Slide TSP208 TSP 208 002 Teknologi Bahan Konstruksi
PENGENALAN SEMEN SEBAGAI BAHAN
PEMBENTUK BETON
Ferdinand Fassa
Outline
Pertemuan 2
• Pendahuluan
• Semen
–
–
–
–
–
–
–
–
Pembuatan Semen Portland
Komposisi Kimia Pada Portland Cement
Kehalusan penggilingan
Panas Hidrasi
Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)
Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)
Penyimpanan
Pengujian Semen
• Tugas
Pendahulan
• Bahan-bahan yang membentuk beton terdiri
dari:
• Semen
• Agregat Halus
• Agregat Kasar
• Air
• Bahan campuran
Semen
Semen dalam terminologi umum dapat
digambarkan sebagai:
“bahan yang memiliki sifat perekat yang
mampu mengikat bahan mineral menjadi
suatu kesatuan yang padat”.
Kata cement berasal dari bahasa latin
Cementum yaitu “pengikat atau perekat”
Semen Portland diproduksi untuk pertama
kalinya pada tahun 1824 oleh Joseph Aspdin,
ia mematenkan clay dan limestone
cement/Portland Cement pada 21 Oktober
1824.
Penggunaan nama “Portland” diberikan
diberikan karena kemiripan antara kekerasan
semen tersebut dengan batu alam yang ada di
Portland di Inggris.
• Jerman: Spesifikasi standar untuk PC
disusun pada tahun 1877
• Inggris: spesifikasi standar untuk semen
pertama kalinya disusun pada tahun 1904.
• Amerika: spesifikasi ASTM (American
Society for Testing and Materials) pertama
kali diterbitkan pada tahun 1904.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Bahan dasar PC adalah:
material berkapur seperti limestone
ataupun kapur dan material lempung
seperti tanah liat/clay.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Tahapan pembuatan semen terdiri
dari:
• Penggilingan / grinding material
• Pencampuran material sesuai
dengan komposisi yang diharapkan
• Pembakaran di dalam Kiln (tempat
pembakaran) pada suhu 1300
sampai dengan 1500oC.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Semen Hidrolik
Material mengeras bila dicampur air, setelah
mengeras tidak mengalami perubahan Kimia jika
dikenai air
dalam pembuatan PC yang dikenal
sebagai:
wet process
dry process
Pembuatan Semen Portland (PC)
Pembuatan Semen Portland (PC)
Urutan Proses pembuatan Semen
Berikut ini adalah urutan proses pembuatan semen secara umum:
• Batu kapur/koral dipecah→ukuran < 50mm
•
Dicampur lempung, pasir dan bijih besi
•
Dibawa ke Ball Mill, dicampur air → Larutan Pekat → SLURRY
•
Diuji komposisi kesesuaian Spesifikasi
•
Pembakaran Slurry pada KILN berputar
•
Temperatur 1.500 C
…lanjutan
Hasilnya KLINKER
• Bubuk batubara halus dan udara ditiupkan pada ujung tungku dipanasi 1500 C.
•
Panas u/ menghilangkan Air dan CO2 dari Slurry.
•
Partikel partikel terbentuk didinginkan membentuk butiran abu abu gelap
disebut klinker disimpan di Storage
•
Klinker dicampur gypsum (CaSO4) → dihaluskan di Ball Mill → Bubuk halus →
Semen Portland.
•
Semen disimpan di Silo siap untuk didistribusikan.
Komposisi Kimia Pada Portland Cement
Bahan baku yang digunakan pada pembuatan PC terdiri dari
• Kapur (CaO)
• silika (SiO2)
• Alumina Al2O3) dan
• besi oksida (Fe2O3)
…lanjutan
• Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk semen
serta menyebabkan terjadinya perpecahan semen
setelah timbul ikatan
• Kekurangan kapur menghasilkan semen yang lemah
dan bila kurang sempurna pembakarannya
menyebabkan ikatan rendah.
Silika dalam kadar tinggi biasanya disertai alumina
dengan kadar rendah menghasilkan:
• semen dengan ikatan lambat
• kekuatan tinggi
• ketahanan terhadap agresi kimia.
Besi oksida memberi warna abu-abu pada semen
• Tricalcium Aluminate (C3A),
senyawa ini mengalami hidrasi sangat cepat disertai pelepasan
sejumlah panas, menyebabkan pengerasan awal, kurang
ketahanannya terhadap agresi kimia dan bertendensi sangat
besar terhadap retak oleh perubahan volume dan berfungsi
penurun temperatur pembakaran klinker
• Tetra Calcium Aluminoferrite (C4AF),
senyawa ini kurang memberikan pengaruh penting terhadap
kekutan dan sifat-sifat semen keras lainnya.
NAMA SENYAWA
KOMPOSISI OKSIDA
SINGKATAN
Tricalcium Silicate
3CaOSiO2
C3S
Dicalcium Silicate
2CaOSiO2
C2S
Tricalcium Aluminate
3CaOAl2O3
C3A
Tetracalcium Aluminoferrite
4CaOAl2O3Fe2O3
C4AF
Kehalusan penggilingan
• Kehalusan penggilingan penting dalam hubungannya
dengan kemudahan pengerasan adukan beton
• kehalusan semen dapat mengurangi bleeding, yaitu naiknya
sejumlah air kepermukaan beton.
• Laju hidrasi tergantung dari kehalusan partikel semen dan
untuk memperoleh pertumbuhan kekuatan yang cepat
diperlukan kehalusan yang tinggi.
Panas Hidrasi
Yaitu jumlah panas semen yang belum terhidrasi yang
dikeluarkan sampai terjadi hidrasi yang komplit pada
temperatur tertentu
Kenaikan suhu pada beton disebabkan oleh:
• Volume beton yang dicetak setiap satu kali operasi
• Kecepatan mencetak beton
• Keadaan suhu sekitar
• Suhu beton pada saat dicetak
Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)
1. Semen Pozzolan dengan ( portland pozzolan cement)
(volcanic ash, diperoleh pertama kali dari daerah sekitar
Pozzuoli Italia)
dibuat dari campuran :
• semen portland dengan fly ash (sisa pembakaran batu bara)
• semen portland dengan silica fume atau
• semen portland dengan serbuk bata.
Keuntungan dari PPC adalah sebagai berikut:
• Produksi murah karena menggunakan material
pozzolanic (harga murah)
• Memberikan karakteristik ketahanan terutama
dalam struktur hidrolik dan struktur kelautan
• mengurangi panas hidrasi
• PPC lebih halus dari OPC shg mengurangi retak
Contoh pemakaian PPC yaitu
• pembuatan pier jembatan,
• dermaga
Berdasarkan perbedaan komposisinya (ASTM C-150),
Semen portland dibagi menjadi lima tipe, yaitu:
1. Semen Tipe I (semen biasa/normal, Ordinary
Portland Cement/OPC),
merupakan semen portland yang digunakan dalam
penggunaan umum yang tidak memerlukan
persyaratan khusus yang disyaratkan pada jenis lain.
Contoh : gedung, jalan raya, dan jembatan.
2. Semen Tipe II (semen panas sedang),
merupakan semen portland yang dalam
penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap
sulfat atau panas hidrasi sedang.
Ketahanan terhadap sulfat cukup baik dan panas
hidrasi tidak tinggi
3. Semen Tipe III (semen cepat mengeras),
merupakan semen portland yang dalam
penggunaanya dengan laju pengerasan awal tinggi
Contoh:
• penggunaan pada jalan layang
• landasan lapangan udara.
4. Semen Tipe IV (semen panas rendah),
merupakan semen portland yang dalm penggunaanya
memerlukan ketahanan tinggi terhadap panas hidrasi
rendah
contoh pemakaian : turap penahan tanah, bendungan
besar, bangunan dengan massa besar.
Semen Tipe V (semen tahan sulfat), merupakan
semen portland yang dalam penggunaanya
memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat,
contoh pemakaian :
• bangunan didaerah pantai,
• bangunan diatas tanah berawa.
Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)
1. Gips:dibuat dari campuran CaSO4.2H2O, semen gips
digunakan sebagai material dekorasi interior dan plesteran
dinding.
2. Lime: dibuat dari kapur alam atau dolomit yang dibakar
sampai 950o-1100oC. Kualitas lime terjaga baik selama 3
minggu sampai dengan 6 bulan
3. Semen magnesium: Kegunaanya untuk interior saja karena
kurang baik terhadap udara lembab.
4. Semen belerang, beton yang dibuat dari semen belerang
ini tahan serangan asam, garam mudah leleh dan tidak
tahan beku.
Penyimpanan
Pemakaian air dan semen terlalu banyak dapat menyebabkan
penyusutan yang luar biasa dengan mengikatnya kecenderungan
untuk terjadinya retak-retak
Semen harus dihidarkan dari kontak terhadap air ataupun uap air.
Meskipun disimpan dalam kondisi baik, semen dalam bungkusan
(40 kg atau 50 kg) dapat kehilangan:
20 persen kekuatannya setelah disimpan 2 bulan,dan
40% setelah disimpan 6 bulan.
Penyimpanan
Pengujian Semen
1. Pengujian di lapangan (dilakukan terhadap pekerjaan kecil)
• Cek kondisi kantung semen, periksa apakah terdapat
gumpalan semen didalamnya. (menggumpal menandakan
semen sudah kerkontaminasi oleh udara)
• Semen harus berwarna abu-abu (kecuali semen putih)
• Ambil semen dalam kantung dengan tangan, semen
tersebut harus dalam kondisi halus tidak kasar seperti
pasir.
• Ambil segenggam semen dan buang ke ember yang penuh
dengan air, partikel semen tersebut harus mengapung
untuk beberapa waktu sebelum semen tersebut tenggelam.
Pengujian Semen
2. Pengujian di laboratorium:
• Fineness test, suatu cara pengujian untuk menentukan luas
spesifik dari semen yang dinyatakan sebagai jumlah luas
permukaan dalam m2/kg. Kehalusan semen menentukan
pembentukan kekuatan yang lebih cepat.
• Setting time test, setting (Pengakuan pasta semen) adalah
proses dimana pasta berubah dari kondisi basah/cair menjadi
keras.
• Strength test
Pengujian kekuatan semen ditentukan dari pengujian tekan
terhadap
• kubus mortar (campuran antara semen, pasir, dan air pada
perbandingan tertentu) ataupun
• beton (campuran antara semen, pasir, air dan kerikil pada
perbandingan tertentu)
Pengujian Semen
• Soundness test (keutuhan)
Setelah pasta semen mengalami setting, tidak boleh ada
perubahan volume yang besar.
Semen yang mengalami ekspansi seperti ini diklasifikasikan
sebagai Unsound.
Terima Kasih
Tugas
Pertanyaan 1
• Produksi semen portland bertanggung jawab atas 6% gas CO2
di dunia. Jelaskan dua sumber yang memproduksi CO2 selama
pembakaran tersebut dari klinker di kiln.
• Salah satu fase utama semen ditulis sebagai C2S dalam notasi
kimia. Tuliskan komposisi kimia dari C2S.
• Sebutkan empat senyawa utama semen portland
Pertanyaan 2
• Apa dua bahan baku dasar yang digunakan untuk pembuatan
semen portland?
• Berikan dua keuntungan dan dua kerugian memiliki semen
dengan konten C3A tinggi.
PEMBENTUK BETON
Ferdinand Fassa
Outline
Pertemuan 2
• Pendahuluan
• Semen
–
–
–
–
–
–
–
–
Pembuatan Semen Portland
Komposisi Kimia Pada Portland Cement
Kehalusan penggilingan
Panas Hidrasi
Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)
Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)
Penyimpanan
Pengujian Semen
• Tugas
Pendahulan
• Bahan-bahan yang membentuk beton terdiri
dari:
• Semen
• Agregat Halus
• Agregat Kasar
• Air
• Bahan campuran
Semen
Semen dalam terminologi umum dapat
digambarkan sebagai:
“bahan yang memiliki sifat perekat yang
mampu mengikat bahan mineral menjadi
suatu kesatuan yang padat”.
Kata cement berasal dari bahasa latin
Cementum yaitu “pengikat atau perekat”
Semen Portland diproduksi untuk pertama
kalinya pada tahun 1824 oleh Joseph Aspdin,
ia mematenkan clay dan limestone
cement/Portland Cement pada 21 Oktober
1824.
Penggunaan nama “Portland” diberikan
diberikan karena kemiripan antara kekerasan
semen tersebut dengan batu alam yang ada di
Portland di Inggris.
• Jerman: Spesifikasi standar untuk PC
disusun pada tahun 1877
• Inggris: spesifikasi standar untuk semen
pertama kalinya disusun pada tahun 1904.
• Amerika: spesifikasi ASTM (American
Society for Testing and Materials) pertama
kali diterbitkan pada tahun 1904.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Bahan dasar PC adalah:
material berkapur seperti limestone
ataupun kapur dan material lempung
seperti tanah liat/clay.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Tahapan pembuatan semen terdiri
dari:
• Penggilingan / grinding material
• Pencampuran material sesuai
dengan komposisi yang diharapkan
• Pembakaran di dalam Kiln (tempat
pembakaran) pada suhu 1300
sampai dengan 1500oC.
Pembuatan Semen Portland (PC)
Semen Hidrolik
Material mengeras bila dicampur air, setelah
mengeras tidak mengalami perubahan Kimia jika
dikenai air
dalam pembuatan PC yang dikenal
sebagai:
wet process
dry process
Pembuatan Semen Portland (PC)
Pembuatan Semen Portland (PC)
Urutan Proses pembuatan Semen
Berikut ini adalah urutan proses pembuatan semen secara umum:
• Batu kapur/koral dipecah→ukuran < 50mm
•
Dicampur lempung, pasir dan bijih besi
•
Dibawa ke Ball Mill, dicampur air → Larutan Pekat → SLURRY
•
Diuji komposisi kesesuaian Spesifikasi
•
Pembakaran Slurry pada KILN berputar
•
Temperatur 1.500 C
…lanjutan
Hasilnya KLINKER
• Bubuk batubara halus dan udara ditiupkan pada ujung tungku dipanasi 1500 C.
•
Panas u/ menghilangkan Air dan CO2 dari Slurry.
•
Partikel partikel terbentuk didinginkan membentuk butiran abu abu gelap
disebut klinker disimpan di Storage
•
Klinker dicampur gypsum (CaSO4) → dihaluskan di Ball Mill → Bubuk halus →
Semen Portland.
•
Semen disimpan di Silo siap untuk didistribusikan.
Komposisi Kimia Pada Portland Cement
Bahan baku yang digunakan pada pembuatan PC terdiri dari
• Kapur (CaO)
• silika (SiO2)
• Alumina Al2O3) dan
• besi oksida (Fe2O3)
…lanjutan
• Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk semen
serta menyebabkan terjadinya perpecahan semen
setelah timbul ikatan
• Kekurangan kapur menghasilkan semen yang lemah
dan bila kurang sempurna pembakarannya
menyebabkan ikatan rendah.
Silika dalam kadar tinggi biasanya disertai alumina
dengan kadar rendah menghasilkan:
• semen dengan ikatan lambat
• kekuatan tinggi
• ketahanan terhadap agresi kimia.
Besi oksida memberi warna abu-abu pada semen
• Tricalcium Aluminate (C3A),
senyawa ini mengalami hidrasi sangat cepat disertai pelepasan
sejumlah panas, menyebabkan pengerasan awal, kurang
ketahanannya terhadap agresi kimia dan bertendensi sangat
besar terhadap retak oleh perubahan volume dan berfungsi
penurun temperatur pembakaran klinker
• Tetra Calcium Aluminoferrite (C4AF),
senyawa ini kurang memberikan pengaruh penting terhadap
kekutan dan sifat-sifat semen keras lainnya.
NAMA SENYAWA
KOMPOSISI OKSIDA
SINGKATAN
Tricalcium Silicate
3CaOSiO2
C3S
Dicalcium Silicate
2CaOSiO2
C2S
Tricalcium Aluminate
3CaOAl2O3
C3A
Tetracalcium Aluminoferrite
4CaOAl2O3Fe2O3
C4AF
Kehalusan penggilingan
• Kehalusan penggilingan penting dalam hubungannya
dengan kemudahan pengerasan adukan beton
• kehalusan semen dapat mengurangi bleeding, yaitu naiknya
sejumlah air kepermukaan beton.
• Laju hidrasi tergantung dari kehalusan partikel semen dan
untuk memperoleh pertumbuhan kekuatan yang cepat
diperlukan kehalusan yang tinggi.
Panas Hidrasi
Yaitu jumlah panas semen yang belum terhidrasi yang
dikeluarkan sampai terjadi hidrasi yang komplit pada
temperatur tertentu
Kenaikan suhu pada beton disebabkan oleh:
• Volume beton yang dicetak setiap satu kali operasi
• Kecepatan mencetak beton
• Keadaan suhu sekitar
• Suhu beton pada saat dicetak
Jenis-Jenis Semen (Semen Hidrolis)
1. Semen Pozzolan dengan ( portland pozzolan cement)
(volcanic ash, diperoleh pertama kali dari daerah sekitar
Pozzuoli Italia)
dibuat dari campuran :
• semen portland dengan fly ash (sisa pembakaran batu bara)
• semen portland dengan silica fume atau
• semen portland dengan serbuk bata.
Keuntungan dari PPC adalah sebagai berikut:
• Produksi murah karena menggunakan material
pozzolanic (harga murah)
• Memberikan karakteristik ketahanan terutama
dalam struktur hidrolik dan struktur kelautan
• mengurangi panas hidrasi
• PPC lebih halus dari OPC shg mengurangi retak
Contoh pemakaian PPC yaitu
• pembuatan pier jembatan,
• dermaga
Berdasarkan perbedaan komposisinya (ASTM C-150),
Semen portland dibagi menjadi lima tipe, yaitu:
1. Semen Tipe I (semen biasa/normal, Ordinary
Portland Cement/OPC),
merupakan semen portland yang digunakan dalam
penggunaan umum yang tidak memerlukan
persyaratan khusus yang disyaratkan pada jenis lain.
Contoh : gedung, jalan raya, dan jembatan.
2. Semen Tipe II (semen panas sedang),
merupakan semen portland yang dalam
penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap
sulfat atau panas hidrasi sedang.
Ketahanan terhadap sulfat cukup baik dan panas
hidrasi tidak tinggi
3. Semen Tipe III (semen cepat mengeras),
merupakan semen portland yang dalam
penggunaanya dengan laju pengerasan awal tinggi
Contoh:
• penggunaan pada jalan layang
• landasan lapangan udara.
4. Semen Tipe IV (semen panas rendah),
merupakan semen portland yang dalm penggunaanya
memerlukan ketahanan tinggi terhadap panas hidrasi
rendah
contoh pemakaian : turap penahan tanah, bendungan
besar, bangunan dengan massa besar.
Semen Tipe V (semen tahan sulfat), merupakan
semen portland yang dalam penggunaanya
memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat,
contoh pemakaian :
• bangunan didaerah pantai,
• bangunan diatas tanah berawa.
Jenis-Jenis Semen (Semen Non Hidrolis)
1. Gips:dibuat dari campuran CaSO4.2H2O, semen gips
digunakan sebagai material dekorasi interior dan plesteran
dinding.
2. Lime: dibuat dari kapur alam atau dolomit yang dibakar
sampai 950o-1100oC. Kualitas lime terjaga baik selama 3
minggu sampai dengan 6 bulan
3. Semen magnesium: Kegunaanya untuk interior saja karena
kurang baik terhadap udara lembab.
4. Semen belerang, beton yang dibuat dari semen belerang
ini tahan serangan asam, garam mudah leleh dan tidak
tahan beku.
Penyimpanan
Pemakaian air dan semen terlalu banyak dapat menyebabkan
penyusutan yang luar biasa dengan mengikatnya kecenderungan
untuk terjadinya retak-retak
Semen harus dihidarkan dari kontak terhadap air ataupun uap air.
Meskipun disimpan dalam kondisi baik, semen dalam bungkusan
(40 kg atau 50 kg) dapat kehilangan:
20 persen kekuatannya setelah disimpan 2 bulan,dan
40% setelah disimpan 6 bulan.
Penyimpanan
Pengujian Semen
1. Pengujian di lapangan (dilakukan terhadap pekerjaan kecil)
• Cek kondisi kantung semen, periksa apakah terdapat
gumpalan semen didalamnya. (menggumpal menandakan
semen sudah kerkontaminasi oleh udara)
• Semen harus berwarna abu-abu (kecuali semen putih)
• Ambil semen dalam kantung dengan tangan, semen
tersebut harus dalam kondisi halus tidak kasar seperti
pasir.
• Ambil segenggam semen dan buang ke ember yang penuh
dengan air, partikel semen tersebut harus mengapung
untuk beberapa waktu sebelum semen tersebut tenggelam.
Pengujian Semen
2. Pengujian di laboratorium:
• Fineness test, suatu cara pengujian untuk menentukan luas
spesifik dari semen yang dinyatakan sebagai jumlah luas
permukaan dalam m2/kg. Kehalusan semen menentukan
pembentukan kekuatan yang lebih cepat.
• Setting time test, setting (Pengakuan pasta semen) adalah
proses dimana pasta berubah dari kondisi basah/cair menjadi
keras.
• Strength test
Pengujian kekuatan semen ditentukan dari pengujian tekan
terhadap
• kubus mortar (campuran antara semen, pasir, dan air pada
perbandingan tertentu) ataupun
• beton (campuran antara semen, pasir, air dan kerikil pada
perbandingan tertentu)
Pengujian Semen
• Soundness test (keutuhan)
Setelah pasta semen mengalami setting, tidak boleh ada
perubahan volume yang besar.
Semen yang mengalami ekspansi seperti ini diklasifikasikan
sebagai Unsound.
Terima Kasih
Tugas
Pertanyaan 1
• Produksi semen portland bertanggung jawab atas 6% gas CO2
di dunia. Jelaskan dua sumber yang memproduksi CO2 selama
pembakaran tersebut dari klinker di kiln.
• Salah satu fase utama semen ditulis sebagai C2S dalam notasi
kimia. Tuliskan komposisi kimia dari C2S.
• Sebutkan empat senyawa utama semen portland
Pertanyaan 2
• Apa dua bahan baku dasar yang digunakan untuk pembuatan
semen portland?
• Berikan dua keuntungan dan dua kerugian memiliki semen
dengan konten C3A tinggi.