineral potensial, yaitu : C3S, C2S, C3A dan C4AF (senyawa an-hydrous), d iantara ke 4 mineral potensial tersebut d iatas maka C3A yang paling berpengaruh terhadap waktu pengikatan (setting time).

Reaksi ini akan segera terjad i sewaktu semen bertemu dengan air, adanya air akan segera melarutkan senyawa sulphat dan bereaksi dengan aluminat membetuk senyawa etteringit . Waktu pengikatan akan segera berlangsung setelah kira-kira 1 jam setelah semen ditambah air.

Metode pengujian ini untuk menentukan w aktu pengikatan/Set t ing Time (Init ial Set dan Final Set ) semen hidrolisis dengan menggunakan alat vicat (jarum vicat

1

0.005 mm).

Pasta yang telah d itentukan normal consistencynya dan jumlah air telah d idapatkan maka dapat langsung d igunakan untuk pengujian waktu pengikatan. Setting time mengindikasikan bahwa pasta mengalami atau tidak mengalami reaksi,

Pengujian setting time (waktu pengikatan) ini terbagi 2 :

1. Initial set (Pengikatan awal, syarat, min) Pengujian Initial set dengan menggunakan jarum vicat

1

0.005 mm a. Initial set d icapai apabila jarum menembus / terpenetrasi kedalam pasta

sedalam 25 mm dari permukaan. b. Selain tersebut d iatas Inititial set dapat artikan sebagai waktu yang

berlaku saat jarum secara total tidak bisa mempenetrasi pasta semen lebih jauh.

c. Initial set ialah waktu mulai adonan terjad i sampai mulai terjad i kekakuan tertentu dimana adonan sudah mulai tidak workable

d. Initial set adalah tenggang waktu d imana campuran air dan gypsum masih bersifat plastis dan dapat dikerjakan

2. Final set (pengikatan akhir, syarat, max) Pengujian final set dengan menggunakan jarum bertopi,

a. Final set dicapai apabila jarum berbekas tetapi tidak nampak terbenam pada permukaan benda uji.

b. Final set dapat juga diartikan sebagai waktu yang berlaku saat jarum tidak dapat mempenetrasi(menembus) kedalam pasta.

c. Final set adalah waktu mulai adonan terjadi sampai terjadi kekauan penuh

PT.SEMEN BOSOWA


10

Selama pengujian penetrasi peralatan harus bebas getaran, serta jarum yang digunakan harus tetap bersih.

Semen yang menempel pada sisi jarum = Penetrasi lambat

Semen yang menempel pada ujung jarum = Penetrasi cepat

Waktu pengikatan tidak hanya d ipengaruhi oleh persentase suhu air yang d ipakai, jumlah pasta yang d iterima tetapi juga d isebabkan oleh suhu dan kelembaban udara. Selain hal tersebut d iatas suhu semen juga sangat mempengaruhi waktu pengikatan, semakin tinggi suhu semen maka waktu pengikatan yang dicapai akan semakin singkat.

Apabila semen yang akan diuji diambil langsung dari proses maka sebaiknya semen tersebut didinginkan terlebih dahulu sampai suhu semen tersebut kurang lebih sama dengan suhu ruang pengujian .

Pengikatan semen d isebabkan timbulnya reaksi antara senyawa anhydrous semen dengan air. Diantara 4 mineral potensial semen C3S, C2S, C3A dan C4AF maka C3A yang paling berpengaruh terhadap waktu pengikatan.

Hal-hal yang mempengaruhi waktu pengikatan : 1. Kandungan mineral potinsial (C3S, C2S, C3A dan C4AF) 2. Kandungan SO3 (Gypsum) dalam semen 3. Kehalusan Semen 4. Perbandingan komposisi semen dan air yang digunakan 5. Air kristal gypsum




00.30 30 Detik


5 ) 00.30

01.00 30 Detik


01.15 15 Detik


10) 01.15

02.15 60 Detik


INTERPOLASI

T = T1 +

(X1 - 25) X (T2

T1) T =

Time Interpolation (X1

X2) T1

=

Time before penetration 25 mm

T2

=

Time After penetration 25 mm

X1

=

Penetration before 25 mm

X2

=

Penetration After 25 mm

PT.SEMEN BOSOWA


11

SETTING TIME

1. Waktu yang d ibutuhkan antara pencampuran semen dan air sampai initial set d isebut Initial set (waktu pengikatan awal), masa antara keduanya d isebut dormant priode, atau resting priode atau Induction priode.

2. Waktu yang d ibutuhkan antara pencampuran semen dan air sampai Final set d isebut Final set (waktu pengikatan akhir), masa antara initial set sampai final set disebut setting.

Cement + Air

Pasta plastis dapat

dibentuk

Pengikatan Awal

Pasta kaku tidak dapat dibentuk

Pengikatan Akhir

Massa padat

Dormant priode

Pengikatan (setting)

Hardening Pengerasan

Waktu Pengikatan

awal

Waktu Pengikatan

akhir

PT.SEMEN BOSOWA


12

C3A

3. Initial Set (waktu pengikatan awal dapat d i hitung dengan menggunakan rumus

interpolasi

MEKANISME PENGIKATAN SEMEN

Pada pencampuran dengan air, maka senyawa senyawa klinker segera terhidrasi

1) 2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (2C3S + 6H C3S2H3 + 3OH)

(Tobermorite gel)

2) 2(2CaO. SiO2) + 4H 2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 (2C2S + 4H C3S2H3 + OH)

(Tobermorite gel)

3) 3CaO.Al2O3 + 6H2O 3 CaO.Al2O3.6H2O (C3A + 6H C3AH6)

4) 3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2 +12H2O 4 CaO.Al2O3.13H2O

5) 3(CaSO4.2H2O) + 3CaO.Al2O3+26H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (Etteringite/Trisulfat))

C3A akan bereaksi paling cepat dengan air (reaksi.4) menhasilkan senyawa berbentuk gel yang bersifat cepat kaku, C3A juga beraksi dengan Ca(OH)2 (hasil hidrasi antara C3S/C2S dengan air ) (reaksi.1 dan 2). Kedua reaksi d iatas menyebabkan waktu pengikatan semen akan singkat sekali dormat priode dilewati seketika.

Dengan adanya gypsum dalam semen maka reaksi hidrasi C3A akan terhambat, penghambatan ini disebabkan oleh terbentuknya senyawa etteringit ( reaksi.5). senyawa etteringit ini akan membungkus permukaan C3A sehingga reaksi hidrasi terhenti dan proses setting akan Terhenti

H2O

Etteringit

Dalam jangka waktu tertentu lapisan senyawa etteringit yang membungkus permukaan C3A akan robek/ terbuka maka reaksi hidrasi C3A berjalan kembali namun dengan demikian terbentuk pula senyawa etteringit yang baru dan membungkus kembali C3A dan reaksi hidrasi terhenti kembali proses ini akan menghasilkan setting time dan demikian seterusnya sampai senyawa pembentuk etteringit habis.

PT.SEMEN BOSOWA


13

Semakin banyak senyawa etteringit yang terbentuk maka setting akan semakin

panjang, oleh karena itu gypsum d ikenal sebagai RETARDER (pengahambat pengikatan).

EARLY STIFFENING

(Final Penetrasi/cepat kaku) Test Methode ASTM C- 451

Metode pengujian ini untuk menentukan tingkat perkembangan cepat kaku dari pada pasta semen atau untuk menetapkan semen tersebut memenuhi batas spesifikasi cepat kaku atau tidak.

Metode ini menggunakan alat vicat plunger

10 mm, yang mana terlebuh dahulu mencari jumlah air yang akan d igunakan dan penetrasi yang d ilakukan 2 kali dalam rentang waktu yang sudah ditentukan.

Pasta d isiapkan dari semen yang akan d iuji dengan menggunakan sejumlah air yang cukup untuk memberikan penetrasi awal antara 28 s/ d 36 mm dalam jumlah waktu tertentu setelah selesai pencampuran, penetrasi kedua d isebut penetrasi akhir diukur dalam jumlah waktu yang ditentukan kemudian.

Early stiffening (cepat kaku) merupakan perkembangan menjad i kaku yang terjad i lebih awal dalam karakteristik kerja pasta semen Portland, mortar atau beton.

1. False set (Pengikatan semu/palsu) Perkembangan menjadi kaku yang terjad i lebih awal dalam karakteristik kerja pasta semen Portland , mortar atau beton tanpa evolusi banyak panas yang kekakuannya dapat d ihilangkan dan plastisitasnya d iperoleh kembali dengan pengadukan lebih lanjut tanpa penambahan air.

2. Flash set/Quick set (pengikatan cepat) Perkembangan menjadi kaku yang terjad i lebih awal dalam karakteristik kerja pasta semen Portland , mortar atau beton dengan evolusi panas yang agak besar kekakuannya tidak dapat d ihilangkan dan plastisitasnya tidak dapat d iperoleh kembali dengan pengadukan lebih lanjut tanpa penambahan air (plastisitas akan kembali dengan penambahan air).

Pengikatan semu yang sangat cepat dari semen dapat menimbulkan kesulitan pada penanganan dan pengecoran, tetapi hal ini tidak akan trjad i apabila beton tersebut diaduk lebih lama dari biasanya.

PT.SEMEN BOSOWA


14

Semen dengan pegikatan semu yang sangat cepat biasanya memerlukan air sed ikit lebih banyak untuk mengahasilkan konsistensi yang sama, yang dapat menghasilkan kuat tekan sedikit lebih rendah dan memperbesar penyusutan.

PENENTUAN FINAL PENETRASI Final penetrasi d ihitung sebagai persen final, penetrasi yang mana d ihitung dari hasil perbandingan antara penetrasi akhir (penetasi ke 2) dan penetrasi awal (penetrasi ke 1) dikalikan dengan 100

PENYEBAB TERJADINYA EARLY STIFFENING

1. False set (pengikatan semu/palsu) : False set ini terjad i karena terhidrasinya gypsum pada saat penggilingan clinker dan gypsum pada teperatur operasi yang tinggi

CaSO4. 2H2O CaSO4. ½ H2O (DiHydrat) (HemiHydrat)

2. Flash Set/Quick set (Pengikatan cepat) : Flash set d isebabkan oleh tingginnya kandungan mineral potensial C3A dalam klinker relative terhadap gypsum. Gejala ini dapat pula d isebabkan oleh terlalu halusnya partikel semen dan tingginya kadar C3S.

3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2 +12H2O 4 CaO.Al2O3.13H2O

Reaksi diatas menybabkan waktu pengikatan pasta akan singkat sekali, pasta sulit atau malah tidak bias dikerjakan lebih lanjut sebab sifat plastisnya hampir tidak ada.

EARLY STIFFENING



00.30 30 Detik


5 ) 00.30

01.00 30 Detik


01.15 15 Detik


10) 01.15

03.45 150 Detik

% FP = Penetrasi akhir (mm)/Penetrasi awal(mm) x 100

PT.SEMEN BOSOWA


15

5 Pencetakan dan pengujian 03.45

04.05 20 Detik

6 Penetrasi . 1 (mm) 04.05

04.35 30 Detik

7 Penetrasi. 2 (mm) 08.45

09.15

AUTOCLAVE EXPANSION

(Pemuaian dengan Autoclave) Test Methode ASTM C -151

Tujuan dari metode ini adalah untuk pengujian pemuaian (expansion) dengan autoclave untuk menetapkan indeks potensial yang pengembangannya lamban yang d isebabkan oleh hidrasi CaO dan MgO atau kedua duanya yang d ilakukan pada bentuk pasta dari Portland cement dengan menggunakan Autoclave.

Pada metode ini terlebih dahulu d icari jumlah air pencampur yang yang akan d igunakan sampai mendapatkan Normal Consistensy, atau sisa pasta dari pengujian Normal Consistensy/ Setting Time dapat langsung d igunakan untuk pencetakan benda uji untuk pengujian . Setelah benda uji dicetak maka ditempatkan dalam ruang lembab (Wet Box) selama

24 jam. Jika benda uji d ikeluarkan dari cetakan sebelum 24 jam maka benda uji harus tetap disimpan dalam ruang lembab sampai umur 24 jam.

Besarnya pemuaian d ihitung berdasarkan selisih panjang benda uji setelah dan sebelum dari autoclve yang d i ukur dengan menggunakan comperator dan hasil dinyatakan dalam persen pemuaian, sedangkan berkurangnya panjang d iberi tanda minus didepan angka persen.

PENYEBAB PEMUAIAN/EXPANSION :

1. Pemakaian gypsum yang terlalu tinggi sehingga menaikkan SO3 kontent dalam semen, akan menyebabkan pemuaian sehingga menyebabkan keretakan (cracking).

3(CaSO4.2H2O) + 3CaO.Al2O3+26H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (Etteringite/Trisulfat))

Pembentukan ettringite akan berpengaruh terhadap kenaikan volume.

PT.SEMEN BOSOWA


16

2. Free CaO/CaO Bebas/Free Lime yang tinggi akan menyebabkan pemuaian pada semen karena hasil reaksi F.CaO mempunyai volume yang lebih besar dari F.CaO

CaO + H2O Ca(OH)2

Volume Ca(OH)2 > Volume F.CaO

3. Free MgO (Periclase) dalam semen dalam jangka waktu beberapa tahun akan mengakibatkan ekspansi/ pemuaian akibat reaksi dengan air, yang mana hasil reaksinya mempunyai volume yang lebih besar.

Selain jumlahnya, bentuk kristal MgO dalam klinker turut berperan dalam hal pemuaian, makin kecil bentuk kristalnya maka makin tinggi pemuaian yang d iakibatkan, sedangkan ukuran kristal tergantung pada proses kecepatan pendinginan klinker.

MgO + H2O MgOH)2

Volume Mg(OH)2 > Volume MgO

Phenomena tersebut diatas dikenal dengan Magnesia Expansion

PERHITUNGAN PEMUAIAN

Perubahan panjang dihitung dengan mengurangi panjang benda uji pada waktu akhir dengan panjang sebelum dilakukan pemanasan dengan autoclave dari data hasil pembacaan length comperator, laporkan sampai ketelitian 0,01 %




00.30 30 Detik


5 ) 00.30

01.00 30 Detik


01.15 15 Detik


10) 01.15

02.15 60 Detik


Expansion = Reading After Autoclave

Reading Before Autoclave x 0,02

x100 250 mm

PT.SEMEN BOSOWA


17

COMPRESSIVE STRENGTH

(Kuat Tekan) Test Methode ASTM C-109/C-109M

Kecepatan perkembangan kuat tekan semen sangat d ipengaruhi oleh komposisi kimia mineral semen yang ada , seperti yang telah diketahui bahwa semen mengandung 4 Mineral potensial utama yaitu :

1. C3S (Tri Calsium Silikat), (Alite) 2. C2S (Dicalsium Sillikat), (Belite) 3. C3A (Tri Calsium Aluminat), (Aluminate) 4. C4AF (Tetra Calsium Alumina Ferrite), (Ferrite)

Keempat mineral potensial diatas memiliki kereaktifan yang berbeda-beda

1) 2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (2C3S + 6H C3S2H3 + 3OH)

(Tobermorite gel)

2) 2(2CaO. SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 (2C2S + 4H C3S2H3 + OH)

(Tobermorite gel)

Senyawa-senyawa CSH yang terbentuk d isebut juga Tobermorite gel yang merupakan komponen utama pemberi kekuatan pada pasta semen.

Perkembangan kekuatan yang d ihasilkan oleh reaksi C3S berjalan cukup cepat dan akan berlangsung pada minggu pertama sesudah pencampuran. Semen dengan kandungan C3S yang tinggi dan d isupport oleh C3A (yang bersifat sebagai katalisator ) akan mencapai sebagian besar kekuatannya pada umur 28 hari.

Selanjutnya pengembangan atau peningkatan kekuatan adalah merupakan hasil reaksi hidrasi C2S . Reaksi ini berjalan lambat dan akan berlangsung terus dalam beberapa minggu atau bulan. Semen dengan kandungan C2S yang tinggi kekuatan tekannya masih berkembang terus sampai umur 180 hari.

Selain hal tersebut d iatas Kahalusan juga memberi konstribusi terhadap perkembangan kuat tekan, juga jumlah SO3 yang optimal akan menaikkan kuat tekan.

Pengujian kuat tekan bertujuan untuk mengetahui dan mengontrol kemampuan menerima beban tekan dari kubus mortar atau beton. Dalam hal ini pengujian menggunakan kubus Mortar yang berukuran 50 x 50 x 50 mm yang dibuat dengan campuran semen, pasir dan air dengan perbandingan 1 : 2,74 : 0,485 atau sejumlah air sehingga menghasilkan flow/tebaran diatas meja alir sebesar 110 ± 5

PT.SEMEN BOSOWA


18

Pasir dalam pengujian ini digunakan pasir standard (Ottawa) sesuai yang dipersyratkan ASTM : C - 778

GRADASI PASIR OTTAWA

AYAKAN PERSEN LOLOS KETERANGAN 1,18 mm (No.16) 100 % 600 mikron (No.30) 96

100 % 425 mikron (No.40) 65

75 % 300 mikron (No.50) 20

30 % 150 mikron (No.100) 0

4 %

GRAFIK GRADASI PASIR OTAWA

0

20

65

96100

4

30

75

100 100

0

20

40

60

80

100

100 50 40 30 16

NO.SIEVE

% L

OL

OS

Maksim um

Minim um

Prosudure pada pembuatan benda uji ini harus betul-betul d iperhatikan, terutama teknik pengisian mortar kedalam cetakan (Mould) dan teknik penumbukan.

Pencetakan benda uji d imulai paling lambat 2,5 menit setelah selesai pengadukan, sedangkan tekanan tumbukan hanyalah sekedar cukup untuk meratakan pengisian seluruh bagian dari cetakan, tumbukan sebanyak 32 kali untuk dua lapisan mortar (satu benda uji) dan dalam waktu kira-kira 10 detik.

PT.SEMEN BOSOWA


19

Urutan tumbukan

Setelah selesai mencetak maka benda uji d itempatkan dalam ruang lembab (wet box) selama 20

24 jam, permukaan benda uji harus terhindar dari percikan air, jika benda uji dikeluarkan dari cetakan sebelum 24 jam, maka benda uji harus tetap berada diruang lembab sampai cukup waktu.

Benda uji kemudian d iremdam dalam air kapur jenuh sampai umur pengujian tiba, pengujian dilakukan pada umur 3 hari, 7 hari dan pada 28 hari, fungsi dari perendaman (curing) dimaksudkan untuk menyempurnakan reaksi mineral potensial dari semen. Dengan toleransi waktu sbb :

UMUR PENGUJIAN TOLERANSI WAKTU YANG DIIJINKAN

24 Jam ± 0,5 jam 3 Hari ± 1,0 jam 7 Hari ± 3,0 jam 28 Hari ± 12,0 jam

KOMPOSISI ADUKAN MORTAR

BAHAN JUMLAH BENDA UJI

6 9 SEMEN (gram) 500 740 PASIR STANDARD (gram) 1375 2035 AIR (gram) 242 359 AIR (gram)(Blended semen) Flow 110 ± 5 %

PT.SEMEN BOSOWA


20

CARA PENGAMBILAN BENDA UJI 9 Benda Uji

6 Benda Uji

PERHITUNGAN KUAT TEKAN

Hasil akhir kuat tekan d inyatakan dalam (kg/cm2) atau (N/mm2) atau (Psi ) , data yang diambil merupakan rata rata dari 3 Benda uji/ 2 benda uji.

3 7 28

7 28 3

28 3 7

3 28 7

7 3 28

PT.SEMEN BOSOWA


21

Julat maksimum yang diperbolehkan antara cetakan dari bak mortar yang sama, pada w aktu uji yang sama adalah 8,7 % dari rata-rata pada saat tiga kubus mewakili suatu umur pengujian

Julat maksimum yang diperbolehkan antara cetakan dari bak mortar yang sama, pada w aktu uji yang sama adalah 7,6 % dari rata-rata pada saat dua kubus mewakili suatu umur pengujian

Kuat tekan :

(x 10.197) ( x 14.22)

KN N/mm2 Kg/cm2 psi x 145

PROSEDUR PEMBUATAN MORTAR (BENDA UJI)


1 500/740 gram semen+air 00.00

00.00 -


5 ) , tambahkan pasir secara perlahan

00.00

00.30 30 Detik

3 Mix, middle speed 00.30

01.00 30 Detik

4 Stop, mortar dikumpulkan 01.00

02.30 90 Detik (1,5)

5 Mix, middle speed 02.30

03.30 60 Detik


10) 01.15

02.15 60 Detik

Kg/cm2 = Peak Load (kN) x 1000

9,8 x 2,5

Stress = Peak Load (kN) Sample Area (cm2)

Fm = Peak Load (N) /Luas Permukaan (mm2)

PT.SEMEN BOSOWA


22

HEAT OF HYDRATION

(Panas hidrasi) Test Methode ASTM C-186

Reaksi hidrasi semen adalah exothermis yang mana pada saat mulai terjad i reaksi antara semen dan air timbul panas yang biasa d isebut panas reaksi (panas hidrasi) . Panas yang timbul selama proses hidrasi ini besar kecilnya terutama tergantung dari komposisi semen sendiri, naiknya kandungan C3S dan C3A serta kehalusan dari semen akan menaikkan panas hidrasi.

Portland semen tipe II dan IV adalah jenis semen yang mempunyai panas hidrasi rendah sekitar 60

70 cal/gram pada umur 28 hari. Sedangkan untuk semen Portland tipe III mempunyai panas hidrasi tinggi 100 cal/gram.

Panas hidrasi ini d ipersyaratkan untuk mengontrol agar panas yang d ilepaskan/ d itimbulkan pada reaksi hidrasi semen tidak terlalu besar, sebab bila terlalu besar akan dapat menimbulkan keretakan pada beton dan kemungkinan setting akan berjalan lebih cepat.

Disamping itu , kenaikan temperature pada concrete yang d isebabkan panas hidrasi sering menguntungkan pada cuaca d ingin, karena membantu merawat temperature curing.

PANAS HIDRASI DARI KOMPONEN-KOMPONEN SEMEN PORTLAND

KOMPONEN PANAS HIDRASI (J/gr)

3 HARI 7 HARI 28 HARI 90 HARI 1 THN 6,5 THN

C3S 245 222 380 436 490 490 C2S 50 42 105 176 226 225 C3A 890 1559 1380 1303 1169 1380

C4AF 290 494 495 410 377 495

PENENTUAN PANAS HIDRASI (KALOR HIDRASI)

Penentuan panas hidrasi atau kalor hidrasi dengan menggunakan alat calorimeter, alat calorimeter terdiri dari:

PT.SEMEN BOSOWA


23

1. Termos bermulut lebar dan tutup gabus Sebelum d igunakan termos ini d ilapisi terlebih dahulu d ilapisi dengan lapisan dari bahan yang tahan terhadap Asam Fluorida (HF), biasanya digunkan lilin.

2. Thermometer deferensial (Beckmann) Thermometer dengan pembagian skala 0,01 oC atau lebih kecil dengan batas ukur maksimal sampai dengan 6 oC, yang mana ujung thermometer yang akan masuk kedalam larutan asam (HF) harus dilapisi lilin.

Thermometer Beckmann pada keadaan nol dapat ditentukan dengan mencelupkan pada cairan dan membandingkannya dengan thermometer pembandaing. Thermometer pembanding yang akurat dengan range 0,1 oC ditempatkan dekat alat kalorimeter dan digunakan untuk pembacaan suhu dan untuk menempatkan titik nol dari thermometer Beckmann

3. Corong Corong yang d igunakan dapat terbuat dari glass atau plastik dengan diameter tangkai corong kurang dari 6 mm dan panjang 76 mm.

4. Batang pangaduk dengan baling-baling Batang pengaduk terbuat dari bahan yang tahan terhadap HF (polietilen) atau yang telah dilapisi lilin.

5. Mesin (motor) pengaduk Motor pengaduk dengan spesifikasi ½ Hp (37 W) yang dapat memutar batang pengaduk dengan putaran 350

700 putaran per detik.

Fungsi dari pengaduk adalah untuk menjaga suhu seluruh cairan seragam dan memberikan pengadukan yang cukup untuk menjaga bagian tersuspensi dalam campuran asam. Penting untuk menjaga kecepatan pengadukan yang konstant karena dalam pengadukan ini menimbulkan kalor.

TAHAPAN-TAHAPAN PENGERJAAN KALOR HIDRASI

1. MENENTUKAN KENAIKAN SUHU YANG DIKOREKSI DAN MENENTUKAN KAPASITAS KALOR Penentuan kapasitas panas dari alat kalorimeter yaitu dengan menghitung banyaknya kalori/ panas yang d ibutuhkan untuk manaikkan suhu kalorimeter 1 oC dengan jalan mengukur kenaikkan suhu yang telah d ikoreksi dengan jalan melarutkan 7 gram ZnO yang telah dipijarkan dalam campuran asam khusus.

o 400 gram HNO3 2 N yang telah did inginkan sampai suhu bawah yang d itunjukkan pada thermometer beckmann (sekitar 4

5 oC dibawah suhu ruang).

o Tambahkan 8 ml HF (bj 1,15) dan HNO3 2 N secukupnya hingga berat total larutan 425 gram.

o Pindahkan larutan kedalam termos ,pasang alat kalorimeter dan jalankan motor pengaduk (jaga agar baling baling tidak menyentuh d inding termos dan thermometer.

PT.SEMEN BOSOWA


24

o catat temperatur yang ditunjukkan thermometer beckmann pada (periode pengadukan awal) 20 menit sebagai Qo dengan ketelitian 0,001 oC dan suhu ruang dengan ketelitian 0,1 oC.

o Masukkan ZnO secara perlahan dengan kecepatan yang serba sama dalam waktu tidak kurang dari satu menit dan tidak lebih dari dua menit,bersihkan ZnO yang melekat pada corong dengan menggunakan kuas.

Kenaikan suhu yang dikoreksi

Ro = Kenaikan suhu yang diamati (oC) Q20 = suhu kalorimeter pada akhir periode pelarutan (20 menit) Qo = suhu kalorimeter sewaktu contoh (ZnO) dimasukkan R = kenaikan suhu yang dikoreksi (oC) Q40 = suhu calorimeter pada akhir periode lanjutan (40 menit)

Kapasitas kalor alat :

C = kapasitas kalor ( cal/oC) W = Berat ZnO (gram)

t = suhu akhir kalorimeter (Q20+suhu pada waktu thermometer Beckmann menunjukkan nol (oC)

T = Suhu ZnO (suhu kamar) (oC) R = kenaikan suhu yang telah dikoreksi (oC)

256.1 cal/gr ( 1072 kj/kg) adalah kalor larutan ZnO pada 30 oC nilai ini bertambah 0.1 cal/gr (0.4kj/kg) untuk set iap derajat penurunan suhu dibawah 30 oC 0.12 cal/gr oC (0.5 kj/kg oK) adalah kapasitas kalor ZnO yang diperlukan untuk untuk membaw a ZnO ke suhu akhir kalorimeter harus termasuk dalam kalor efectif dari larutan. Jika cukup banyak ditemukan ZnO yang menempel pada corong atau tutup saat klorimeter dibuka pegujian dibatalkan/diulang.

2. MENENTUKAN KALOR PELARUTAN SEMEN KERING Prosedur penentuan kalor pelarutan semen kering sama dengan cara penentuan kapasitas kalor, hanya dalam hal ini menggunakan semen

C = W [256,1 + 0,1(30-t) + 0,20 (T

t)]

R

Ro = Q20

Qo

R = Ro

(Q40

Q20)

PT.SEMEN BOSOWA


25

Prosedur penentuan kalor hidrasi semen kering sama dengan prosedur panentuan kapasitas kalor hanya ZnO diganti dengan 3 gram semen kering (ditimbang dengan ketelitian 0,001 gram) Perhitungan dan laporan hasil dinyatakan berdasarkan contoh yang telah ditentukan hilang pijarnya. Lakukan pengujian untuk contoh semen terhidrasi sebagian 7 hari.

Hitung kenaikan suhu yang telah d ikoreksi, koreksi pula nilai kalor pelarutan jika suhu berbeda dari suhu kalorimeter ketika contoh dimasukkan. Untuk semen kering yeng mempunyai kalor spesific sekitar 0,8 kj/kg oK (0,2 cal/gr oC), maka nilai tersebut d itambahkan ketika suhu akhir kalorimeter melebihi suhu contoh semen setelah dimasukkan

H1 = kalor pelarutan semen kering (kj/kg oK atau cal/gr oC) R = kenaikan suhu yang telah dikoreksi (oC) C = kapasitas kalor alat (kj/oK atau cal/oC) W1 = berat contoh dasar pijar (gram) T = suhu ruang pada saat contoh dimasukkan (oC) td = suhu akhr kalorimeter pada akhir pengukuran semen kering (oC)

3. MENENTUKAN KALOR PELARUTAN SEMEN TERHIDRASI

Hitung kalor pelarutan semen terhidrasi sebagian sama seperti kalor pelarutan semen kering, kecuali dilakukan koreksi sebagai berikut :

Karena set iap kenaikan suhu 1 oC pada saat pengujian kalor pelarutan menyebabkan penurunan kalor larutan

1,3 kj/kg (0,3 cal/gr). Jadi jika suhu pengujian kalor pelarutan terhidrasi sebagian melebihi suhu penentuan semen kering, maka tambahkan koreksi nilai t ersebut terhadap nilai kalor pelarutan yang diperoleh untuk contoh semen terhidrasi sebagian.

Juga koreksi nilai kalor larutan jika pada pengujian suhu kalorimeter akhir berbeda dari suhu kalorimeter pada saat pengujian. Untuk contoh semen terhidrasi sebagian dari semen pijar mempunyai kalor spesific

1,7 kj/kg (0.4 cal/gram). Jika suhu kalorimeter akhir melebihi suhu contoh pada saat d imasukkan, tambahkan koreksi 1,7 kj/kg atau 0,4 cal/gram.

H 1

=(RC/W1)

0,8(T

td) ..kj/ kg oK

H 1

=(RC/W1)

0,2(T

td) ..cal/ gr oC

PT.SEMEN BOSOWA


26

H2 = kalor pelarutan contoh terhidrasi sebagian (cal/gram) th = suhu kalorimeter pada akhir pengukuran contoh terhidrasi sebagian (oC)

4. PERHITUNGAN KALOR HIDRASI Suhu kalorimeter akhir 25 oC harus d ianggap sebagai dasar kalor hidrasi acuan. Kenaikan suhu akhir menaikkan kolor hidrasi 0,4 kj/kg (0,1 cal/gram)

H= kalor hidrasi semen pijar (kj/kg) atau cal/gram H1 = Kalor larutan semen kering H2 kalor larutan semen terhidrasi

H2 = (RC/W1)

1,7(T

th)

1,3(td

th) .Kj/kg

H2 = (RC/W1)

0.4(T

th)

0.3(td

th) .cal/gr

H = H1

H2

0,4 (th

25) ..kj/kg

H = H1

H2

0,1 (th

25) ..cal/gram

This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com.The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.

http://www.daneprairie.com

pengujian fisika

Documents