Pendidikan Teknik Bangunan: Bahan Pengikat Hidrolis

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar belakang.

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

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

Sedangkan kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya kira-kira "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan". Meski sempat populer di zamannya, nenek moyang semen made in Napoli ini tak berumur panjang. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100 - 1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.
Baru pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton - insinyur asal Inggris - menemukan kembali ramuan kuno berkhasiat luar biasa ini. Dia membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

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

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

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

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

Beton bisa disebut sebagai mahakarya semen yang tiada duanya di dunia. Nama asingnya, concrete - dicomot dari gabungan prefiks bahasa Latin com, yang artinya bersama-sama, dan crescere (tumbuh). Maksudnya kira-kira, kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Dewasa ini, nyaris tak ada gedung pencakar langit berdiri tanpa bantuan beton.

Meski bahan bakunya sama, "dosis" semen sebenarnya bisa disesuaikan dengan beragam kebutuhan. Misalnya, jika kadar aluminanya diperbanyak, kolaborasi dengan bahan bangunan lainnya bisa menghasilkan bahan tahan api. Ini karena sifat alumina yang tahan terhadap suhu tinggi. Ada juga semen yang cocok buat mengecor karena campurannya bisa mengisi pori-pori bagian yang hendak diperkuat.

Semen termasuk bahan material yang sangat dikenal di negeri kita, karena sangat mudah didapatkan dan diaplikasikan dalam berbagai proyek skala besar maupun kecil. Proyek besar seperti pembangunan gedung bertingkat, hingga proyek rumah tinggal biasanya menggunakan material beton. Dewasa ini beton termasuk material paling mudah didapatkan dibandingkan material lain seperti kayu. Pada dasarnya, terdapat beberapa jenis semen di pasaran, untuk jenis yang paling populer dan bisa digunakan untuk konstruksi rumah tinggal, adalah jenis Ordinary Portland Cement jenis 1 dan PCC (Portland Composite Cement). Di Indonesia, terdapat standar untuk mutu semen yang baik digunakan untuk pembangunan rumah tinggal.

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia, SNI 15-7064-2004, standar mutu semen Portland (nama semen yang populer ini), semen portland komposit dapat digunakan untuk konstruksi umum seperti:

· pekerjaan beton,

pasangan bata,

· selokan,

· jalan,

· pagar dinding

· pembuatan elemen bangunan khusus

· beton pracetak,

· beton pratekan,

· panel beton,

· bata beton (paving block)

· dan sebagainya.

Standar tersebut dibuat oleh Badan Standardisasi Nasional (BSN) agar mutu semen yang beredar di pasaran dapat dipertanggungjawabkan. Karena itu dikemasan sak semen biasanya terdapat logo "SNI" sebagai standar mutu maupun spesifikasi semen.

Material semen merupakan bahan komposit yang biasa digabungkan dengan beton bertulang. Hal ini karena beton, yang dihasilkan dari campuran semen, agregat (pasir/kerikil), dan air akan menghasilkan beton, yang kuat untuk gaya tekan. Artinya beton adalah material untuk menahan beban yang sifatnya menekan/ tekanan. Sedangkan tulangan besi dibuat untuk menahan gaya tarik atau tarikan. Perpaduan beton dan besi tulangan ini disebut "Beton bertulang" yang kuat menahan gaya tarik dan tekan.

B. Rumusan Masalah.

Dengan melihat latar belakang yang dikemukakan sebelumnya maka beberapa masalah yang akan dirumuskan dalam makalah ini adalah :

1. Apakah Semen Portland itu ?

2. Bagaimana Cara Pembuatan Semen Portland ?

3. Bagaimana Klasifikasi Semen Portland ?

4. Apa Syarat Semen Portland ?

5. Bagaimana Sifat – Sifat Semen Portland ?

6. Bagaimana Penyimpanan Semen Portland ?

C. Tujuan

Tujuan pembuatan makalah ini antara lain :

1. Untuk Menyelesaikan tugas mata kuliah Ilmu Bahan Bangunan.

2. Untuk mengetahui Apa Semen Portland itu.

3. Untuk mengetahui Cara Pembuatan Semen Portland.

4. Untuk mengetahui Klasifikasi Semen Portland.

5. Untuk mengetahui Syarat Semen Portland.

6. Untuk mengetahui Sifat – Sifat Semen Portland.

7. Untuk mengetahui Penyimpanan Semen Portland.

BAB II

PEMBAHASAN

A. SEMEN PORTLAND.

Semen portland ialah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan. Semen portland merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam pembangunan fisik. Dihasilkan dengan cara menggiling halus klinker, yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dan gips sebagai bahan pembantu.

Semen (cement) adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air.

B. PEMBUATAN SEMEN PORTLAND.

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

Bahan baku pembuatan semen umumnya sama, yakni batu kapur atau gamping dan tanah liat/lempung. Batu kapur adalah hasil tambang gali yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO). Sedangkan tanah lempung mengandung silika dioksida (SiO2) serta aluninium oksida (Al2O3). Kedua bahan ini dibakar sampai melebur.

Ada dua macam cara pembuatan semen:

v Proses basah.

Semua bahan baku pembuat semen dicampur dengan air, lalu digiling. Bahan yang sudah digiling tadi kemudian dibakar. Proses ini menggunakan banyak bahan bakar dalam pembakaran bahan baku, sehingga tidak efisien dan jarang digunakan lagi.

v Proses kering.

Pada proses ini bahan baku digiling lalu dibakar. Lima tahapan yang dilalui adalah:

a. Proses pengeringan dan penggilingan,

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

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

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

b. Proses mixer untuk menghasilkan campuran yang homogen,

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

c. Pembakaran bahan baku agar didapatkan terak, lalu didinginkan,

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

d. Penggilingan clinker dan gypsum

Penghalusan Akhir: Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistim tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.

C. KLASIFIKASI SEMEN PORTLAND

Sesuai dengan tujuan pemakaiannya semen portland dibagi menjadi 5 jenis yaitu:

· Jenis I (Ordinary Portland Cement) : Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukanpersyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain. Indonesian Standard : SNI 15-2049-2004 American Standard : ASTM C 150-04a European Standard : EN 197-1:2000.

· Jenis II (Moderate sulfat resistance) : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Jenis II ini mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Jenis I. Pada daerah–daerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi penggunaan air selama pengeringan agar tidak terjadi Srinkege (penyusutan) yang besar perlu ditambahkan sifat moderat “Heat of hydration”. Semen Portland Jenis II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama. Indonesian Standard : SNI 15-7064-2004 American Standard : ASTM C 150-04a.

· Jenis III (High Early Strength) : Semen Portland yang dalampenggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi. Semen jenis III ini dibuat dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr dengan nilai C3S nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan semen Portland jenis III ini dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan yang sama dengan kekuatan yang dicapai semen Portland tipe I pada umur 3 hari, dan dalam umur 7 hari semen Portland jenis III ini kekuatannya menyamai beton dengan menggunakan semen portland jenis I pada umur 28 hari.

· Jenis IV (Low Heat Of Hydration) : Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan panas hidrasi yang rendah. Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur Concrette (beton) yang massive dan dengan volume yang besar, seprti bendungan, dam, lapangan udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang dihasilkan selama periode pengerasan diusahakan seminimal mungkin sehingga tidak terjadi pengembangan volume beton yang bisa menimbulkan cracking (retak). Pengembangan kuat tekan (strength) dari semen jenis ini juga sangat lambat jika dibanding semen portland jenis I.

· Jenis V (Sulfat Resistance Cement) : Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan sangat tahan terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti : air laut, daerah tambang, air payau dsb. Indonesian Standard : SNI 15-2049-2004 American Standard : ASTM C 150-04a.

D. PERSYARATAN SEMEN PORTLAND

Semen portland harus memenuhi persyaratan fisika sebagai berikut:

1. Kehalusan butir

Sisa di atas ayakan 0,09 mm maksimum 10% berat

2. Waktu pengikatan

awal minimum 60 menit

akhir maksumum 8 jam

3. Selain itu semen portland juga harus memennuhi persyaratan-persyaratan kimia seperti kandungan senyawa-senyawa kimia harus memenuhi prosentase-prosentase tertentu.

E. SIFAT-SIFAT SEMEN PORTLAND

Ø Dicampur dengan air mulai mengadakan pengikatan dalam rendaman air.

Ø Pengerasan, setelah pengikatan terjadi pengerasan.

Ø Konsistensi campuran air + semen (pasta semen) = derajat keplastisan.

Ø Kehalusan, semakin halus semen, semakin besar kekuatan, semakin tinggi gaya ikatnya.

F. PENYIMPANAN SEMEN PORTLAND

Semen Portland bersifat cepat menarik air (higroskopik) termasuk dari udara. Sebaiknya :

ü Disimpan di tempat yang kering

ü Tidak langsung diletakkan diatas tanah yang lembab

ü Diletakkan diatas lantai diberi lapisan papan

ü Diletakkan dalam ruangan yang tidak bocor

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan :

Semen (cement) adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air. Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa : Silika Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3 ) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai.

B. Saran :