SEMEN DAN SEMEN PORTLAND

PENDAHULUAN

Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat batu, bata, batako, maupun bahan bangunan lainnya. Sedangkan kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan". Meski sempat populer di zamannya, nenek moyang semen made in Napoli ini tak berumur panjang. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100-1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.

Semen Portland ialah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai tambahan (PUBI-1982). Semen Portland merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam pembangunan fisik.

Sejarah

Dalam perkembangan peradaban manusia khususnya dalam hal bangunan, tentu kerap mendengar cerita tentang kemampuan nenek moyang merekatkan batu-batu raksasa hanya dengan mengandalkan zat putih telur, ketan atau lainnya. Alhasil, berdirilah bangunan fenomenal, seperti Candi Borobudur atau Candi Prambanan di Indonesia ataupun jembatan di Cina yang menurut legenda menggunakan ketan sebagai perekat. Ataupun menggunakan aspal alam sebagaimana peradaban di Mahenjo Daro dan Harappa di India ataupun bangunan kuno yang dijumpai di Pulau Buton

Benar atau tidak, cerita, legenda tadi menunjukkan dikenalnya fungsi semen sejak zaman dahulu. Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini awalnya merupakan hasil percampuran batu kapur dan abu vulkanis. Pertama kali ditemukan di zaman Kerajaan Romawi, tepatnya di Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia. Bubuk itu lantas dinamai pozzuolana.

Pabrik semen di Australia.

Baru pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton - insinyur asal Inggris - menemukan kembali ramuan kuno berkhasiat luar biasa ini. Dia membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

Ironisnya, bukan Smeaton yang akhirnya mematenkan proses pembuatan cikal bakal semen ini. Adalah Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, pada 1824 mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland. Dinamai begitu karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat Pulau Portland, Inggris. Hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dipajang di toko-toko bangunan.

Sebenarnya, adonan Aspdin tak beda jauh dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, batu kapur (kaya akan kalsium karbonat) dan tanah lempung yang banyak mengandung silika (sejenis mineral berbentuk pasir), aluminium oksida (alumina) serta oksida besi. Bahan-bahan itu kemudian dihaluskan dan dipanaskan pada suhu tinggi sampai terbentuk campuran baru.

Selama proses pemanasan, terbentuklah campuran padat yang mengandung zat besi. Nah, agar tak mengeras seperti batu, ramuan diberi bubuk gips dan dihaluskan hingga berbentuk partikel-partikel kecil mirip bedak.

Pengaduk semen sederhana.

Lazimnya, untuk mencapai kekuatan tertentu, semen portland berkolaborasi dengan bahan lain. Jika bertemu air (minus bahan-bahan lain), misalnya, memunculkan reaksi kimia yang sanggup mengubah ramuan jadi sekeras batu. Jika ditambah pasir, terciptalah perekat tembok nan kokoh. Namun untuk membuat pondasi bangunan, campuran tadi biasanya masih ditambah dengan bongkahan batu atau kerikil, biasa disebut concrete atau beton.

Beton bisa disebut sebagai mahakarya semen yang tiada duanya di dunia. Nama asingnya, concrete - dicomot dari gabungan prefiks bahasa Latin com,

yang artinya bersama-sama, dan crescere (tumbuh). Maksudnya kira-kira, kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Dewasa ini, nyaris tak ada gedung pencakar langit berdiri tanpa bantuan beton.

SEJARAH SEMEN PORTLAND

Nama “ Portland cemen” diusulkan oleh JosephAspidin pada tahun 1824Nama itu diusulkan karena berbentuk bubuk yang dicampur dengan air, pasir dan batu-batuan yang ada di pulau Portland Inggris. Pertama kali semen Portland diproduksi (dengan pabrik) di AS oleh David Saylordi kota Coplay, Pennsylvania pada tahun 1875.

Langkah utama proses produksi semen :

1. Penggalian/Quarrying:Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen: yang pertama adalah yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur (calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll., dan yang kedua adalah yang kaya akan silika atau material mengandung tanah liat (argillaceous materials) seperti tanah liat. Batu gamping dan tanah liat dikeruk atau diledakkan dari penggalian dan kemudian diangkut ke alat penghancur.

2. Penghancuran: Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi material yang digali.

3. Pencampuran Awal: Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.

4. Penghalusan dan Pencampuran Bahan Baku: Sebuah belt conveyor mengangkut tumpukan yang sudah dicampur pada tahap awal ke penampung, dimana perbandingan berat umpan disesuaikan dengan jenis klinker yang diproduksi. Material kemudian digiling sampai kehalusan yang diinginkan.

5. Pembakaran dan Pendinginan Klinker: Campuran bahan baku yang sudah tercampur rata diumpankan ke pre-heater, yang merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon dimana terjadi perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas dari kiln yang berlawanan arah. Kalsinasi parsial terjadi pada pre‐heater ini dan berlanjut dalam kiln, dimana bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada kiln yang bersuhu 1350-1400 °C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin klinker, dimana udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.

6. Penghalusan Akhir: Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan

aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistim tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.

PEMBUATAN SEMEN PORTLAND

Semen Portland dibuat dengan melalui beberapa langkah. Sebagai bahan dasar dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu: calcareous, argillocalcareous dan argillaceous. Secara mudahnya, kandungan semen Portland ialah :kapur, silica dan alumina. Ketiga bahan dasar tadi dicampur dan dibakar dengan suhu 1550 C dan menjadi klinker. Setelah itu kemudian dikeluarkan dan dihaluskan sampai halus seperti bubuk. Biasanya selalu ditambahkan gypsum kira-kira 2% sampai 4% sebagai bahan pengontrol waktu pengikatan. Bahan tambah lain kadang-kadang ditambahkan pula untuk membentuk semen yang cepat mengeras. Kemudian dimasukkan dalam kantong dengan berat tiap-tiap kantong 40kg.

SIFAT-SIFAT SEMEN PORTLAND

Perbedaan setiap jenis semen satu terhadap semen yang lain dapat terjadi karena perbedaan susunan kimia maupun kehalusan butir-butirnya.

a) Susunan kimiaSebagai hasil perubahan susunan kimia yang terjadi diperoleh susunan kimia yang komplek. Walaupun demkian dapat disebutkan 4 unsur yang paling penting.Keempat unsure tersebut ialah :

a. Trikalsium silikat b. Dikalsium silikat c. Trikalsium Aluminatd. Tretaklsium aluminoferit

Dua unsure yang pertama biasanya mencapai 70% sampai 80% dari semen sehingga merupakan bagian yang paling dominan dalam memberikan sifat semen. Bila semen terkena air, C₃S segera mulai berhidrasi, dan menghasilkan panas. Selain itu juga berpengaruh besar terhadap pengerasan semen, terutama sebelum mencapai umur 14 hari. Sealiknya C₂S bereaksi dengan air lebih lambat sehingga berpengaruh terhadap

pengerasan semen setelah berumur lebih dari 7 hari. Unsur C₂S ini juga membuat semen tahan terhadap serangan kimia (chemical attack)dan juga mengurangi besar susutan pengeringan.

Unsur C₃A berhidrasi secara exothermic dam bereaksi sangat cepat memberikan kekuatan sesudah 24 jam. Semen yang mengandung unsur ini lebih dari 10% akan kurang tahan terhadap serangan asam sulfat. Oleh karena itu semen tahan sulfat tidak boleh mengandung unsure C3A terlalu banyak (maksimum 5% saja). Semen tang terkena asam sulfat didalam air atau tanah disebabkan karena keluarnya C3A yang bereaksi dengan sulfat, dan mengembang sehingga terjadi retak-retak pada betonnya.

b) Hidrasi Semen

Proses hidrasi pada semen portlandsangat komplek tidak semua reaksi dapat diketahui secara rinci.Panas juga keluar selama proses berlangsung (panas hidrasi). Beberapa butir yang bersifat seperti Kristal tampak juga didalam “tobermarite”.Proses hidrasi butir-butir semen berlangsung sangat lambat. Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang dapat dipakai saat proses hidrasi berlangsung , pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses hidrasi hanya 35% dari berat semennya ,penambahan air akan mengurangi kekuatan setelah mengeras . Kelebihan air akan mengakibatkan jarak butir-butir semen lebih jauh sehingga hasilnya kurang kuat dan juga lebih (porous) berongga.

c) Kehalusan butirReaksi antara semen dan air dimulai dari permukaan butir-butir semen sehingga makin luas permukaan butir-butir semen makin cepat proses hidrasinya. Hal ini berarti bahwa butir-butir semen yang halus akan lebih kuat dan menghasilkan panas hidrasi yang lebih cepat dari pada semen dengan butiran-buitiran yang lebih besar. Secara umum semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat pula mengurangi “bleeding” akan tetapi menambah kecenderungan beton untuk menyusut lebih banyak dan retak susut juga bertambah mudah. Menurut peraturan paling sedikit 78% berat semen harus dapat lewat ayakan nomor 200 (lubang l/200inci).