Laporan Pkl Bab 3_um

Laporan Praktek Kerja Lapangan tanggal 02 sd. 30 Juni 2014Di PT SEMEN INDONESIA (PERSERO) Tbk.

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Sejarah dan Pengertian Semen

3.1.1 Sejarah Semen

Pada awalnya semen dikenal di Mesir pada tahun 500 SM pada pembuatan

piramida yaitu sebagai pengisi ruang kosong di antara celah-celah tumpukan batu.

Semen yang dibuat oleh bangsa Mesir merupakan kalsinasi gypsum yang tidak

murni, kalsinasi batu kapur mulai digunakan pada zaman Romawi. Kemudian

bangsa Yunani membuat semen dengan cara mengambil tanah vulkanik (vulcanic

tuff) yang berasal dari pulau Santorius yang kemudian dikenal dengan santoris

cement. Bangsa romawi menggunakan semen yang diambil dari material vulkanik

di pegunungan Vesuvius di lembah Napples yang kemudian dikenal dengan nama

Pozzulona cement yang diambil dari sebuah nama kota di Italia yaitu Pozzulona.

Penemuan bangsa Yunani dan Romawi ini mengalami perkembangan lebih

lanjut mengenai komposisi bahan dan cara pencampurannya sehingga diperoleh

mortar yang lebih baik. Pada abad pertengahan, kualitas mortar mengalami

penurunan. Hal ini disebabkan oleh pembakaran limestone yang kurang sempurna

dengan tidak adanya tanah vulkanik.

Pada tahun 1756 John Smeaton seorang sarjana Inggris ditugaskan untuk

mendirikan sebuah mercusuar baru di atas eddystone rock. Smeaton dihadapkan

pada pekerjaan untuk menentukan bahan bangunan terbaik yang mampu bekerja di

bawah kondisi yang ekstrim. Smeaton menemukan bahwa mortar yang biasanya

digunakan untuk membangun tembok tahan air terdiri dari kapur (CaO) yang

dicampur dengan tarras belanda (bahan bangunan alami yang ditemukan di

andernach, rine, Holland). Campuran ini berbentuk pasta dengan kandungan air

Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Negeri Malang -29-

-14--28-


sedikit mungkin. Smeaton berusaha untuk menemukan efek penggunaan kapur

yang berbeda pada sifat semen.

Eksperimen smeaton tentang semen hidrolik sangat penting bagi

pemahaman mengenai sifat semen. Penemuan semen hidrolik yang dibuat dengan

proses kalsinasi batu kapur tejadi pada tahun 1796. Semen ini menunjukkan waktu

set yang sangat cepat dan sangat berguna untuk bangunan yang banyak mengalami

kontak dengan air. Penggunaan semen tersebut terus tumbuh sampai sekitas tahun

1850, yaitu ketika semen Portland menjadi bahan alternatif bagi praktisi bangunan

(A.K Projosantoso, 2010:14).

Pada tahun 1818, perintisan semen Portland modern dilakukan oleh LJ

Vicat. Vicat menemukan bahwa sifat hidrolis akan bertambah baik jika

ditambahkan juga silika atau tanah liat yang mengandung alumina dan silika.

Akhirnya Vicat membuat kapur hidrolis dengan cara pencampuran tanah liat (clay)

dengan batu kapur (limestone) pada perbandingan tertentu kemudian campuran itu

dibakar (dikenal dengan Artifical lime twice kilned).

Big Bryan (Inggris, 1780), James Parker (1797) yang meneliti Roman

Cement yang berasal dari batu kapur dan batu silika LJ Vicat (Perancis, 1824),

serta David O. Saylor (Amerika Serikat, 1850). Pada tahun 1822, James Frost

mendapatkan semen dengan cara melakukan kalsinasi ringan yang sama dengan LJ

Vicat.

Joseph Aspdin memperoleh hak paten pertamanya pada tanggal 21 Oktober

1824. Dalam diskripsi temuannya, aspdin menggunakan batu kapur yang

dihaluskan dan dikalsinasi kemudian dicampur tanah liat dan air dengan sempurna.

Selanjutnya campuran dikalsinasi kembali dalam tungku sampai bebas dari asam

karbonat. Produk yang dihasilkan kemudian digiling halus menjadi bubuk halus

yang kemudian dikenal dengan nama “ Portland Cement ”.

Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Negeri Malang

-14--14--14-

-30-


Pada waktu yang sama, Ishak Charles Johnson mengamati bahwa dengan

membakar campuran tanah liat-kapur dalam tungku menghasilkan semen yang

lebih baik daripada produk yang dibuat oleh Aspdin. Namun, untuk mendapatkan

semen dengan karakteristik yang baik, Johnson mengalami kesulitan dalam

menentukan proporsi tanah liat dan kapur. Pada tahun 1851, Johnson mengambil

alih karya aspdin yang ditinggalkan. Johnson menemukan bahwa suhu pembakaran

yang lebih tinggi dari suhu yang digunakan Aspdin menghasilkan semen yang

lebih baik lagi.

Nama Portland semen berasal dari warna produk yang menyerupai batu

Portland. Karena permintaan semen Portland meningkat, standart kualitas menjadi

semakin diharapkan. Collect-Descotils (1813) membuktikan bahwa pembakaran

tanah liat menghasilkan silika dalam bentuk larutan padat. Collect-Descotils

menyimpulkan bahwa silika dari tanah liat merupakan bahan penting dalam proses

pengerasan semen. Disisi lain, Fremy (1865), yang gagal dalam upayanya untuk

mempreparasi kalsium silikat dengan sifat hidrolik, berhasil memperoleh kalsium

alumina sintesis hidrolik. Winkler pada tahun 1856 menyatakan bahwa senyawa

silikat diperoleh dari pembakaran kuarsa dan hidrasi senyawa silikat tersebut

menghasilkan kapur tohor [Ca(OH)2] dan silikat hidrat adalah sebuah terobosan

yang sangat penting. J.N Fuchs (1883) menyatakan bahwa kuarsa dan senyawa

silika kristalin lainnya menunjukkan sifat tidak aktif secara kimiawi, sedangkan

bentuk hidrat dan amorfnya mempunyai sifat seperti pozzoland. Hal ini menandai

kemajuan lebih lanjut dalam pemahaman tentang kimia semen.

3.1.2 Pengertian Semen

Semen berasal dari bahasa latin “caementum” yang berarti bahan perekat

yang mampu mempersatukan atau mengikat bahan padat menjadi satu kesatuan

yang kokoh dan mempunyai fungsi sebagai bahan perekat antara dua atau lebih

bahan sehingga menjadi satu bagian yang kompak. Semen merupakan senyawa


-18-

-31-


atau zat pengikat hidrolis yang terdiri dari senyawa C-S-H (Calcium Silika Hidrat)

yang apabila bereaksi dengan air akan dapat mengikat bahan bahan padat lainnya,

membentuk satu kesatuan massa yang kompak, padat dan keras (Julian Bagus

Hariawan: 2000)

Menurut Parke, I N. semen adalah bahan perekat yang dapat merekat

beberapa benda padat lainnya menjadi satu kesatuan yang utuh dan keras. Secara

khusus semen merupakan bahan bagunan yang digunakan untuk keperluan

bangunan misalnya untuk merekat batuan, bata merah dan pasir menjadi beton.

Semen portland merupakan suatu bahan konstruksi yang paling banyak

dipakai serta merupakan jenis semen hidrolik yang terpenting. Penggunaannya

antara lain meliputi beton, adukan, plesteran, bahan penambal, adukan encer

(grout) dan sebagainya. Apabila semen portland dicampur dengan pasir atau kapur,

dihasilkan adukan yang dipakai untuk pasangan bata atau batu, atau sebagai bahan

plesteran untuk permukaan tembok sebelah luar maupun sebelah dalam. Sedangkan

jika semen portland dicampurkan dengan agregat kasar (batu pecah atau kerikil)

dan agregat halus (pasir) kemudian dibubuhi air, maka terdapat beton. Sesuai

dengan ASTM C150, semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang

dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik,

yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan

tambahan yang digiling bersama dengan bahan utamanya. Selain itu, ada beberapa

definisi tentang semen portland, antara lain.

A. Bahan yang mempunyai sifat ”Adhesive ” dan ”Cohesive“ digunakan

sebagai bahan pengikat (Bonding Material) yang dipakai bersama-sama

agregate (kasar dan halus).

B. Semen adalah ”hydraulic binder“ (perekat Hidraulisis) yang berarti

bahwa senyawa-senyawa yang terkandung didalam semen tersebut dapat

bereaksi dengan air dan membentuk zat baru.


-32-


C. Semen portland adalah semen hidrolisis yang dihasilkan dengan cara

menggiling terak/klinker yang mengandung senyawa kalsium Silikat yang

bersifat hidrolisis ditambah dengan bahan tambahan gypsum yang

berfungsi sebagai pengatur pengikatan (memperlambat pengikatan).

D. Semen adalah suatu campuran bahan-bahan kimia yang mempunyai

sifat hidrolisis, bila dicampur dengan air akan berubah menjadi bahan yang

mempunyai sifat perekat.

Dari beberapa defenisi di atas pada dasarnya semen mempunyai pengertian yang

sama yaitu,

”Semen adalah suatu bahan yang bersifat hidolisis (dapat mengeras dalam

air) digunakan sebagai bahan perekat/ pengikat (Bonding Material) yang

ditambahkan gypsum sebagai material yang berfungsi mengatur waktu

pengikatan semen.”

3.2 Komposisi Kimia Semen

Bahan kimia utama penyusun semen adalah kalsium silikat (xCaO.SiO2),

kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) dan bahan tambahan lain (mineral dalam

komponen) yang berperan sebagai cement filler, dimana mineral kalsium silikat

(xCaO.SiO2) bersifat sangat hidrolis. Dalam industri semen, mineral-mineral

penyusun semen diistilahkan sebagai C3S, C2S, C3A dan C4AF yang mempunyai

arti sebagai berikut.

C3S = 3CaO.SiO2

C2S = 2CaO.SiO2

C3A = 3CaO.Al2O3

C4AF = 4CaO.Al2O3.Fe2O3

Hal inilah yang membuat industri semen berbeda dengan industri kimia pada

umumnya, dimana pada industri kimia lain C dipakai untuk Carbon, S untuk


-33-


Sulfur, dan F untuk Fluoro, sedangkan pada industri semen dipakai hanya untuk

kemudahan dalam pelafalan. Setiap mineral penyusun semen memiliki peran dan

fungsi masing-masing terhadap sifat semen (tabel 3,1).

Tabel 3.1 Fungsi Mineral Penyusun Semen

Mineral Rumus Empiris Fungsi

C3S = Alite 3CaO.SiO2 Kuat tekan awal

C2S = Belite 2CaO.SiO2 Kuat tekan akhir

C3A = Aluminate 3CaO.Al2O3 Kuat Tekan sangat awal. Panas

yang lebih rendah dari hidrasi.

Merusak ketahanan terhadap

gangguan sulfat.

C4AF = Ferrite 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Efek pada warna

Tentu saja presentase untuk tiap material tersebut berbeda tergantung dari jenis

semen yang diproduksi dan konsidi operasi tiap pabrik semen yang berbeda-beda,

tetapi secara umum range persentase untuk tiap material diberikan dalam tabel 3.2.

Tabel 3.2 Presentase Material Penyusun Semen

Mineral Rumus Empiris Notasi Persentase (% massa)

Trikalsium silikat 3CaO.SiO2 C3S 50-70

Dikalsium silikat 2CaO.SiO2 C2S 15-30

Trikalsium Aluminat 3CaO.Al2O3 C3A 5-10

Tetrakalsium

Aluminoferit

4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 5-15

Kalsium Sulfat

Dihydrat

CaSO4.xH2O CSH2



3.3 Tahapan Pembuatan Semen

Berikut adalah proses pembuatan semen indonesia

3.3.1 Proses Penyiapan Bahan Baku

Bahan baku semen terdiri dari empat komponen yaitu 80% batu kapur,

15% tanah liat, 4% pasir silika dan 1% pasir besi. Sebagai sumber utama

bahan baku semen tersebut, yang terdiri dari batu kapur dan tanah liat yang

berasal dari tambang di sekitar pabrik.

Proses Alur Material di Limestone dan Clay Crushing

Limestone dibawa dari quarry oleh Dump truck dan diumpankan ke dalam

Hopper Crusher yang kapasitasnya 75 MT. Di dalam Crusher, limestone

akan mengalami size reduction. Di mana limestone yang berupa bongkahan-


-35--20-

-34-


bongkahan besar dengan ukuran 1200 x 1200 mm, akan dihancurkan menjadi

produk crusher yang berukuran 80 cm, sedangkan sisanya berupa material

halus, 90 mm akan jatuh lewat Wobber Feeder. Produk dan kedua Crusher

yang jatuh ke Belt Conveyor akan bercampur dalam Belt Conveyor, dan

dimasukkan ke dalam Surge Bin yang kemudian dikeluarkan melalui Apron

Feeder turun ke Belt Conveyor, dan ditimbang oleh Belt Scale Schenk

Weighing System. Clay dibawa dari quarry oleh Dump Truck diumpankan ke

dalam Clay Hopper dan dipotong-potong oleh Clay Crusher.Produk Clay

ditimbang di Belt Conveyor oleh Belt Scale.

Produk Limestone Crusher dicampur dengan produk Clay Crusher yang

telah tertimbang Belt Scale, dibawa ke LimestoneClay Mix Storage melaui

Belt Conveyor. Campuran Limestone dan Clay dari Belt Conveyor masuk ke

dalam Roller Press dan turun ke belt Conveyor dan Tripper untuk disimpan

di dalam Limestone Mix Storage yang kapasitasnya 100.000 MT.



Blending bed reclaining dengan bucket

Limestone dan Clay produk dari Crusher dibawa Belt Conveyor untuk

disimpan di dalam Limestone/Clay Mix Storage. Luas bangunan dari

Storage adalah 48,8 x 354 m, yang kapasitasnya 100.000 MT, dibagi

menjadi dua Stock Pile yang masing-masing 50.000 MT. Produk Limestone

Crusher yang telah tertimbang dapat dibawa ke Limestone Conical Pile

Storage yang berkapasitas 7.200 MT, yang berupa High Grade Limestone

berfungsi sebagai Limestone koreksi.

Pada awalnya Limestone dan Clay Crusher diatur untuk menghasilkan

campuran antara Limestone dan Clay dengan perbandingan

4:1.Perbandingan ini disesuaikan dengan standar yang telah ditentukan

untuk memperolah campuran yang sesuai dengan standar umpan Kiln.

3.3.2 Proses Penggilingan Bahan Baku (Blending)

Setelah selesai tahap penyiapan bahan baku kemudian masuk pada tahap

penggilingan bahan baku. Prosesnya meliputi:

Proses Alur Raw Mill

Limestone/clay mix, pasir silika dan pasir besi keluar dari masing-

masing Bin sebelum masuk ke dalam Belt Conveyor ditimbang dahulu oleh

Mix WeighFeeder, Silika WeighFeeder, Iron Sand WeighFeeder sesuai

dengan proporsi komposisi standar umpan Kiln yang disyaratkan.

Kebutuhan High Grade Limestone sebagai material koreksi juga ditimbang

dengan WeighFeeder. Keempat material tersebut selanjutnya diumpankan

ke Roller Mill melalui Belt Conveyor dan Tripler Gate.

Kebutuhan udara panas pada Raw Mill System untuk pengeringan

selama penggilingan Raw Material, digunakan sisa udara panas dari

Preheater dan Clinker Cooler. Selain itu, Raw Mill System dilengkapi pula

dengan Air Heater, bila panas dari Preheater dan Clinker Cooler tidak


-37-

-36-


mencukupi atau bila kondisi Kiln tidak jalan. Produk yang keluar dari Roller

Mill adalah dengan kehalusan 90% lolos ayakan 90 micron dan kadar air

kurang dari 1%.

Produk Raw Mill kemudian dibawa oleh aliran udara panas ke dalam

Cyclones akibat tarikan Mill Fan, dimana 93% dari material akan

terpisahkan dari aliran udara. Gas yang keluar dari Cyclone lewat melalui

kedua Mill Fan, kemudian dilepaskan ke Stack melalui Electrostatic

Precipitator (EP). Sisa produk yang masih ada di dalam gas panas tersebut

diambil oleh EP, sedangkan gas yang telah bersih terus EP Fan dan dibuang

ke udara bebas lewat Stack. Kedua produk dari Cyclone dan EP dibawa oleh

Air Slide, Screw Conveyor, dan Bucket Elevator ke Blending Silo. Produk

dari Roller Mill sebelum disimpan ke dalam Blending Silo diambil dulu

samplenya melalui alat Sample, yang terdapat pada Air Slide dan dibawa ke

Laboratorium untuk dianalisa oleh Sample Transport.

Bila Roller Mill tidak beroperasi, gas panas dari Preheater dan

Clinker Cooler dikeluarkan lewat Conditioning Tower. Untuk menurunkan

temperatur gas panas tersebut, maka Conditioning Tower dilengkapi dengan

Spray Water. Normal temperatur gas panas yang masuk ke Electrostatic

Precipitator pada kondisi Mill jalan 90OC dan Raw Mill Down 150OC,

sedangkan batas minimal dan maksimal temperatur gas masuk Electrostatic

Precipitator adalah 85OC dan 350OC. Selama Raw Mill Down, debu dari

Conditioning Tower dan Electrostatic Precipitator di transport ke Blending

Silo.

3.3.3 Proses Pembakaran

Material yang keluar dari Silo merupakan umpan Kiln, dikirim ke Kiln

Feed Bin yang letaknya di bawah Silo. Kapasitas masing-masing Kiln Feed

Bin minimal sesuai dengan kebutuhan Kiln selama 12 menit atau sebesar


-38-


83,4 ton. Material yang keluar dari kedua Silo menuju masing-masing Kiln

Feed Bin melalui Air Slide dan masuk ke dalam Junction Box.

Dari Feed Bin umpan Kiln dibawa melalui Air Slide menuju Bucket

Elevator. Dari Bucket, material dibawa oleh Air Slide lagi, umpan Kiln

dibagi dua menuju ILC dan SLC oleh Splitter Gate. Material yang masuk ke

ILC sebelumnya ditimbang oleh Flow Meter. Pada Kiln Feeding System ini

dilengkapi dengan sarana untuk recycle umpan Kiln selama Kiln dalam

periode Heating-up, yang bertujuan untuk mempersiapkan umpan Kiln

sebelum Feeding. Umpan Kiln dapat direcycle melalui salah satu Bucket

Elevator menuju Blending Silo lewat Air Slide. Bucket Elevator dapat pula

digunakan untuk mentransfer Dust dari EP Mill menuju Silo sewaktu Roller

Mill Down.

3.3.4 Proses Penggilingan Akhir (Finish Mill)

Clinker, Trass dan Gypsum keluar dari masing-masing bin ditimbang

dengan Weighfeeder, kemudian dibawa ke Surge Bin oleh Belt Conveyor

dan Bucket Elevator. Proporsi dari clinker dan gypsum bila tanpa trass

adalah sebagai berikut:

Rate dari clinker : 204 T/jam

Rate dari gypsum : 10,7 T/jam

Material dari Surge Bin diumpankan ke Roll Crusher untuk

dihancurkan kemudian dibawa Belt Conveyor dan diumpankan ke Finish

Mill. Material yang dihancurkan disirkulasi dengan Belt Conveyor,

dicampur dengan umpan baru dari Bucket Elevator kemudian masuk ke

dalam Surge Bin. Apabila Roller Crusher rusak, material dari Belt Conveyor

bisa diumpankan langsung ke Finish Mill dengan membuka Two Way Gate

Belt Conveyor dilengkapi dengan Magnetic Separator dan Metal

Detector untuk mengambil material asing atau metal yang ikut terbawa.



Pada Surge Bin dilengkapi dengan alat penimbang Load Cell dan kapasitas

bin 40 MT. Material yang berupa campuran clinker dan gypsum untuk

hydrailic Roller Crusher dengan rate 506 T/jam, yang diumpankan ke

dalam Finish Mill sebanyak 52215 T/jam, sedangkan sisanya yang 219

T/jam disirkulasi ke Surge Bin. Produk dari Finish Mill dikirim ke O-Sepa

Separator melalui Air Slide, dan Bucket Elevator untuk dipisahkan antara

partikal yang halus dan kasar. Partikel yang kasar keluar dari bottom O-

Sepa Separator dibawa oleh Air Slide, diumpankan kembali ke dalam

Finish Mill untuk digiling ulang bersama-sama umpan baru. Material yang

halus dibawa oleh aliran udara ke dalam Cyclone dan Fuller Plenium Dust

Collector, disini partikel yang halus dipisahkan dari udaranya. Produk dari

Cyclone dicampur dengan produk dari Dust Collector yang merupakan

semen diumpankan ke Air Slide. Dari Air Slide diumpankan ke dalam

Bucket Elevator kemudian ke dalam Cement Silo. Pengisian ke masing-

masing ke Cement Silo dapat diatur melalui Diverter Valve.

Material di dalam Finish Mill dapat mengalir, akibat adanya tarikan

Dust Collector Fan. Untuk memperoleh kehalusan produk semen dapat

dilakukan dengan mengatur speed dari separator dan mengatur volume

udara di dalam separator melalui Separator Fan.

Temperatur produk semen yang keluar Finish Mill dapat dikontrol

melalui Mill Fanting System dan untuk yang berada di dalam Finish Mill

bisa dilakukan melalui Water Spraying System. Mill Fan System dan Water

Spray System mengontrol temperatur produk yang keluar Mill agar dijaga

tidak boleh lebih dari 107oC. Selanjutnya pendingin dilakukan selama

pemisahan di dalam O-Sepa Separator sehingga temperatur produk akhir

semen tipe-1 berkurang menjadi 96oC. Untuk Finish Mill Grinding System

prosesnya sama dengan Finish Grinding.



3.3.5 Tahap Pengemasan

Tahap pengemasan semen dimulai dari silo penyimpanan semen, yaitu

1, 2, 3, dan 4 dimana masing-masing silo ini berkapasitas 18.000 ton. Alur

proses semen dari keempat silo ini dibagi menjadi dua jalur, yaitu jalur

pertama untuk material yang keluar dari silo 1 & 2, jalur kedua untuk

material yang kedua. Dari silo 3 & 4, material yang keluar dari silo-silo ini

diatur oleh pengendali aliran pada masing-masing silo.

Dari silo material di hembuskan udara untuk dibawa dengan air slide

menuju dari dua bucket elevator berkapasitas 500 ton/jam. Dari bucket

elevator di lewatkan pengayak getar untuk memisahkan semen dengan

material asing. Setelah siayak, semen dibawa ke bin pusat yang berjumlah

dua buah dan proses akan dilakukan ke dua bin akan dilakukan bergantian.

Aliran semen setelah melewati bin pusat akan terbagi menjadi dua, yaitu

aliran untuk semen curah (semen yang langsung dimasukkan ke dalam

mobil, biasanya umtuk proyek besar) dan semen yang akan dijual dalam

bentuk kantong.

Aliran semen curah dilanjutkan ke air slide 1 dan 2 kemudian ke bin

semen curah, kemudian ke truk khusus yang akan membawa semen kepada

konsumen. Sedangkan aliran semen kantong setelah melewati bin pusat,

semen akan dibawa dengan air slide untuk diteruskan ke rotary feeder dan

akhirnya ke rato packer. Pada alat ini terdapat spot tube yaitu semacam

suntikan untuk memasukkan semen ke dalam kantong. Pemasukan semen

ke dalam kantong ini telah diatur dengan rentang berat 49,75 kg atau

dengan 50,75 kg. Jika berat semen kurang dari 49,25 maka semen yang

sudah dalam kantong tersebut terpantau dengan penimbang dan semen

tersebut akan dikeluarkan melalui bagian reject. Semen yang tidak lolos ini

akan dibawa ke ayak, kemudian dibawa ke screw conveyor untuk


-25-

-41-


dikembalikan ke bucket elevator. Semen yang lolos uji akan dibawa ke belt

conveyor, kemudian ke truk dan siap di distribusi kepada konsumen.

3.4 Sifat- Sifat Semen

Beberapa sifat semen yang utama adalah sebagai berikut.

a) Sifat Hidrasi Semen

Hidrasi semen adalah reaksi yang tejadi antara komponen-komponen atau

senyawa-senyawa semen dengan air menghasilkan senyawa hidrat. Bila

semen bersentuhan dengan air, maka proses hidrasi berlangsung dalam arah

keluar dan arah ke dalam, maksudnya hasil hidrasi mengendap di bagian luar

dan inti semen yang belum terhidrasi dibagian dalam secara bertahap akan

terhidrasi, sehingga volume mengecil. Reaksi semen tersebut akan

menghasilkan panas yang akhirnya akan mempengaruhi kualitas (mutu)

beton. Mekanisme hidrasi silikate (C3S dan C2S)

2(3CaO.SiO2) + 6 H2O --> 3CaO.SiO2.3 H2O + 3Ca(OH)2

2(2CaO.SiO2) + 4 H2O --> 3CaO.SiO2.3 H2O + Ca(OH)2

Mekanisme hidrasi Aluminat (C3A)

Adanya gipsum di dalam semen menyebabkan reaksi calsium aluminat

menghasilkan calsium sulfo aluminat hidrat.

3CaO.Al2O3 + CaSO4.2H2O + 10 H2O-->3CaO.Al2O3.CaSO4 + 12 H2O(gypsum)

CaO.Al2O3 + Ca(OH)2 + 12 H2O--> 3CaO.Al2O3.Ca(OH)2.12 H2O

Mekanisme hidrasi tetracalsium aluminoferrit (C4AF)

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 2Ca(OH)2 + 10H2O --> 64CaO.Al2O3.Fe2O3.12

H2O(tetracalsium aluminoferrat)

b) Pengikatan Semu (False Set)

Pengikatan semu semen adalah kecepatan kekuatan semen. Sifat ini perlu

diketahui agar kita tahu berapa lama semen itu kaku agar dalam waktu

pengerjaan semen itu cepat kaku (mengeras). Pengikatan semu diukur dengan


-42-


alat "Vicat" atau "Gillmore". Pengikatan semu untuk prosentase penetrasi akhir

minimum pada semua jenis semen adalah 50%.

c) Pengikatan dan Pengerasan ( Setting Time dan Hardening )

Mekanisme terjadinya setting dan hardening yaitu ketika terjadi

pencampuran dengan air, maka akan terjadi air dengan C3A membentuk

3CaO.Al2O3. 3H2O yang bersifat kaku dan berbentuk gel. Maka untuk mengatur

pengikatan perlu ditambahkan gypsum dan bereaksi dengan 3CaO.Al2O3.

3H2O, membentuk lapisan etteringete yang akan membungkus permukaan

senyawa tersebut. Namun karena ada peristiwa osmosis lapisan etteringete akan

pecah dan reaksi hidarsi C3A akan terjadi lagi, namun akan segera terbentuk

lapisan etteringete kembali yang akan membungkus 3CaO.Al2O3. 3H2O

kembali sampai gypsum habis. Proses ini akhirnya menghasilkan perpanjangan

setting time. Peristiwa diatas mengakibatkan reaksi hidarsi tertahan, periode ini

disebut Dormant Periode yang terjadi selama 1-2 jam, dan selama itu pasta

masih dalam keadaan plastis dan mudah dibentuk, periode ini berakhir dengan

pecahnya coating dan reaksi hidrasi terjadi kembali dan initial set mulai terjadi.

Selama periode ini beberapa jam, reaksi dari 3CaO.SiO2 terjadi dan

menghasilkan C–S–H(3CaO.SiO2) semen dan akan mengisi rongga dan

membentuk titik-titik kontak yang menghasilkan kekakuan. Pada tahap

berikutnya terjadi pengikatan konsentrasi C–S–H yang akan menghalangi

mobilitas partikel – partikel semen yang akhirnya pasta menjadi kaku dan final

setting tercapai, lalu proses pengerasan mulai terjadi. (Julian Bagus Hariawan:

2000)

Pada pencampuran adonan semen dengan air akan menimbulkan

terjadinya gejala kekakuan semen yang biasa dinyatakan dengan waktu

pengikatan (setting time) yaitu mulai terjadinya adonan sampai semen mulai

kaku. Ada dua jenis setting time yaitu:


-43-


1) Initial Setting Time (waktu pengikatan awal) yaitu waktu pengikatan mulai

adonan terjadi sampai mulai terjadi kekakuan tertentu dimana adonan sudah

mulai tidak workable atau sifat keplastisitasannya mulai hilang.

2) Final Setting Time (waktu pengikatan akhir) yaitu waktu mulai adonan

terjadi sampai kekakuan penuh atau waktu antara terbentuknya pasta semen

hingga semen mengeras.

Pada semen Portland biasa, waktu ikatan awal tidak boleh kurang dari 60

menit, dan waktu ikatan akhir tidak boleh lebih dari 480 menit (8 jam). Waktu

ikatan awal sangat penting pada kontrol pekerjaan beton. Untuk kasus-kasus

tertentu, diperlukan initial setting time lebih dan 2.0 jam agar waktu terjadinya

ikatan awal lebih panjang. Waktu yang panjang ini diperlukan untuk

transportasi (hauling), penuangan (dumping/pouring), pemadatan (vibrating)

dan penyelesaiannya (finishing). Proses ikatan ini disertai perubahan temperatur

yang dimulai terjadi sejak ikatan awal dan mencapai puncaknya pada waktu

berakhirnya ikatan akhir. Waktu ikatan akan memendek karena naiknya

temperatur sebesar 30oC atau lebih. Waktu ikatan ini sangat dipengaruhi oleh

jumlah air yang dipakai dan oleh lingkungan sekitamya.

Hardening yaitu semen mulai mengeras dan memberikan kekuatan. Jadi

setting dan hardening merupakan suatu rangkaian proses sejak terjadinya

adonan semen sampai semen tersebut mengeras dan memberikan kekuatan.

d) Kekuatan Tekan

Kekuatan tekan adalah sifat kemampuan menahan atau memikul suatu

beban tekan. Kekuatan tekan yang di ukur adalah kekuatan tekan pasta, mortar

dan beton terhadap beban yang dberikan. Kuat tekan dipengaruhi oleh

komposisi mineral utama. C3S memberikan kontribusi yang besar pada

perkembangan kuat tekan awal, C2S mempengaruhi kuat tekan akhir,

sedangkan C3A mempengaruhi kecepatan pengeringan pasta semen.


-44-


Kekuatan tekan semen diuji dengan cara membuat mortar yang kemudian

ditekan sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir

silika dengan perbandingan tertentu, kemudian dibentuk menjadi kubus-kubus

berukuran 5x5x5 cm. Setelah berumur 3, 7, 14 dan 28 hari dan mengalami

perawatan dengan perendaman, benda uji tersebut diuji kekuatan tekannya.

e) Penyusutan (Skrinkage)

Merupakan penyusutan volume beton karena adanya penguapan air yang

ada dalam adonan semen tersebut. Semen yang baik adalah jika memiliki

penyusutan sekecil mungkin. Penyusutan dipengaruhi oleh komposisi semen,

jumlah pencampuran air, concerate mix, dan curing condition (suhu, aliran

dingin, bumsendity)

f) Panas Hidrasi

Reaksi hidrasi komponen semen dengan air adalah eksotermis dan panas

yang dilepaskan persatuan berat disebut dengan panas hidrasi. Panas hidrasi

yaitu panas yang dihasilkan selama semen mengalami reaksi hidrasi. Reaksi

hidrasi atau reaksi hidrolisis sendiri adalah reaksi yang terjadi ketika mineral-

mineral yang terkandung didalam temperatur, jumlah air yang digunakan dan

bahan-bahan lain yang ditambahkan. Hasil reaksi hidrasi, tobermorite gel

merupakan jumlah yang terbesar, sekitar 50% Dari jumlah senyawa yang

dihasilkan. Reaksi tersebut dapat dikemukakan secara sederhana, sebagai

berikut :

2(CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

3CaO.Al2 O3 + 6H2O → 3CaO.Al2 O3.6H2O (Kalsium aluminat hidrat)

3CaO.Al2 O3 +6H2O+3CaSO4.2H2O→3CaO.Al2 O3.3CaSO432H2O (

Trikalsium sulfoaluminat)


-45-


4CaO. Al2O3 .Fe2 O3 + XH2O → 3CaO. Al2O3 6H2O + 3CaO. Fe2 O3 6H2O

(Kalsium Aluminoferrite hidrat)

Untuk semen yang lebih banyak mengandung C3S dan C3A akan bersifat

mempunyai panas hidrasi yang lebih tinggi. (Julian Bagus Hariawan: 2000)

g) Kehalusan Butir

Reaksi antara semen dan air dimulai dari permukaan butir-butir semen,

sehingga makin luas permukaan butir-butir semen (dari berat semen yang

sama) makin cepat proses hidrasinya. Jika permukaan penampang semen lebih

besar, semen akan memperbesar bidang kontak dengan air. Hal ini berarti

kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi semen, semakin halus

butiran semen maka proses hidrasi akan semakin cepat, sehingga kekuatan

awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. Waktu pengikatan (setting

time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar.

Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding

atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton untuk

menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut. Menurut

ASTM, butir semen yang lewat ayakan No.200 harus lebih dari 78%. Untuk

mengukur kehalusan butir semen digunakan "Turbidimeter" dari Wagner atau

"Air Permeability" dari Blaine.

h) Kepadatan (density)

Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3.15 Mg/m3. Pada

kenyataannya,berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3.05 Mg/m3

sampai 3.25 Mg/m3. Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi campuran

semen dalam campuran. Pengujian berat jenis dapat dilakukan menggunakan

Le Cliatelier Flask menurut standar ASTM C-188.

i) Konsistensi


-46-


Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat

pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton

mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara semen dan air

serta aspek-aspek bahan semen seperti kehalusan dan kecepatan hidrasi.

Konsistensi mortar bergantung pada konsistensi semen dan agregate

pencampurya.

j) Perubahan Volume (Kekelan)

Kekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang

menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan

kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. Ketidak

kekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya jumlah kapur bebas yang

pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat dalam campuran

tersebut. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian menimbulkan gaya-gaya

expansi. Alat uji untuk menentukan nilai kekalan semen portland adalah

"Autoclave Expansion of Portland Cement" cara ASTM C-151, atau cara

Inggris, BS, "Expansion by Le Chatellier".

Sifat-sifat semen portland sangat dipengaruhi oleh susunan ikatan oksida-

oksida serta bahan-bahan pengotor lainnya. Semen yang digunakan untuk

membangun suatu struktur hams mempunyai kualitas tertentu agar dapat

berfungsi secara efektif. Pemeriksaan secara berkala perlu dilakukan, baik pada

saat pemrosesan, saat menjadi bubuk semen maupun setelah menjadi pasta

semen. Standar yang paling umum dianut di dunia adalah Standar ASTM,

"American Society for Testing and Material" C-150 dan British Standar (BS-

12). Di Indonesia, digunakan Standar Industri Indonesia, (SII-0013-81) yang

mengadopsi ASTM C-150-80. SU (kini diperbarui menjadi SNI)

k) Ketahanan (Durabbility)


-47-


Yaitu ketahanan beton terhadap pengaruh yang merusak oleh kondisi

sekitarnya sehingga tidak menimbulkan penurunan kekuatan tekan. Beton atau

mortar dari semen Portland dapat mengalami kerusakan oleh pengaruh asam

dari sekitarnya, yang umumnya serangan asam tersebut yaitu dengan merubah

kontruksi-kontruksi yang tidak larut dalam air. Misalnya, HCl merubah C4AF

menjadi FeCl2 Serangan asam tersebut terjadi karena CO2 bereaksi dengan

Ca(OH)2 dari semen yang terhidrasi membentuk kalsium karbonat yang tidak

larut dalam air. Pembentukan kalsium karbonat, sebenarnya tidak menimbulkan

kerusakan pada beton tetapi proses berikutnya yaitu CO2 dalam air akan

bereaksi dengan kalsium karbonat yang larut dalam air.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2

Berbagai macam sulfat umumnya dapat menyerang beton ataupun mortar.

Sulfat bereaksi dengan Ca(OH)2 dan kalsium aluminat hidrat dan reaksi yang

terjadi dapat menghasilkan pengembangan volume sehingga akan terjadi

keretakan pada beton. Reaksi yang terjadi :

2(CaO.SiO2) + 6 H2O → 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH)2

2(CaO.SiO2) + 4 H2O → 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH)2

Ca(OH)2 + MgSO4 + 2 H2O → Ca SO4. 2H2O + Mg(OH)2

3CaO.Al2 O3.6H2 O + 3(Ca SO4. 2H2O) + 2H2O → 3CaO.Al2 O3.3Ca SO4. 2H2O

(Julian Bagus Hariawan: 2000)

3.5 Jenis - Jenis Semen

3.5.1 Berdasarkan Kebutuhan Pemakaian

1) Ordinary Portland Cemen (OPC)


-48-


Ordinary Portland Cement (OPC) adalah semen Portland yang banyak dipakai

untuk semua macam konstruksi. Semen portland dipergunakan dalam semua

jenis beton struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan

sebagainya. Selain itu dapat digunakan dalam segala macam adukan seperti

fundasi, telapak, dam, tembok penahan, perkerasan jalan dan sebagainya.

Ordinary Portland Cement memiliki sifat yang tahan terhadap sulfat.

2) Moderat Sulpate Resistance

Moderat Sulpate Resistance adalah semen Portland yang dipakai untuk semua

konstruksi yang disyaratkan mempunyai ketahanan sulfat pada tingkatan

sedang (Pada lokasi tanah dan air yang mengandung sulfat antara 0,10 –

0,20%), dan panas hidrasi sedang, misalnya bangunan dipinggir laut, bangunan

dibekas tanah rawa, saluran irigasi, beton massa untuk dam-dam dan landasan

jembatan.

3) High Early Strength Cement

High Early Strength Cement adalah semen Portland yang dikembangkan untuk

kebutuhan bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal tinggi setelah

proses pengecoran dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin, misalnya

pembuatan jalan raya bebas hambatan, bangunan tingkat tinggi, bandar udara,

dan bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap sulfat.

4) Low Heat of Hydration Cement

Low Heat of Hydration Cement adalah semen yang digunakan untuk keperluan

konstruksi yang memerlukan jumlah dan kenaikan panas harus diminimalkan.

Tipe semen seperti ini digunakan untuk struktur beton masif seperti dam

gravitasi. Low Heat of Hydration Cement cocok digunakan untuk daerah yang

bersuhu panas.

5) High Sulpate Resistance Cement


-49-


High Sulpate Resistance Cement merupakan semen khusus yang digunakan

untuk pembuatan sumur minyak bumi dan gas alam dengan konstruksi sumur

minyak bawah permukaan laut dan bumi.

6) Superhigh Early Strength Portland Cement

Superhigh Early Strength Portland Cement memiliki perkembangan kekuatan

tekan yang tinggi sehingga kekuatan tekan 1 hari dapat menyamai kekuatan

tekan 3 hari dari semen jenis ‘High Early StrengthCement’. Semen ini dipakai

untuk kebutuhan konstruksi bangunan yang perlu cepat selesai.

7) Colloid Cement

Colloid cement adalah semen yang pemakaiannya dipakai dalam bentuk colloid

yang dipompakan mengingat pengecoran harus dilakukan pada formasi yang

sempit dan dalam.

3.5.2 Berdasarkan Komponen Penyusun

1) Semen Portland

Semen Portland merupakan suatu bahan konstruksi yang paling banyak

dipakai dan jenis semen hidrolik yang terpenting. Semen portland didefinisikan

sesuai dengan ASTM C150, sebagai semen hidrolik hasil dari penggilingan

klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, pada umumnya mengandung

satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan. Berdasarkan

standar nasional Indonesia SNI 15-2049-2004 yang juga sesuai dengan standar

ASTM C 150-95 a, semen portland dibagi menjadi lima tipe diantaranya:

a) Tipe 1

Komposisi kimia utamanya yaitu Trikalsium Silikat (C3S) 49%, Dikalsium

Silikat (C2S) 25%, Trikalsium Aluminat (C3A) 12%, dan Tetrakalsium Alumino

Ferit (C3AF) 8%. Semen tipe ini dipakai untuk segala macam konstruksi yang

tidak memerlukan persyaratan khusus, seperti ketahanan terhadap sulfat, panas


-50-


hidrasi atau kekuatan awal yang tinggi. Di Indonesia hampir 70%

menggunakan semen tipe ini.

b) Tipe II

Komposisi kimia terdiri dari C3S 46%, C2S 29%, C3A 6%, C3AF 12%. Semen

tipe ini dipakai untuk jenis konstruksi yang mensyaratkan ketahanan terhadap

sulfat yang sedang yaitu pada lokasi yang air tanahnya mengandung sulfat

0.08% - 0,17%.

c) Tipe III


ini dipakai untuk jenis konstruksi yang mensyaratkan kuat tekan awal yang

tinggi, biasanya dipakai pada keadaan darurat atau musim dingin.

d) Tipe IV


tipe ini dipakai untuk pembuatan dam-dam besar dan tebal yang memerlukan

panas hidrasi rendah.

e) Tipe V


ini dipakai untuk keperluan jenis konstruksi yang mensyaratkan ketahanan

sulfat yang tinggi melebihi 0, 20 %.

2) Semen Campuran

a) Semen Portland Pozzoland

Semen Portland Pozzoland merupakan bahan perekat hidraulik yang dibuat

dengan cara menggiling secara merata klinker semen Portland dengan bahan

yang bersifat pozzolan. Bahan tersebut antara lain batuan yang mengandung

senyawa silika dan alumina dimana bahan pozzolan ini sendiri tidak

mempunyai sifat mengikat, akan tetapi dengan bentuknya yang halus dan

dengan adanya air maka senyawa tersebut akan bereaksi dengan Ca(OH)2 pada


-51-


suhu kamar dan membentuk senyawa yang mempunyai sifat seperti semen.

Semen Portland Pozzoland ini terbagi atas empat macam diantaranya:

1) Jenis IP−U digunakan untuk semua pembuatan adukan beton

2) Jenis IP−K dignakan ntuk semua pembentukan adukan beton dengan tahan

sulfat dan hidrasi sedang

3) Jenis P−U digunakan untuk semua pembuatan adukan beton dimana tidak

disyaratkan kekuatan awal yang tinggi.

4) Jenis P−K diguakan untuk semua pembuatan adukan beton dimana tidak

disyaratkan kekuatan awal yang tinggi serta untuk tahan sulfat dan tahan

hidrasi rendah.

b) Semen Portland Kerak Dapur Tinggi

Semen yang didapat dengan cara menggiling klinker dengan kerak dapur tinggi.

Semen ini digunakan untuk gedung-gedung yang menggunakan beton

bertulang, bangunan air dan beton praktikan.

c) Semen Mansory (Semen Aduk Pasangan)

Semen Mansory merupakan semen yang terdiri dari satu atau lebih perekat

hidraulik ditambah bahan anorganik yang bersifat inert dan digunakan dalam

pembuatan adukan pasangan untuk konstruksi dan struktural. Semen ini lebih

tepat digunakan untuk konstruksi perumahan gedung, jalan dan irigasi. Dapat

juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton, paving block,

tegel dan bahan bangunan lainnya.

Semen Mansory terbagi atas tiga macam diantaranya:

1. Semen Mansory jenis N

Semen Mansory jenis N digunakan untuk pembuatan adukan pasangan,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu adukan

pasangan jenis N, bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis,


-52-


campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat

mutu jenis S atau M

2. Semen Mansory jenis S

Semen Mansory jenis S digunakan untuk pembuatan adukan pasangan,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis S,

bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat

menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis M

3. Semen Mansory jenis M

Semen mansory jenis M digunakan untuk pembuatan adukan pasangan,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis

M

d) Super Mansory Cement (SMC)

Super Mansory Cement (SMC) disebut juga semen Portland campur (Mixed

Cement). Semen ini cocok digunakan untuk konstruksi ringan, untuk plesteran,

pembuatan bahan bangunan sepetri batako, paving block, pemasangan keramik,

bata dan lain-lain. Umumnya semen ini digunakan untuk bangunan RS dan

RSS serta untuk polongan air, kedap air, pengerutan atau penyusutan kecil dan

panas hidrasi rendah.

3) Semen Khusus

a) Semen Pemboran (OWC)

Semen ini dihasilkan dengan cara menggiling halus klinker dari silikat kalsium

yang bersifat hidraulik.

b) Semen Portland Putih

Bahan utama semen portland putih yaitu kalsit (calcite) limestone murni yang

mengandung senyawa besi atau semen hidraulik yang bewarna putih,

dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker terutama yang terdiri dari silikat–


-53-


silikat kalsium yang bersifat hidraulik bersama gyps. Kadar Fe2O3 pada semen

ini dibatasi maksimum 0.5%.

c) Semen Aluminium

Semen ini dibuat dari batu kapur dan bauksit dengan campuran kira-kira 60% -

70% kapur dan 30% - 40% bauksit. Bahan-bahan ini di giling halus kemudian

dibakar pada suhu tinggi (16000C) dalam dapur listrik. Klinker digiling dan

ditambah gyps.

3.6 Metode Pengujian Semen

3.6.1. Uji Fisika

(1) Uji Kuat Tekan Semen

Penentuan kuat tekan mortar semen portland mengacu kepada ASTM C

109/109M-02, Standard Test Method for compressive strength of hydraulic

cement mortar. Metoda uji ini melingkupi penentuan kuat tekan mortar semen

hidrolis dengan menggunakan cetakan kubus berukuran sisi 50 mm. Berikut

alat-alat yang dibutuhkan untuk uji kuat tekan.

1) Timbangan

Timbangan yang digunakan harus sesuai dengan spesifikasi. Timbangan

harus dielevasi ketelitiannya dan deviasi pada total beban 2000 gram.

2) Gelas Ukur

3) Mixer Semen

Mixer merupakan mesin pengaduk yang digerakan dengan tenaga listrik

yang dilengkapi dengan pengaduk dan mangkuk. Pada mesin pengaduk

terdapat tombol yang berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran mesin

pengaduk. Mesin pengaduk harus dilengkapi dengan alat penahan pengatur

jarak yang digunakan untuk menjaga jarak antara bagian bawah pengaduk

dengan dasar mangkuk tidak lebih besar dari 2,5 mm dan tidak lebih kecil


-54-


dari 0,8 mm (kira-kira sama dengan diameter pasir Ottawa (20–30) ketika

mangkuk berada pada posisi pengadukan. (Sumber: SNI 15-3500-2004)

4) Cetakan Sampel

Untuk cetakan kubus berisi 50 mm harus dipasang secara kuat. Cetakan

tidak boleh lebih dari 3 kompartemen dan dipisahkan tidak boleh menjadi

lebih dari dua bagian. Bagian-bagian dari cetakan tersebut dirakit menjadi

satu unit yang kuat. Cetakan terbuat dari logam yang kuat yang tidak

terpengaruh oleh mortar semen. Untuk cetakan yang baru,

angka Rockwell Hardness dari logam tidak boleh kurang dari 55 HRB. Sisi

dari cetakan harus memiliki kekakuan yang dapat mencegah pelebaran atau

pembengkokan.

Tabel 3.3. Variasi yang diperbolehkan dari Cetakan (mm)

ParameterCetakan kubus 50 mm

Baru Sudah digunakan

Kedataran sisi < 0.025 < 0.05

Jarak antara sisi-sisi yang

berlawanan50 ± 0.13 50 ± 0.050

Tinggi masing-masing

kompartemen50 + 0.25 - 0.13 50 +0.25 – 0.38

Sudut antara permukaan yang

berdekatan*)900 ± 0.50 900 ± 0.50

Catatan

*) Diukur pada titik yang dipindahkan sedikit dari persimpangan. Diukur

terpisah untuk setiap kompartemen antara semua muka bagian dalam dan

muka yang berdekatan dan antara muka bagian dalam dan bagian atas

dan dasar bidang dari cetakan



(Sumber: SNI 15-3500-2004)

5) Penumbuk

Terbuat dari bahan nonabsorbsi, nonabrasive, dan tidak getas.

Penumbuk harus mempunyai penampang melintang (13 x 25) mm dan

panjang ± (120-150) mm, serta penumbuk harus rata dan tegak lurus pada

pegangannya.

6) Ruang Lembab

Merupakan tempat penyimpanan mortar yang telah dicetak. Ruang

lembab dipertahankan suhunya antara 200C hingga 27,50C. Kelembaban nisbi

dari laboratorium tidak boleh kurang dari 50%.

7) Mesin Kuat Tekan (Hydraulic Compressive Strength Machine)

Hydraulic Compressive Strength Machine adalah alat untuk uji kuat

tekan. Selain untuk uji kuat tekan alat ini juga dapat digunakan untuk uji kuat

lentur.

(2) Uji Pengikatan Semu (False Set)

Uji pengikatan semu pada dasarnya hampir sama prosedurnya dengan

normal konsistensi hanya saja yang membedakannya adalah jumlah massa

semen dan massa air yang akan digunakan dalam pengadukan serta lamanya

pengadukan berlangsung.

(3) Uji Kehalusan dengan Blaine

a) Peralatan

Pengujian kehalusan semen portland dengan menggunakan alat Blaine

mengacu kepada ASTM C 204-00, Standard test method for fineness of

hydraulic cement by air permeability apparatus. Pengujian dengan

alat Blaine bertujuan menentukan kehalusan yang dinyatakan dalam luas


-55-

-56-


permukaan spesifik semen portland, dihitung sebagai jumlah luas permukaan

total cm2/gram, atau m2/kg semen portland. melalui suatu alas semen portland

yang disiapkan dengan porositas tertentu, merupakan fungsi dari ukuran

partikel dan menentukan laju aliran udara melalui alasnya.

(Sumber: SNI 15-3500-2004)

Komponen pada alat Blain:

1) Sel Permeabilitas

Sel permeabilitas terdiri dari silinder yang kaku dengan diameter dalam

(12.70 ± 0.10) mm dibuat dari logam tahan karat austenitic.

a) Bagian dalam dari sel harus halus (kehalusan 0.81 um) Bagian atas dari

sel harus tegak lurus terhadap sumbu utama dari sel. Bagian bawah dari

pada sel harus bisa membentuk sambungan yang kedap udara dengan

ujung atas dari manometer, sehingga tidak terjadi kebocoran udara antara

bidang-bidang kontak.

b) Dudukan (ledge) mempunyai lebar (0.5−1.0) mm merupakan bagian dari

sel yang menempel dengan kuat dalam sel, pada jarak (55 ± 10) mm, dari

puncak sel untuk menahan piringan logam yang berlubang-lubang. Bagian

puncak sel permeabilitas harus dilengkapi dengan bagian luar yang

menonjol, untuk memudahkan pengambilan sel dari manometer.

2) Piringan

a) Piringan dibuat dari logam yang tahan karat dengan ketebalan (0.9 ± 0.1)

mm berlubang-lubang sebanyak (30-40) lubang dengan Ø 1 mm dan

tersebar secara merata.

b) Piringan harus cocok dengan bagian dalam sel, bagian tengah salah satu

sisi piringan harus diberi tanda atau goresan yang dapat dibaca, supaya

penguji selalu tahu untuk menempelkan sisi tersebut dibagian bawah jika

memasukkannya ke dalam sel.



3) Torak

a) Torak dibuat dari logam tahan karat austenitic (austenitic stainless

steel) yang harus tepat masuk ke dalam sel dengan toleransi tidak

lebih dari 0.1 mm.

b) Bagian dasar torak harus betul-betul datar dan tegak lurus terhadap sumbu

utama.

c) Torak harus dilengkapi dengan ventilasi udara yaitu berupa bagian datar

selebar (3.0 ± 0.3) mm pada salah satu sisinya.

d) Puncak dari torak ini dilengkapi dengan bagian luar yang menonjol,

sehingga bila torak dimasukkan ke dalam sel dan bagian sel yang

menonjol kontak dengan puncak sel maka jarak antara dasar torak dengan

bagian atas piringan harus (15 ± 1) mm.

4) Kertas Saring

Kertas saring harus mempunyai daya tahan alir udara medium,

berbentuk lingkaran dengan tepi yang rata dan mempunyai diameter yang

sama dengan diameter bagian dalam dari sel.

5) Manometer

Manometer dibuat dari bahan gelas berbentuk tabung U dengan diameter

luar 9 mm, seperti pada Gambar. Bagian atas dari salah satu lengannya harus

dapat membentuk sambungan yang kedap udara dengan sel permeabilitas.

Lengan manometer yang dihubungkan dengan sel permeabilitas harus

mempunyai tanda berupa garis yang melingkari tabung pada jarak (125 - 145)

mm di bawah pembuangan bagian atas, dan juga garis-garis lainnya yang

berjarak (15 ± 1) mm, (70 ± 1) mm, dan (110 ± 1) mm di atas garis tersebut.

Pembuangan harus ditempatkan pada jarak (250 - 305) mm di atas dasar

manometer, digunakan untuk pengosongan udara pada lengan manometer


-58-

-57-


yang dihubungkan pada sel permeabilitas. Manometer harus dilengkapi

dengan katup kedap udara positif atau penjepit yang terletak pada jarak tidak

lebih dari 50 mm dari lengan manometer. Manometer harus terpasang kokoh

sedemikian rupa, sehingga kedua lengannya tegak lurus.

6) Cairan Manometer

Manometer harus diisi sampai garis di tengah tabung dengan cairan

yang tidak mudah menguap, tidak higroskopis, mempunyai viskositas dan

density rendah, seperti dibutil ptalat (benzena dikarboksilat) atau minyak

mineral jenis ringan.

7) Alat Pencatat Waktu

Alat pencatat waktu harus dilengkapi dengan tombol untuk menjalankan

dan menghentikan, dan harus dapat dibaca sampai dengan 0.5 detik atau lebih

kecil. Untuk rentang waktu dari 0 detik sampai dengan 60 detik. Pencatat

waktu harus mempunyai ketelitian maksimum 0.5 detik dan untuk rentang

waktu harus detik ketelitiannya maksimum 1%.

(Sumber: SNI 15-3500-2004)

b) Perhitungan Kalibrasi Alat Blaine

Semen Standar : NIST 114 P

Blaine Standar : 3774 cm2/gr = 377.4 m2/kg

1) Penentuan Cell

WA1 = 169.5179 – 66.6349 = 102.8830

WB1 = 147.8496 – 69.4315 = 28.4181

WA2 = 169.5230 – 66.7180 = 102.8050

WB2 = 147.8438 – 69.4799 = 78.3639

2) Berat Semen Yang Ditimbang

Untuk tipe I− V

W = Bj x V x (1−0.5)



= 3.15 x 1.8060 x (1−0.5)

= 2.8445 gram

3) Luas Permukaan Spesifik (SS=3774)

Maka didapatkan (Ts), rentang waktu dari penurunan tekanan dalam

manometer untuk semen standar dengan waktu turun semen standar.

Tabel 7. Syarat Kehalusan minimal dengan Alat Blaine

Tipe semen Kehalusan, uji permeablitas udara

(m2/kg)

Tipe V 280

c) Penyiapan Lapisan Semen

Letakkan piringan logam pada dasar sel dan letakkan sebuah kertas

saring di atas piringan logam (dibuat seperti bundaran) lalu tekan ke bawah

dengan batang yang diameternya sedikit lebih kecil dari diameter sel,

sehingga piringan dan kertas saring berada pada kedudukan yang tepat.

Timbang sejumlah semen dengan ketelitian sampai 0.001 gram dan

masukkan ke dalam sel.

Ketok pelan-pelan dinding sel bagian luar untuk meratakan lapisan

semen didalamnya. Letakkan selembar kertas saring di atas lapisan semen ini

lalu tekan dengan torak sampai leher torak kontak dengan permukaan sel.

Tarik torak sedikit ke atas kemudian putar 90 derajat, tekan kembali

kemudian perlahanlahan torak ditarik ke luar sel.

d) Penentuan Permeabilitas Lapisan Semen

Setiap kali penetapan permeabilitas lapisan semen harus digunakan

kertas saring baru, dengan perlakuan sebagai berikut:

1) Sambungkan sel permeabilitas pada tabung manometer dengan

sambungan yang kedap udara sedemikian rupa, sehingga tidak

mengganggu lapisan semen yang telah disiapkan tadi, dengan


-60-

-59-


mengoleskan sedikit gemuk pada kran penghubung manometer, tutup

salah satu lengan manometer, sedikit dibuka kemudian tutup kembali.

Adanya penurunan tekanan terus menerus menunjukkan adanya

kebocoran dalam sistem.

2) Keluarkan secara perlahan-lahan udara yang ada dalam salah satu tabung

manometer hingga cairan manometer mencapai tanda garis atas, setelah

itu tutup katup rapat-rapat.

3) Jalankan alat pencatat waktu pada saat bagian bawah miniskus cairan

mencapai tanda garis yang kedua dari atas, hentikan pada saat bagian

bawah miniskus cairan mencapai tanda garis ketiga. Rekam rentang waktu

yang diamati (detik) dan suhu pengujian (0C).

4) Dalam melakukan kalibrasi alat Blaine, paling sedikit lakukan tiga kali

penetapan waktu alir, dan setiap kali memakai lapisan semen standar yang

berbeda. Kalibrasi harus dilakukan oleh penguji yang lama yang

melakukan uji kehalusan. Contoh dibersihkan dari bulu-bulu kuas dan

digunakan kembali, asalkan dijaga dalam keadaan kering dan semua

pengujian dilaksanakan dalam waktu 4 jam setelah contoh dibuka.

e) Prosedur

1) Suhu contoh semen yang diuji harus sama dengan suhu ruang pada waktu

pengujian.

2) Berat contoh yang akan diuji harus sama dengan berat semen standar yang

untuk kalibrasi, kecuali waktu menentukan kehalusan semen tipe III atau

tipe lain yang lebih halus, yang bobot isinya sangat besar sehingga

tekanan dengan ibu jari saja tidak bisa menyebabkan leher torak kontak

dengan puncak sel. Berat contoh yang diperlukan harus sedemikian rupa

sehingga lapisan contoh semen mempunyai porositas 0.500 ± 0.005.

3) Persiapan lapisan semen.



4) Pengujian permeabilitas.

5) Pengujian luas Permukaan spesifik

(4) Pengujian Waktu Pengikatan Semen (Setting Time)

a) Setting Time Awal

Cara kerja:

1. Semen disimpan pada kamar lembab selama 1 jam, setelah itu diuji

dengan jarum vicat.

2. Turunkan jarum sampai tepat menempel pada permukaanpasta,

kencangkan sekrup pada bagian bawah dan tepatkan indikator pada skala

nol.186

3. Lepaskan jarum vicat dan biarkan turun selama 30 detik. Turunnya jarum

vicat dapat diperlambat dengan tujuan untuk mencegahbengkoknya jarum.

4. Ulangi penitrasi selama 15 menit. Apabila masuknya jarumsudah

mendekati angka 25 pada alat ukur maka interval waktu dipersingkat

menjadi tiap 10 menitan.

5. Apabila jarum sudah mencapai angka 25 maka, ini berarti menunjukkan

angka pengerasan awal.

6. Perhitungan :

Setting time awal = (waktu tembus angka 25 – waktu pembuatan)

Nilai pengujian setting time awal dalam semen jenis :

Portland tipe 1 : ≥ 100 menit

Portland pozzolan : ≥ 100 menit (Laboratorium PT. Semen Gresik

Tuban I, 2006)

b) Setting Time Akhir

Cara kerja :


-61-


1. Lakukan lagi penetrasi dengan interval waktu 10 menit,lakukan sampai

jarum vicat tidak dapat ditembus lagi dalam pasta.

2. Catat waktunya sebagai waktu pengerasan akhir.

3. Perhitungan:

Setting time akhir = (waktu pengerasan akhir – waktu pembuatan )

Nilai pengujian setting time akhir dalam semen jenis :

Portland tipe I : ≥ 360 menit

Portland Pozzolan : ≥ 360 menit

(Laboratorium PT . Semen Gresik Tuban I, 2006)

(5) Pengujian pemuaian dengan autoclave

Pengujian pemuaian dengan autoclave mengacu kepada ASTM C 151-00,

Standard Test Method for Autoclave Expansion of Portland Cement. Metoda

uji ini meliputi penentuan pemuaian dengan autoclave dari semen portland

dengan melakukan pengujian terhadap benda uji.

a. Prosedur

1) Pada 24 jam ± 30 menit setelah pencetakan, benda uji dikeluarkan dari ruang

lembab, segera diukur panjangnya setiap benda uji dengan alat pembanding

panjang dan masukkan ke dalam autoclave harus berisi air secukupnya pada

suhu (20 – 28) oC, untuk menjaga agar uap tetap jenuh selama pengujian

dilakukan.

2) Untuk memberi kesempatan udara keluar dari autoclave selama periode

pemanasan pendahuluan biarkan katup pelepasan terbuka sampai uap air

mulai keluar. Kemudian katup ditutup dan naikkan suhu autoclave secara

bertahap sampai mendapat tekanan uap 2 MPa selama waktu (45 – 75)

menit sejak pemanasan dimulai. Tekanan dijaga (2 ± 0,07) MPa selama 3

jam. Pada akhir periode 3 jam, pemanasan dihentikan dan autoclave


-63-

-62-


didinginkan secara bertahap sampai mencapai tekanan kurang dari 0,07

MPa dalam waktu kira-kira 1,5 jam. Pada akhir periode 1,5 jam, secara

perlahan-lahan sisa tekanan sedikit demi sedikit dilepaskan dengan

membuka katup pelepasan sampai tekanan atmosfir tercapai. Kemudian

autoclave dibuka, benda uji dikeluarkan dan kemudian direndam dalam air

panas pada suhu diatas 90 oC. Dalam waktu 15 menit, dinginkan air

disekeliling benda uji secara bertahap dengan penambahan air dingin hingga

suhu air turun sampai 23 oC. Jaga air disekeliling benda uji pada suhu 23 oC

selama 15 menit, kemudian permukaan benda uji dikeringkan dan diukur

kembali panjangnya dengan alat pembanding panjang.

CATATAN :Bila dikehendaki pembacaan pada suhu 27 oC disarankan agar

benda uji setelah dikeluarkan dari ruang lembab ditempatkan di dalam air

yang suhunya dipertahankan pada 27oC untuk sekurang-kurangnya 15

menit, keluarkan dan ukur panjang setiap benda uji dengan alat pembanding

panjang, kemudian panaskan dalam autoclave. Setelah selesai keluarkan

dari autoclave dan dinginkan benda uji dengan airnya hingga suhu 27 OC

dalam 15 menit. Pertahankan benda uji pada suhu tersebut dalam air selama

kemudian ukur panjang setiap benda uji dengan alat pembanding panjang.

3.6.2 Uji Kimia

(1) Uji Insoluble (Ketaklarutan Residu)

Sisa bahan yang tak habis bereaksi adalah sisa bahan tak aktif yang

terdapat pada semen. Semakin sedikit sisa bahan ini, semakin baik kualitas

semen. Jumlah maksimum sisa tak larut yang dipersyaratkan adalah 0.85%.

Dalam metode ini bagian tak larut dari semen ditentukan dengan mendigest

sampel semen dalam HCl. Setelah penyaringan, selanjutnya didigest dengan

natrium hidroksida. Residu yang diperoleh dipijarkan dan ditimbang. Apabila


-64-


metode uji ini digunakan pada semen campuran (blended cement), penguraian

dalam asam dianggap sempurna jika terak semen portland terurai seluruhnya.

Larutan ammonium nitrat digunakan pada pencucian akhir untuk mencegah

bahan tak larut yang halus lolos dari kertas saring.

(2) Uji Lost On Ignation (LOI)

Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran (Loss Of Ignition)

dilakukan pada semen untuk menentukan kehilangan berat jika semen dibakar

sampai sekitar 900-1000oC. Kehilangan berat ini terjadi karena adanya

kelembapan dan adanya karbon dioksida dalam bentuk kapur bebas atau

magnesium yang menguap. Kelembaban ini disebabkan oleh atmosfer yang

mengandung air, juga karena karbondioksida yang terserap di atmosfer.

Kehilangan berat dari semen ini merupakan ukuran dari kesegaran semen.

Dalam metode uji ini semen dipijarkan dalam tungku pemanas pada

suhu yang telah diatur. Bagian yang hilang diasumsikan untuk menunjukkan

jumlah air dan CO2 dalam semen. Prosedur ini tidak sesuai untuk menentukan

hilang pijar dari Portland blast furnaces lag cement dan slag cement.

(3) Uji Freelime (Kapur Bebas)

Uji Freelime (F-CaO) ini dihitung berdasarkan besar adsorbsi Ammonium

Asetat.

Prosedur Pengujian dengan Freelime

a) Memindahkan 60 mL pelarut gliserin-etanol ke dalam labu didih dasar

rata 250 mL, bersih dan kering.

b) Menambahkan 2 gram stronsium nitrat anhidrat (Sr(NO3)2), dan

mengatur pelarut hingga sedikit bersifat alkali dengan penambahan tetes

demi tetes larutan NaOH encer dan segar dalam alkohol hingga terbentuk

warna sedikit merah muda.



c) Menimbang 1,000 gram sampel yang telah dihaluskan (CATATAN 72) ke

dalam labu, memasukkan batang pengaduk magnetik, dan segera

hubungkan dengan kondensor pendingin air (memakai gelas penghubung

berukuran 24/40).

d) Mendidihkan larutan dalam labu diatas pelat panas yang berpengaduk

magnet selama 20 menit dengan kecepatan pengadukan sedang.

e) Melepaskan kondensor dan menyaring isi labu dengan corong buchner

polipropilen di bawah penghisap, menyaringnya dengan menggunakan

labu 250 mL yang mempunyai sisi berbentuk tabung.

f) Memperlakukan filtrat hingga mendidih dan segera menitrasi dengan

larutan baku ammonium asetat hingga pada titik akhir titrasi tidak

berwarna.

Perhitungan

Cara menghitung persen kalsium oksida bebas dengan ketelitian 0,1% sebagai

berikut:

% CaO bebas = EV x 100

dengan:

E adalah kesetaraan CaO terhadap larutan ammonium asetat, gram/mL;

V adalah mililiter larutan ammonium asetat yang diperlukan oleh contoh.

(4) Uji Oksida

Pengujian Oksida menggunakan alat X-ray untuk menentukan oksida dari

SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, dan SO3.


-66--53- -60-

-65-

Laporan Pkl Bab 3_um

Documents

Transcript of Laporan Pkl Bab 3_um