7/29/2019 dasar semen
1/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
MODUL PERTEMUAN KE 6
MATA KULIAH :
TEKNOLOGI BAHAN & KONSTRUKSI (3 sks)
MATERI KULIAH:
Sejarah Semen, Jenis Semen, Penyimpanan Semen.
POKOK BAHASAN:
SEMEN
1.1 SEJARAH SEMEN
Beton mulai ditinggalkan orang seiring dengan mundurnya kerajaan
Romawi. Baru sekitar tahun 1790, Jhon Smeaton dari Inggris menemukan bahwa
kapur yang mengandung lempung dan dibakar akan mengeras didalam air.
Penyelidikan lebih lanjut untuk kepentingan komersial dilakukan oleh J.
Parker pada waktu yang sama. Bahan tersebut mulai digunakan sekitar awal
abad ke 19 di Inggris dan kemudian di Perancis. Karya konstruksi sipil pertama
dikerjakan pada tahun 1816 di Souillac, Perancis yaitu berupa jembatan yang
dibuat dengan beton tak bertulang. Nama semen portland (Portland Cement)
diusulkan oleh Joseph Aspdin pada tahun 1824 karena campuran air, pasir, dan
batu batuan yang bersifat pozzolan dan berbentuk bubuk ini pertama kali diolah
di Pulau Portland, dekat Dorset, Inggris. Semen Portland pertama kali diproduksi
di pabrik oleh David Saylor di Coplay Pennsylvania, Amerika Serikat pada tahun
1875. sejak itu, semen portland berkembang dan terus sampai sekarang.
Indonesia telah memiliki banyak pabrik semen portland modern dengan
mutu internasional. Pabrik yang tersebar di Sumatera, Jawa dan Sulawesi ituantara lain:
a) Pabrik semen Indarung yang memproduksi Semen Padang
di Padang, Sumatera Barat serta pabrik semen Baturaja yang
memproduksi semen Tiga Gajah, keduanya terletak di Sumatera.
b) Pabrik Semen gresik, Smen Cibinong, Semen Tiga Roda,
dan Semen Nusantara di Jawa.
c) Pabrik Semen Tonasa di Sulawesi.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 1
7/29/2019 dasar semen
2/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
1.2 JENIS SEMEN
Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:
a) Semen non Hidrolik
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam
air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-
hidrolik adalah kapur.
Kapur dihasilkan oleh proses kimia dan mekanis di alam. Kapur
telah digunakan selama berabad abad lamanya sebagai bahan adukan
dan plesteran untuk bangunan. Hal tersebut terlihat pada piramida
piramida di Mesir yang dibangun 4500 tahun sebelum masehi. Kapur
digunakan sebagai bahan pengikat selama zaman Romawi dan Yunani.
Orang orang Romawai menggunakan beton untuk membangun
Colloseum dan Parthenon, dengan cara mencampur kapur dengan abu
gunung yang mereka peroleh didekat Pozzuoli, Italia dan mereka
namakan Pozzolan.
Pondasi jlan pada zaman Romawai, termasuk jalan ia Appia,
merupakan tanah yang distabilkan dengan kapur. Kini kapur digunakan
dalam bidang pertanian, industri kimia, industri karet, industri kayu,
industri farmasi, industri baja, industri gula, dan industri semen.
Jenis kapur yang baik adalah kapur putih, yaitu yang mengandung
kalsium oksida yang tinggi ketika masih berbentuk kapur tohor (belum
berhubungan dengan air) dan akan mengandung banyak kalsium
hidroksida ketika telah berhubungan dengan air. Kapur tersebut
dihasilkan denga membakar batu kapur atau kalsium karbonat bersama
beserta bahan bahan pengotornya, yaitu magnesium, silikat, besi, alkali,
alumina, dan belerang. Proses pembakaran dilaksanakan dalam tungku
tanur tinggi yang berbentuk vertikal atau tungku putar pada suhu (800
1200) 0C. Kalsium karbonat terurai menjadi kalsium oksida dan karbon
dioksida dengan reaksi kimia sebagai berikut.
CaCO3 CaO + CO2
Kalsium oksida yang terbentuk disebut kapur tohor, dan jika
berhubungan dengan air akan menjadi kalsium hidroksida serta panas.
Reaksi kimianya adalah:
CaO + H2O Ca(OH)2 + panas
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 2
7/29/2019 dasar semen
3/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Proses ini dinamakan proses mematikan kapur (slaking) dan
hasilnya, yaitu kalsium hidroksida, sering disebut sebagai kapur mati.
Kecepatan berlangsungnya reaksi terutama bergantung pada kemurnian
kapur; makin tinggi kemurnian kapur yang bersangkutan makin besar
daya reaksinya terhadap air. Kapur mati dapat dibedakan menjadi tiga
kelompok, yaitu 1). Dapat dimatikan dengan cepat, 2). Dapat dimatikan
dengan agak lambat, dan 3). Dapat dimatikan dengan lambat.
Kapur mati didapatkan dengan menambahkan air secukupnya
(sekitar sepertiga dari berat kapur tohor). Dempul kapur diperoleh dengan
menambahkan air yang berlebihan pada kapur tohor. Pengikatan kapur
terjadi akibat kehilangan air akibat penyerapan oleh bata atau akibat
penguapan. Proses pengerasan berlangsung akibat reaksi
karbondioksida dari udara dengan kapur mati. Reaksinya adalah sebagai
berikut.
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Dari reaksi kimia diatas terlihat bahwa akan terbentuk kembali
kristal kristal kalsium karbonat, yang mengikat massa heterogen itu
menjadi massa padat. Proses pengerasan ini berjalan lambat dan dapat
berlangsung bertahun tahun sebelum mencapai kekuatan yang penuh.
Agar dapat berlangsung , diperlukan aliran udara bebas untuk persediaan
karbondioksida yang dapat menembus bagian terdalam dari adukan
sehingga proses pengerasan dapat berlangsung menyeluruh.
Kapur putih ini cocok untuk menjernihkan plesteran langit langit,
untuk mengapur kamar kamar yang tidak penting dan garasi, atau untuk
membasmi kutu kutu dalam kandang. Jika digunakan sebagai bahan
tambah campuran beton, kapur putih akan menambah kekenyalan dan
memperbaiki sifat pengerjaan beton. Dengan menggunakan campuran
1:3, kapur putih dapat memperbaiki permukaan beton yang tidak
mengandung pori pori. Kapur putih merupakan komponen utama dan
bata yang terbuat dari pasir dan kapur. Kekuatan kapur sebagai bahan
pengikat hanya dapat mencapai sepertiga kekuatan semen portland.
b) Semen Hidrolik
Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan
mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain kapur hidrolik,
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 3
7/29/2019 dasar semen
4/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen,
portland-pozollan, semen portland terak tanur tinggi, semen alumina dan
semen expansif. Contoh lainnya adalah semen portland putih, semen
warna, dan semen semen untuk keperluan khusus.
Kapur Hidrolik
Bahan
Sebagian besar (65-75)% bahan kapur hidrolik terbuat dari batu gamping, yaitu
kalsium karbonat beserta bahan pengikutnya berupa silika, alumina, magnesia
dan oksida besi.
Cara Pembuatan
Kapur hidrolik dibuat dengan cara membakar batu kapur yang mengandung silika
dan lempung sampai menjadi klinker dan mengandung cukup kapur dan silikat
untuk menghasilkan kapur hidrolik. Klinker yang dihasilkan haruss mengandung
cukup kapur bebas sehingga massa klinker itu dapat menghasilkan kapur tohor
setelah berhubungan dengan air.
Bila kadar alumina dan silika dalam batu kapur bertambah, maka panas yang
terjadi berkurang dan pada suatu saat reaksi antara air dan kapur tersebut
berhenti. Pada suhu tinggi, alumina dan silika berpadu dengan kalsium oksida,
kalsium silikat, dan alumina yang tidak mudah bergabung dengan air bila beradadalam bentuk gumpalan-gumpalan. Oleh karena itu, kapur tohor ditambahkan
pada saat pemberian air, sehingga gumpalan-gumpalan yang besar terpecah-
pecah menjadi serbuk halus akibat pengembangan kapur tohor.
Produksi Kapur di Indonesia
Bahan mentah yang biasa dipakai sebagai pozollan yang terdapat diIndonesia
umumnya berupa teras bahan, misalnya batu apung yang dihasilkan dari magma
gunung berapi yang mati.
Tanur untuk pembuatan kapur hidrolik ini bervariasi bentuknya, mulai dari yang
sederhana sampai yang berbentuk cerobong vertikal (silo). Karena tidak adanya
kontrol yang baik selama pembuatan kapur ini, kapur yang dihasilkan seringkali
memiliki kadar air yang cukup tinggi sehingga segera menyerap karbondioksida
dari udara dan membentuk kembali kalsium karbonat. Di daerah Padalarang
akan terlihat tungku-tungku vertikal pengolahan batu kapur yang hasilnya lebih
baik. Bahan pembakar tungku menggunakan kayu bakar ataupun batubara. Hasil
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 4
7/29/2019 dasar semen
5/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
pembakaran kapur yang baik dapat dilihat dari hasil kapur tohor yang ringan,
kering dan berbentuk halus.
Secara sederhana, kapur hidrolik dapat dihasilkan dengan menghamparkan
beberapa kilogram kapur tohor dan kemudian memercikan air secukupnya. Jika
dilaksanakan dengan baik dan seksama, akan didapatkan kapur mati yang baik.
Jika dikehendaki hasil yang besar, sekitar 10-50 ton, hal itu perlu dilakukan di
dalam pabrik atau industri pengolahan batu kapur. Secara sederhana, proses
pembakaran kapur dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Sifat Sifat Kapur Hidrolik
Kapur hidrolik memperlihatkan sifat hidroliknya, namun tidak cocok untuk
bangunan-bangunan di dalam air, karena membutuhkan udara yang cukup untuk
mengeras. Sifat umum dari kapur adalah sebagai berikut:
a. Kekuatannya rendahb. Beratjenis rata-rata 1000 kg/m3.
c. Bersifat hidrolik
d. Tidak menunjukkan pelapukan
e. Dapat terbawa arus.
Perawatan kapur hidrolik dimulai setelah 1 (satu) jam dan diakhiri setelah 15
(lima belas) jam. Pengunaannya antara lain untuk adukan tembok, lapisan
bawah plesteran, plesteran akhir, bahan pencampur semen dan sebagai bahan
tambah jika beton akan diekspos.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 5
7/29/2019 dasar semen
6/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Gambar 2.1Proses Pembuatan Kapur Hidrolik
Semen Pozollan
Pozollan adalah sejenis bahan yang mengandung silisium ataualuminium, yang
tidak mempunyai sifat penyemenan. Butirannya halus dan dapat bereaksi
dengan kalsium hidroksida pada suhu ruang serta membentuk senyawa-
senyawa yang mempunyai sifat-sifat semen.
Semen pozollan adalah bahan ikat yang mengandung silika amorf, yang apabila
dicampur dengan kapur akan membentuk benda padat yang keras. Bahan yang
mengandung pozollan adalah teras, semen merah, abu terbang, dan bubukan
terak tanur tinggi (SK.SNI T-15-1990-03:2).Teras alam dapat dibagi menjadi:
Batu apung, obsidian, scoria, tuff, santorin, dan teras yang dihasilkan dari
batuan vulkanik.
Teras yang mengandung silika amorf halus yang tersebar dalam jumlah
banyak dan dapat bereaksi dengan kapur Jika dibubuhl air serta
membentuk silikat yang mempunyai sifat hidrolik.
Teras buatan, meliputi abu batu, abu terbang (fly-ash) dari hasil residu
PLTU dan hasil tambahan dari pengolahan bijih bauksit. Teras buatan mi
dibuat dengan pembakaran batuan vulkanik dan kemudian menggilingnya.
Semen teras meliputi semua bahan semen yang dibuat dengan
menggunakan teras dan kapur tohor. yang tidak membutuhkan
pembakaran. Teras buatan ini digunakan sebagai bahan tambah dan
digunakan pada bangunan yang tidak memerlukan persyaratan konstmksi
yang khusus, tetapi menggunakan banyak bahan semen.
Semen Terak
Semen terak adalah semen hidrolik yang sebagian besar terdiri dari suatu
campuran seragam serta kuat dari terak tanur kapur tinggi dan kapur tohor.
Sekitar 60 %beratnya berasal terak tanur tinggi. Campuranini biasanya tidak
dibakar. Jenis semen terak ada dua, yaitu:
Bahan yang dapat digunakan sebagai kombmasi portland cement dalam
pembuatan beton dan sebagai kombinasi kapur dalam pembuatan adukan
tembok.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 6
7/29/2019 dasar semen
7/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Bahan yang mengandung bahan pembantu berupa udara, yang digunakan
seperti halnya jenis pertama.
Terak tanur tinggi adalah suatu bahan non-metalik, yang sebagian besar terdiri
dari silikat, alumina silikat, kalsium dan senyawa basa lainnya, yang terbentuk
dalam keadaan cair bersama-sama dengan besi di dalam tanur tinggi.
Semen terak dibuat melalui proses tertentu yakni penggilingan, yang
menyebabkan terak itu bersifat hidrolik, sekaligus berkurang jumlah sulfatnya
yang dapat merusak. Terak tersebut kemudian dikeringkan dan ditambahi kapur
tohor dengan perbandingan tertentu. Seluruh bahan kemudian dicampur dan
dihaluskan kembali menjadi butiran yang halus.
Semen terak tidak begitu penting dalam struktur beton, tetapi cukupmenguntungkan jika digunakan untuk pekerjaan yang besar yang tidak begitu
mementingkan aspek kekuatan. Karena kadar alkali yang rendah semen terak
tidak memperlihatkan noda-noda oleh kadar alkali sehingga dapat digunakan
untuk pekerjaan yang khusus.
Semen Alam
Semen alam dihasilkan melalui pembakaran batu kapur yang mengandung
lempung pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan. Hasil pembakaran
kemudian digiling menjadi serbuk halus. Kadar silika, alumina dan oksida besi
pada serbuk cukup untuk membuatnya bergabung dengan kalsium oksida
sehingga membentuk senyawa kalsium silikat dan aluminat yang dapat dianggap
mempunyai sifat hidrolik.
Semen alam dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu: 1). Semen alam yang
digunakan bersama-sama dengan portland cement dalam suatu konstruksi, dan
2). Semen alam yang telah dibubuhi bahan pembantu, yaitu udara, yangfungsinya sama dengan jenis pertama.
Cara Pembuatan
Semen alam dibuat dengan cara membakar lempung batu kapur yang memilik
kadar lempung 13-35, kadar silika 10-20, kadar alumina 10-20, serta kadar
oksida besi 10-20. Setelah dibakar, kapur tersebut dibasahi dengan air untuk
mematikan kapur dan menghilangkan kapur bebas. Hasil pembekuannya disebut
klinker. Klinker tersebut
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 7
7/29/2019 dasar semen
8/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Kemudian digiling menjadi butiran yang berbentuk halus. Semen alam yang
dihasilkan biasanya mempunyai komposisi sebagai berikut:
- SiO2 22 - 29 %
-CaO 31-57 %
-MgO 1.5-2.2 %
-Fe2 O3 1.5-3.2 %
- Al2 O3 5.2 - 8.8 %
Semen alam tidak boleh digunakan di tempat yang langsung terekspos
perubahan cuaca, tetapi dapat digunakan dalam adukan beton untuk konstruksi
yang tidak memerlukan kekuatan tinggi.
Semen Portland
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam
pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150,1985, 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-sama dengan
bahan utamanya.
Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII. 0013-
81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi
persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut (PB.1989:3.2-8).
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam
pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan
menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi
mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran
beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete).
Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan
rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan. Pemilihan tipe semen ini
kelihatannya mudah dilakukan karena semen dapat langsung diambil dari
sumbemya (pabrik). Hal itu hanya benar jika standar deviasi yang ditemui kecil,
sehingga semen yang berasal beberapa sumber langsung dapat digunakan.
Akan tetapi, jika standar deviasi hasil uji kekuatan semen besar, hal tersebut
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 8
7/29/2019 dasar semen
9/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
akan menjadi masalah. Saat ini banyak tipe semen yang ada di pasaran
sehingga kemungkinan variasi kekuatan semennya pun besar (ACI 318-89:2-1).
Fungsi utama semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk
suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir
agregat. Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10 %, namun
karena fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi
penting.
Proses Pembuatan Semen Portland
Semen portland dibuat dari serbuk halus mineral kristalin yang komposisi
utamanya adalah kalsium dan aluminium silikat. Penambahan air pada mineral
ini menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mempunyai kekuatan
seperti batu. Berat jenis yang dihasilkan berkisar antara 3.12 dan 3.16 dan berat
volume sekitar 1500 kg/cm3 (Nawy, 1985:9). Bahan utama pembentuk semen
portland adalah kapur (CaO), silika (SiO3), alumina (Al2O3), sedikit magnesia
(MgO), dan terkadang sedikit alkali. Untuk mengontrol komposisinya, terkadang
ditambahkan oksida besi, sedangkan gipsum (CaSO4.H2O) ditambahkan untuk
mengatur waktu ikat semen.
Klinker dibuat dari batu kapur (CaCO3), tanah liat dan bahan dasar berkadar besi.
Bahan kapur di Indonesia tersedia melimpah. Kebanyakan pabrik semen
dibangun di dekat gunung kapur.
Pembuatan semen portland dilaksanakan melalui beberapa tahapan, yaitu:
1. Penambangan di quarry
2. Pemecahan di crushing plant
3. Penggilingan (blending)
4. Pencampuran bahan-bahan
5. Pembakaran (ciln)
6. Penggilingan kembali hasil pembakaran,
7. Penambahan bahan tambah (gipsum)
8. Pengikatan (packing plant)
Proses pembuatan semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu proses
basah dan proses kering.
Proses Basah
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 9
7/29/2019 dasar semen
10/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Pada proses basah, sebelum dibakar bahan dicampur dengan air (slurry) dan
digiling hingga berupa bubur halus. Proses basah umumnya dilakukan jika yang
diolah merupakan bahan-bahan lunak seperti kapur dan lempung.
Bubur halus yang dihasilkan selanjutnya dimasukan dalam sebuah pengering
(oven) berbentuk silinder yang dipasang miring (ciln). Suhu ciln ini sedikit demi
sedikit dinaikkan dan diputar dengan kecepatan tertentu. Bahan akan mengalami
perubahan sedikit demi sedikit akibat naiknya suhu dan akibat terjadinya sliding
di dalam ciln. Pada suhu 100 0C air mulai menguap; pada suhu 850 0C
karbondioksida dilepaskan. Pada suhu sekitar 1400 0C, berlangsung permulaan
perpaduan di daerah pembakaran, dimana akan terbentuk klinker yang terdiri
dari senyawa kalsium silikat dan kalsium aluminat. Klinker tersebut selanjutnya
didinginkan, kemudian dihaluskan menjadi butir halus dan ditambah dengan
bahan gipsum sekitar 1%-5%.
Proses Kering
Proses kering biasanya digunakan untuk jenis batuan yang lebih keras misalnya
untuk batu kapur jenis shale. Pada proses ini bahan dicampur dan digiling dalam
keadaan kering menjadi bubuk kasar. Selanjutnya, bahan tersebut dimasukkan
ke dalam ciln dan proses selanjutnya sama dengan proses basah. Lihat Gambar
2.2. (Gideon,1994:146).
Gambar 2.2Proses Pembuatan Semen
Dalam fabrikasi akhir, semen portland digiling dalam kilang peluru
(kogelmoles/ciln) hingga halus dan ditambahl beberapa bahan tambahan,
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 10
7/29/2019 dasar semen
11/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
termasuk gipsum. Jenis semen yang diproduksi pabrik disesuaikan dengan
kebutuhan. Bagan alir dan proses fabrikasi semen portland dipabrik dapat dilihat
pada Gambar 2.3. Secara ringkas, proses pembuatan semen portland dapat
dijelaskan sebagai berikut (Nawy, 1985:9).
1. Bahan baku yang berasal dari tambang (quarry) berupa campuran CaO
SiO2, dan Al2O3 digiling (blended) bersama-sama beberapa bahan tambah
lainnya, baik dalam proses basah maupun dalam proses kering.
2. Hasil campuran tersebut dituangkan ke ujung atas ciln yang diletakan
agak miring.
3. Selama ciln berputar dan dipanaskan, bahan tersebut mengalir dengan
lambat dari ujung atas ke ujung bawah.
4. Temperatur dalam ciln dinaikkan secara perlahan hingga mencapai
temperatur klinker (clincer temperature) dimana difusi awal terjadi.
Temperatur mi dipertahankan sampai campuran membentuk butiran semen
portland pada suhu 1400 0C (2700 0F). Butiran yang dihasilkan disebut
sebagai klinker(clincer) dan memiliki diameter antara 1.5-50 mm.
5. Klinker tersebut kemudian didinginkan dalam clinker storage dan
selanjutnya dihancurkan menjadi butiran-butiran yang halus.
6. Bahan tambah, yakni sedikit gipsum (sekitar 1%-5%) ditambahkan untukmengontrol waktu ikat semen, yakni waktu pengerasan semen di lapangan.
7. Hasil yang diperoleh kemudian disimpan pada
sebuah cement silo untuk penggunaan yang kecil, yakni kebutuhan
masyarakat. Pengolahan selanjutnya adalah pengepakan dalam packing
plant. Untuk kebutuhan pekerjaan besar, pndistribusian semen dapat
dilakukan menggunakan capsule truck.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 11
7/29/2019 dasar semen
12/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Gambar 2.3 Bagan Alir Proses Pabrikasi Semen
Sifat Dan Karakteristik Semen Portland
Semen yang satu dapat dibedakan dengan semen lainnya berdasarkan susunan
kimianya maupun kehalusan butimya. Perbandingan bahan-bahan utama
penyusun semen portland adalah kapur (CaO) sekitar 60%-65%, silika (SiO2)
sekitar 20%-25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%-
12%. Sifat-sifat semen portland dapat iibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika
dan sifat kimia.
Sifat-sifat fisika semen meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan, kekalan,
kekuatan tekan, pengikatan semu, panas hidrasi, dan hilang pijar. Berikut ini
adalah penjelasan untuk masing-masing sifat.
1. Kehalusan Butir
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan (setting
time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Kehalusan
penggilingan butir semen dinamakan penampang spesifik, yaitu luas butir
permukaan semen. Jika permukaan penampang semen lebih besar, semen akan
memperbesar bidang kontak dengan air. Semakin halus butiran semen, proses
hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir
akan berkurang.
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.
2. 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
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 12
7/29/2019 dasar semen
13/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
semen dalam campuran. Pengujian berat jenis dapat dilakukan menggunakan Le
Cliatelier Flaskmenurut standar ASTM C-188.
3. Konsistensi
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.
4. Waktu Pengikatan
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung dari
mulai bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup
kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua: 1).
waktu ikat awal (initial setting time) yaitu waktu dari pencampuran semen dengan
air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan, 2). waktu ikatan
akhir (final setting time) yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga
beton mengeras. Pada semen portland initial setting time berkisar 1.0 - 2.0 jam,
tetapi tidak boleh kurang dan 1.0 jam, sedangkan final setting time tidak boleh
lebih dari 8.0 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
berakhimya ikatan akhir. Waktu ikatan akan memendek karena naiknya
temperatur sebesar 30 0C atau lebih. Waktu ikatan ini sangat dipengaruhi oleh
jumlah air yang dipakai dan oleh lingkungan sekitamya.
Pengikatan semu diukur dengan alat "Vicat"atau "Gillmore". Pengikatan semu
untuk prosentase penetrasi akhir minimum pada semua jenis semen adalah
50%.
5. Panas Hidrasi
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 13
7/29/2019 dasar semen
14/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air,
dinyatakan dalam kalori/gram. Jumlah panas yang dibentuk antara lain
bergantung pada jenis semen yang dipakai dan kehalusan butir semen. Dalam
pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni
timbulnya retakan pada saat pendinginan. Pada beberapa struktur beton,
terutama pada struktur beton mutu tinggi, retakan ini tidak diinginkan. Oleh
karena itu perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat
pelaksanaan.
Panas hidrasi naik sesuai dengan nilai temperatur pada saat hidrasi terjadi.
Untuk semen biasa, panas hidrasi bervariasi mulai 37 kalori/gram pada
temperatur sekitar 5 0C hingga 80 kalori/gram pada temperatur 40 0C. Semua
jenis semen umumnya telah membebaskan sekitar 50% panas totalnya pada
satu hingga tiga hari pertama 70% pada hari ketujuh, serta 83-91% setelah 6
bulan. Laju perubahan panas ini bergantung pada komposisi semen.
Perkembangan panas hidrasi untuk berbagai jenis semen pada suhu 21 0C
ditunjukkan pada Tabel.2.1.
Tabel 2.1Perkembangan Panas Hidrasi Semen Portland pada Suhu 21 0C
6. Perubahan Volume (Kekalan)
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".
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 14
Jenis Semen PortlandHari
1 2 3 7 28 90
Tipe I 33 53 61 80 96 104Tipe II - - - 58 75 -Tipe III 53 67 75 92 101 107Tipe IV - - 41 50 66 75
Tipe V - - - 45 50 -
7/29/2019 dasar semen
15/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
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. Pemeriksaan
semen atau pengujian semen hams dilakukan sesuai dengan standar mutu.
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, kita menggunakan Standar Industri Indonesia, (SII-0013-81) yang
mengadopsi ASTM C-150-80. SU kini telah diperbarui menjadi SNI.
7. Kekuatan Tekan
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. Perkembangan
kekuatan tekan untuk. mortar dan beton yang menggunakan berbagai jenis
semen dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan 2.5.
Gambar 2.4Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe
Portland Cement
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 15
7/29/2019 dasar semen
16/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Gambar 2.5Perkembangan Kekuatan Tekan Beton untuk Berbagai Tipe
Portland Cement dengan FAS 0.49
Sifat dan Karakteristik Kimia Semen Portland
Senyawa Kimia
Secara garis besar, ada 4 (empat) senyawa kimia utama yang menyusun semen
portland, yaitu:
1. Trikalsium Silikat (3CaO. SiO2) yang disingkat menjadi C3S.
2. Dikalsium Silikat (2CaO. SiO2) yang disingkat menjadi C2S.
3. Trikalsium Aluminat (3CaO. AL2O3) yang di singkat menjadi C3A.
4. Tertrakalsium aluminoferrit (4CaO. AL2O3.Fe2O3)
yang disingkat menjadi C4AF.
Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang saling mengikat/mengunci ketika
menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70%-80% dari berat semen dan
merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen(Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi. Persenyawaan ini
dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen. Senyawa C3S
jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas. Panas tersebut
akan mempengaruhi kecepatan mengeras sebelum hari ke-14. Senyawa C2S
lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen
setelah umur 7 hari. C2S memberikan ketahanan terhadap serangan kimia
(chemical attack) dan mempengaruhi susut terhadap pengaruh panas akibat
lingkungan.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 16
7/29/2019 dasar semen
17/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Kedua senyawa utama tadi membutuhkan air sekitar 21%-24% dari beratnya
untuk bereaksi. Senyawa C3S membebaskan kalsium hidroksida hampir tiga kali
dari yang dibebaskan oleh C2S. Jika kandungan C3S lebih banyak maka akan
terbentuk semen dengan kekuatan tekan awal yang tinggi dan panas hidrasi
yang tinggi, sebaliknya jika kandungan C2S lebih banyak maka akan terbentuk
semen dengan kekuatan tekan awal yang rendah dan ketahanan terhadap
serangan kimia yang tinggi.
Senyawa ketiga, C3A, bereaksi secara exothermic dan beraksi sangat cepat,
memberikan kekuatan awal yang sangat cepat pada 24 jam pertama. C3A
bereaksi dengan air yang jumlahnya sekitar 40% dari beratnya. Karena
persentasinya dalam semen yang kecil (sekitar 10%), maka pengaruhnya pada
jumlah air untuk reaksi menjadi kecil. Unsur ini sangat berpengamh pada nilai
panas hidrasi tertinggi, baik pada saat awal maupun pada saat pengerasan
berikutnya yang sangat panjang. Semen yang mengandung unsur C3A lebih dari
10% tidak akan tahan terhadap serangan sulfat.
Prinsip dasar pemilihan semen yang akan digunakan sebagai bahan campuran
beton yang tahan terhadap serangan sulfat adalah berapa banyak kandungan
senyawa C3A-nya. Semen yang tahan sulfat harus memiliki kandungan C3A tidak
lebih dari 5%. Semen yang kandungan C3A-nya tinggi, jika terkena sulfat yangterdapat pada air atau tanah akan mengeluarkan C3A yang bereaksi dengan
sulfat dan mengambang sehingga mengakibatkan retak-retak pada betonnya
(Cokrodimuldjo, 1992).
Untuk struktur drainase yang kandungan sulfatnya lebih tinggi dari normal, harus
digunakan bahan campuran beton yang tahan terhadap serangan sulfat. Semen
yang akan digunakan harus memiliki kandungan C3A sekitar 0.10%-0.20% (ACI
318-83:2-7). Semen portland Tipe II biasanya mengandung C3A lebih kecil dari
8% (ASTM C-150). Untuk struktur yang benar-benar akan terekspos serangan
sulfat, sebaiknya digunakan semen Tipe V, dimana kandungan C3A
maksimumnya sekitar 5% (ACI.318-83:2-7).
Senyawa keempat, yakni C4AF, kurang begitu besar pengaruhnya terhadap
kekerasan semen atau beton sehingga kontribusinya dalam peningkatan
kekuatan kecil. Komposisi kandungan senyawa yang dibutuhkan dalam semen
portland menurut standar ASTM C-150 dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 17
7/29/2019 dasar semen
18/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Dari uraian di atas nampak bahwa perbedaan persentasi senyawa kimia akan
menyebabkan perbedaan sifat semen. Kandungan senyawa yang terdapat dalam
semen akan membentuk karakter dan jenis semen. Peraturan Beton 1989
(SKBI.1.4.53.1989) dalam ulasannya di halaman 1, membagi semen portland
menjadi lima jenis (SK.SNI T-15-1990-03-.2) yaitu:
1. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan
persyaratan khusus sepertijenis-jenis lainnya.
2. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
3. Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan
awal yang tinggi dalam fase permulaan setelah pengikatan terjadi.
4. Tipe IV, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas
hidrasi yang rendah.
5. Tipe V, Semen portland yang dalam penggunaaimya memerlukan
ketahanan yang tinggi terhadap sulfat.
Komposisi kimia dari kelima jenis semen tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3.(Nawy,1985:ll).
Tabel 2.3Prosentasi Komposisi Semen portland
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 18
Nilai
TrikalsiumSilikat
DikalsiumSilikat
Trikalsium Tetrakalsium
3CaO.SiO2 2CaO.SiCO2 Aluminat Aluminofferit
Atau Atau 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3Fe2O3.
C3S C2S Atau Atau C4AFC3A
Penyemenan
Kecepatan
Baik
Sedang
Baik
Lambat
Buruk
Cepat
Buruk
Lambat
Reaksi
PelepasanPanas
Sedang Sedikit Banyak Sedikit
Hidrasi
7/29/2019 dasar semen
19/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Dalam SII 0013-1981 dan Ulasan PB 1989, semen Tipe I digunakan untuk
bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Semen
Tipe II yang memiliki kadar C3A tidak lebih dari 8% digunakan untuk konstruksi
bangunan dan beton yang terns menerns berhubungan dengan air kotor atau air
tanah atau untuk pondasi yang tertanam di dalam tanah yang mengandung air
agresif (garam-garam sutfat) dan saluran air buangan atau bangunan yang
berhubungan langsung dengan rawa. Semen Tipe III, memiliki kadar C 3A serta
C3S yang tinggi dan butirannya digiling sangat halus, sehingga cepat mengalamiproses hidrasi. Semen jenis ini dipergunakan pada daerah yang bertemperatur
rendah, terutama pada daerah yang mempunyai muslin dingin (winter season).
Semen Tipe IV mempunyai panas hidrasi yang rendah, kadar C3S-nya dibatasi
maksimum sekitar 35% dan kadar C3A-nya maksimum 5%. Semen tipe ini
digunakan untuk pekerjaan-pekerjaan yang besar dan masif, umpamanya untuk
pekerjaan bendung, pondasi berukuran besar atau pekerjaan besar lainnya.
Semen Tipe V digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air
buangan industri, bangunan yang terkena pengaruh gas atau uap kimia yang
agresif serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang
mengandung sulfat dalam prosentase yang tinggi. Total alkali yang terkandung
dalam semen dalam campuran beton harus dibatasi sekitar 0.5%-0.6% (Stanton,
1940).
Sifat Kimia
Sifat kimia semen meliputi kesegaran semen, sisa yang tak larut dan yang paling
utama adalah komposisi syarat yang diberikan.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 19
Komposisi Dalam Persen %Karakteristik Umum
C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO MgQ
Tipe I, Normal 49 25 12 8 2.9 0.8 2.4 Semen untuk semua
Tujuan
Tipe II, Modifikasi 46 29 6 12 2.8 0.6 3Relatif sedikit pelepasan
panas, digunakan untuk
struktur besar
Tipe III, Kekuatan
Awal Tinggi56 15 12 8 3.9 1.4 2.6
Mencapai kekuatan awalyang tinggi pada umur 3
hari
Tipe IV, Panas
Hidrasi Rendah30 46 5 13 2,9 0.3 2.7
Dipakai pada bendunganbeton
Tipe V, Tahan Sulfat 43 36 4 12 2.7 0.4 1.6
Dipakai pada saluran danstruktur yang diekspose
terhadap sulfat.
7/29/2019 dasar semen
20/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
1. Kesegaran Semen
Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran (loss of ignition) dilakukan pada
semen dengan suhu 900-1000 0C. Kehilangan berat ini terjadi karena
kelembaban yang menyebabkan prehidrasi dan karbonisasi dalam bentuk kapur
bebas atau magnesium yang menguap.
Kelembaban ini disebabkan oleh atmosfir yang mengandung air, juga karena
karbondioksida yang terserap di atmostir. Kehilangan berat dari semen ini
merupakan ukuran dari kesegaran semen. Pemeriksaan kesegaran semen
dilakukan dengan cara mengambil satu gram semen dan menempatkannya
dalam platina bertemperatur 900-1000 0C, selama 15 menit. Dalam keadaan
normal, akan terjadi kehilangan berat sekitar 2 (batas maksimum sekitar 4).
2. Sisa Yang Tak Larut (Insoluble Residue)
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%.
Pemeriksaan bahan yang tak larut dapat dilakukan dengan mengaduk satu gram
semen dalam 40 ml air yang kemudian ditambahi dengan 10 ml HCL pekat.
Campuran tersebut selanjutnya dididihkan selama 10 menit dan volumenya
dibuat tetap. Jika terbentuk gumpalan, gumpalan tersebut harus dipecah dan
larutan disaring dengan kertas filter. Sisa yang tak larut disaring dan dicuci
dengan larutan Na2CO3+H2O+HCL, kemudian dicuci dengan air. Untuk
memperoleh sisa yang tak larut, kertas filter dikeringkan lalu dibakar dan
ditimbang.
3. Panas Hidrasi Semen
Seperti, yang telah. .diuraikan, hidrasi terjadi jika semen bersentuhan dengan air.
Proses hidrasi terjadi dengan, arah kedalam dan keluar. Maksudnya, hasil hidrasi
mengendap di bagian luar, semen yang bagian dalamnya belum terhidrasi
secara bertahap akan terhidrasi sehingga volumenya mengecil (susut): Reaksi ini
berlangsung lambat (sekitar 2 - 8 jam) sebelum mengalami percepatan setelah
kulit permukaan pecah.
Pada tahap berikutnya akan terbentuk pasta semen yang terdiri dari gel
(tobermorite).dan sisa semen yang tidak bereaksi, seperti kalsium Ca(OH)2, air
dan senyawa yang lainnya. Kristalin senyawa tersebut membentuk suatu
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 20
7/29/2019 dasar semen
21/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
rangkaian tiga dimensi yang saling melekat secara acak, dan sedikit demi sedikit
mengisi ruangan yang ditempati air, lalu membeku dan mengeras sehingga
mempunyai kekuatan tertentu, Selama proses hidrasi berlangsung, akan keluar
panas yang dinamakan panas hidrasi. Pasta semen yang telah mengeras
memiliki strukfur berpori dengan ukuran yang sangat kecil, dan bervariasi
ukurannya sekitar 4 x 107 mm; Setelah hidrasi berlangsung, endapan pada
permukaan butiran semen akan menyebabkan difusi air ke bagian dalam yang
belum terhidrasi semakin sulit sehingga proses hidrasi menjadi lambat. Proses ini
dapat mencapai umur 50 tahun dalam peningkatan kekuatan beton.
4. Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen (FAS)
Banyaknya air yang dipakai selama proses hidrasi akan mempengarnhi
karakteristik kekuatan beton jadi. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan
untuk proses hidrasi tersebut adalah sekitar 25 dari berat semen. Jika air yang
digunakan kurang dari 25, maka kelecakan atau kemudahan dalam pengerjaan
tidak akan tercapai.
Beton yang memiliki workability didefmisikan sebagai beton yang dapat dengan
mudah dikerjakan atau dituangkan (poured) ke dalam cetakan (forms, molds)
dan dapat dengan mudah dibentuk (Ilsley Hewes, 1942:224). Identifikasi dari
kemudahan pekerjaan ini adalah nilai konsistensi dari beton segar. Hal ini secara
khusus akan dibahas pada Bab 13. Kekuatan beton akan turun jika air yang
ditambahkan ke dalam campuran semakin banyak. Karena itu penambahan air
harus dilakukan sedikit demi sedikit sampai nilai maksium yang tercantum dalam
rencana tercapai.
Faktor air semen (FAS) atau water cement ratio (wcr) atau w/c adalah indikator
yang penting dalam perancangan campuran beton. Faktor air semen adalah
berat air dibagi dengan berat semen, yang dituliskan sebagai:
FAS = berat air/berat semen
FAS yang rendah menyebabkan air yang berada di antara bagian-bagian semen
sedikit dan jarak antara butiran-butiran semen menjadi pendek. Akibatnya,
massa semen lebih menunjukan keterkaitannya (kekuatan awal lebih
berpengaruh). Batuan semen mencapai kepadatan yang tinggi dan kekuatan
tekannya menjadi lebih tinggi (normal ratio sekitar 0.25-0.65) %.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 21
7/29/2019 dasar semen
22/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengankekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder. Jika faktor air semen
semakin besar, kekuatan tekan akan menurun, seperti disajikan di Gambar 2.6.
Gambar 2.6Hubungan antara kekuatan tekan beton umur 7 hari dengan faktor
air semen menggunakan semen yang cepat mengeras
Gambar 2.6 menunjukkan peningkatan kekuatan beton yang ekstrem pada FAS
0.5 sampai 1.10. Hubungan antara variasi kuat tekan selama masa umur 28 hari
untuk beberapa FAS ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 22
7/29/2019 dasar semen
23/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Gambar 2.7 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama
masa perkembangannya
Dari Gambar 2.6 dan gambar 2.7 terlihat bahwa pada nilai FAS 0.4, semen telah
terhidrasi dengan baik dan mempunyai kekuatan tekan yang tinggi pada umur 28
hari. Jika diberi tambahan air, pori-porinya akan bertambah banyak. Akibatnya
beton lebih banyak berpori dan kekuatannya akan menurun.
Syarat Mutu Semen Portland
Semen portland yang digunakan untuk konstruksi sipil harus memenuhi syarat
mutu yang telah ditetapkan. Di Indonesia, syarat mutu yang dipergunakan adalah
SII.0013-81, "Mutu dan Cara Uji Semen Portland". Syarat mutu yang ditetapkan
oleh SII ini diadopsi dari syarat mutu ASTM C-150.
Syarat mutu semen portland, SII.0013-81 (ASTM.C-150)
Tabel 2.4Syarat Kimia
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 23
URAIANJenisSemen
I II III IV V
MgO,%,maksimum 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
SO3,%,maksimum
C3A 8.0% 3.0 3.0 3.5 2.3 2.3
C3A 8.0% 3.5 - 4.5 - -
Hilang pijar, % maksimum 3.0 3.0 3.0 2.5 3.0Bagian tak larut, % maksimum 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Alkali sebagai Na2O, %maksimum*)
0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
C3S, % maksimum**) - - - 35 -
C2S, % maksimum**) - - - 40 -
C3A, % maksimum**) - 8 15 7 5
C3AF+2C3A, atau C4AF+C2F, - - - - 20++)
% maksimum**)
C3S+C3A, % maksimum - 58+) -
7/29/2019 dasar semen
24/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Keterangan:
+) Nilai ini berlaku bila disyaratkan panas hidrasi sedang bag! semen yang sedang diuji; pengujian panas
hidrasi tidak diperiksa.
++) Syarat ini tidak berlaku apabila nilai pemuaian karena sulfat yang terdapat pada syarat fisika diikutkan.
*) Hanya berlaku apabila digunakan dengan agregat beton yang reaktif terhadap alkali.*) Apabila perbandingan antara % Al2O3 dan % Fe2O3 lebih dari 0.64 maka perbandingan C3S, C2S, C3A dan
C4AF adalah sebagai berikut:
C3S = 3CaO.SiO2
= (4.071x%CaO) (7.600x%SiO2) (6.718x%Al2O3) (1.430x%Fe2O3) (2.852xSO3)
C2S = 2CaO.SiO2 = (2.867x%SiO2) - (0.7544x%C3S)
C3A = 3CaO. Al2O3 = (2.650x%Al2O3) - (1.692x%Fe2O3)
C4AF = 4CaO.Al2O3.Fe2O3 = 3.043x%Fe2O3
Apabila perbandingan Al2O3 dan Fe2O3 kurang dari 0.64 perbandingannya adalah:
C4AF+C2F = 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 2CaO. Fe2O3
Sehingga perhitungan C4AF+C2F dan C3Smenjadi:
C4AF+C2F = 2.100x% Al2O3+1.702x% Fe2O3
C3S = (4.071x%CaO) - (7.600x%SiO2) - (4.479x% Al2O3) (2.859x% Fe2O3) - (2.852xSO3)
Dalam komposisi ini tidak terdapat C3A dalam semen, sedangkan C2S dapat dihitung seperti rumus di atas.
Tabel 2.5Syarat Fisika
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 24
7/29/2019 dasar semen
25/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
*) Bila pemuaian karena sulfat disyaratkan; syarat ini berlaku sebagai ganti dari
nilai batas kadar
C3A dan C4AF+2C3A;seperti yang disyaratkan di syarat kimia.
Standar Pengujian
Tabel 2.6Standar Pengujian Sifat Fisika Menurut ASTM
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 25
No. UraianTipe Semen
I II III IV V
1
Kehalusan
Sisa diatas ayakan 0,09 mm, % 10 10 10 10 10
MaksimumDengan alat Vicat Blainey 2800 2800 2800 2800 2800
2
Waktu Pengikatan (setting time),
Menggunakan alat "Vicat"
Awal, menit minimum 45 45 45 45 45
Akhir, jam maksimum 8 8 8 8 8
Waktu Pengikatan (setting time),
menggunakan "Gillmore"
Awal, menit minimum 60 60 60 60 60
Akhir, jam maksimum 10 10 10 10 10
3
Kekalan; Pemuaian dalam 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80
autoclave, maksimum
4
Kekuatan tekan: - - - - -
1 hari kg/cm2, minimum - - 125 - -
1 + 2 hari kg/cm2, minimum 125 100 250 - 85
1 + 6 hari kg/cm2, minimum 200 175 - 70 150
1 +27 hari kg/cm2, minimum - - - 175 210
5Pengikatan semu (false set) 50 50 50 50 50
Penetrasi akhir, % minimum
6
Panas hidrasi - - - - -
7 hari, cal/g, maksimum - 70 - 60 -
28 hari, cal/g, maksimum - 80 - 70 -
7Pemuaian karena sulfat - - - - 0,45*)14 hari, %maksimum
7/29/2019 dasar semen
26/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Semen Portland Pozollan
Semen portland pozollan adalah campuran semen portland dan bahan-bahan
yang bersifat pozollan seperti terak tanur tinggi dan hasil residu PLTU. Semen
jenis ini biasanya digunakan untuk beton yang diekspos terhadap sulfat. Menurut
(SK.SNI T-15-1990-03:2), semen portland-pozollan dihasilkan dengan
mencampurkan bahan semen portland dan pozollan (15-40% dari berat totalcampuran), dengan kandungan SiO2 + Al2 O3 + Fe2 O3 dalam pozollan minimum
70% (SK.SNIT-1991-03:2).
Suatu konstruksi sipil yang menggunakan semen portland pozollan sebagai
bahan ikat harus memenuhi standar SII 0132 "Mutu dan Cara Uji Semen
Portland Pozollan atau syarat ASTM C.595-82, yaitu "Spesification for Blend
Hydraulic Cement. (SKBI.l. 4.53:4).
Abu terbang (fly ash) atau bahan pozollan lainnya yang dipakai sebagai bahan
campuran tambahan hams memenuhi "Spesification for Fly Ash and Raw or
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 26
Sifat Fisika ASTM Test
Kehalusan Butir(fineness)
- Air Permeability- Turbidimeter
- Sieving
C.204C.115
C.I 84 (No. 100 and 200, dry)
C.786(No.50,100,200,wet)
C.430 (No.325, wet)
Kepadatan (density) C.I 88
Konsistensi (concislency)
- Water requirement
- Konsistensi normalC.I 09
C.I 87
Pengikatan (setting lime)- Time of Set
- False Set
C.266 (Gillmore)C.191 (Vicat)
C.807 (Vicat Modifikasi)
C.451
Panas Hidrasi C.186
Perubahan Volume C.157
Kekuatan C.109
Keawetan (Durability)
- Air Content
- Reaksi Alkali
- Siilfnte expansion
C.185
C.227 (menggunakan Pyrex glass)
C.452 (untuk semen portland)
7/29/2019 dasar semen
27/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Calcined Natural Pozollan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement"
(ASTM C.618).
Semen Putih
Semen putih adalah semen portland yang kadar oksida besinya rendah, kurang
dari 0.5%. Bahan baku yang digunakan harus kapur mumi, lempung putih yang
tidak mengandung oksida besi dan pasir silika. Semen putih digunakan untuk
membuat star ubin/keramik dan benda yang, lebih banyak nilai seninya, tetapi
biasanya tidak digunakan untuk bangunan struktur. Semen putih telah diproduksi
secara massal di pabrik.
Semen Alumina
Semen alumina dihasilkan melalui pembakaran batu kapur dan bauksit yang
telah digiling halus pada temperatur 1600 0C. Hasil pembakaran tersebut
berbentuk klinker dan selanjutnya dihaluskan hingga menyerupai bubuk. Jadilah
semen alumina yang berwama abu-abu.
Semen alumina mempunyai kekuatan tekan awal yang tinggi, tahan terhadap
serangan asam dan garam-garam sulfat dan tahan api. Akan tetapi, jika
dipergunakan pada suhu lebih dari 29 0C, kekuatannya berangsur-angsur akan
berkurang. Oleh karena itu, jenis semen ini hanya dapat dipergunakan untuk
negara yang mempunyai musim dingin.
1.3 PENYIMPANAN SEMEN
Agar semen tetap memenuhi syarat meskipun disimpan dalam waktu lama, cara
penyimpanan semen perlu diperhatikan (PB, 1989:13). Semen harus terbebas
dari bahan kotoran dari luar. Semen dalam kantong harus disimpan dalam
gudang tertutup, terhindar dari basah dan lembab, dan tidak tercampur dengan
bahan lain. Semen dari jenis yang berbeda harus dikelompokan sedemikian rupa
untuk mencegah kemungkinan tertukarnya jenis semen yang satu dengan yang
lainnya. Urutan penyimpanan harus diatur sehingga semen yang lebih dahulu
masuk gudang terpakai lebih dahulu.
Semen curah harus disimpan di dalam silo yang terbuat dari baja atau beton dan
harus terhindar dari kemungkinan tercampur dengan bahan lainnya. Apabila
semen telah disimpan terlalu lama, perlu dibuktikan dulu bahwa semen tersebut
memenuhi syarat sebelum dipakai.
Teknologi Bahan KonstruksiIr. Alizar, MT.
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
12 27
7/29/2019 dasar semen
28/28
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana
Untuk menghindari pecahnya kantong semen, tinggi maksimum timbunan zak
semen adalah 2 meter atau sekitar 10 zak. Jarak bebas antara bidang dinding
dan semen sekitar 50 cm, sedangkan jarak bebas antara lantai dan semen
sekitar 30 cm.
LATIHAN:
1. Jelaskan deskripsi dari semen
2. Sebutkanjenis-jenis semen hidrolik dan non-hidrolik!
3. Jelaskan proses pembuatan kapur hidrolik di Indonesia!
4. Apa yang dimaksud dengan pozollan? Apa saja yang dapat
dikelompokkan sebagai pozollan?
5. Bagaimana proses pembuatan a), semen terak, b). semen alam dan c).
semen portland?
6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan proses basah dan proses kering
dalam pembuatan semen portland!
7. Jelaskan sifat dan karakteristik semen portland, baik sifat kimia maupun
fisika!
8. Jelaskan komposisi kimia dan kegunaan dari lima tipe semen portland!
9. Sebutkan dan Jelaskan empat unsur kimia utama penyusun semen
portland!
10. Jelaskan perkembangan kekuatan tekan (sampai dengan umur 28 hari)
beton yang menggunakan lima jenis semen portland dengan FAS 0.49!
11. Sebutkan dan Jelaskan syarat mutu semen portland sebagai campuran
beton!
12. Bagaimanakah cara penyimpanan semen portland?