Top Banner

of 10

Bahan Semen

Jul 10, 2015

Download

Documents

Didik Rahmad
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

Tentang hubungan antara penambahan Lime Stone terhadap % residu pada material semen PCC (Portland Composite Cement) maka perlu diadakan penelitian lanjutan terhadap adanya pengaruh perbedaan karakteristik type semen Ordinary Portland Cement dengan type Portland Composite Cement terhadap kuat tekan pada mortar dengan adanya optimasi penambahan zat aditif Fly Ash dan Trass pada mutu semen PCC (Portland Composite Cement). Untuk percobaan mortar, penulis membuat benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 5 cm x 5cm x 5cm sebanyak 5 variasi penambahan aditif dengan 3 benda uji pada setiap umur morta dan umur yang dipakai untuk perencanaan adalah 3, 7, 14, 21dan 28 hari. Semen berasal dari bahasa latin CAEMENTUM yang berarti bahan perekat. Semen merupakan senyawa/zat pengikat hidrolis yang terdiri dari senyawa C-S-H ( Kalsium Silikat Hidrat ) yang apabila bereaksi dengan air akan dapat mengikat bahanbahan padat lainnya, membentuk satu kesatuan massa yang kompak, padat dan keras. Sejarah penggunaan semen sebenarnya telah dimulai berabad-abad yang lalu, terbukti dengan banyaknya bangunan atau peninggalan sejarah yang menggunakan semen yang masih berdiri sampai sekarang, misalnya Piramida dan Sphinx di mesir, Colloseum dan jaringan jaringan Aquaduct (pengairan) di romawi, serta penggunaan tanah liat untuk bangunan oleh orang-orang Assyria dan Babilonia di Timur Tengah. Meskipun penggunaan mineral semen telah dilakukan berabad-abad lamanya, hanya sedikit yang diketahui tentang susunan kimiawinya. Baru pada akhir abad 17 setelah Revolusi Industri yang bermula dari daratan Eropa, banyak peneliti dan ilmuwan berusaha mengembangkan proses pembuatan semen dengan metode yang lebih baik. Dari peneliti-peneliti tersebut, tercatat antara lain John Smeaton (Inggris,1956) yang ditugaskan untuk membangun sebuah mercu suar di Selat Inggris, menemukan suatu campuran kapur dan tanah liat yang akan mengeras dibakar ( Hydroulic Lime ) ; Big Bryan (Inggris,1780) ; james Parker (1797) yang meneliti Roman Cement yang berasal dari batu kapur dan batu silica LJ Vicat (Perancis,1824), serta David O. Saylor (

Amerika Serikat,1850 ). Joseph Aspdin memperoleh hak paten dengan penemuannya mengenai sejenis semen yang didapatkan dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat dan menggiling hasilnya menjadi bubuk halus yang kemudian dikenal dengan nama

Portland Cement . Dua puluh tahun setelah hak paten dari Joseph Aspdin, barulah semen mulai diproduksi dengan kualitas yang dapat diandalkan (Tahun 1850, 4 buah pabrik semen tanur tegak berdiri di Inggris). Selain itu tercatat nama seorang ilmuwan I.C Johnson yang berjasa meletakkan dasar-dasar proses kimia pada pembuatan semen. Sifat Sifat Semen Sifat fisika dan kimia masing-masing jenis semen memiliki karakteristik yang berbeda-beda yang harus memenuhi syarat kimia dan fisika. Untuk menjaga tetap terjaminnya mutu semen Portland maka syarat kimia dan fisika harus terus diperhatikan. Syarat mutu tersebut antara lain kandungan senyawa dalam semen Portland, kehalusan semen, residu, hilang pijar dan lain-lain. Syarat utama kimia dan fisika

2.4.1 Sifat Fisika a) Pengikatan dan Pengerasan ( Setting Time dan Hardening ). Mekanisme terjadinya setting dan hardening yaitu ketika terjadi pencampuran dengan air, maka akan terjadi air dengan C3 A membentuk 3CaO.Al2O3. 3H2 O yang bersifat kaku dan berbentuk gel. Maka untuk mengatur pengikatan perlu ditambahkan gypsum dan bereaksi dengan 3CaO.Al2O3. 3H2 O, 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. 3H2 O 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 CSH (3CaO.SiO2 ) semen dan akan mengisi rongga dan membentuk titik-titik kontak yang menghasilkan kekakuan. Pada tahap berikutnya terjadi pengikatan konsentrasi CSH yang akan menghalangi mobilitas partikel partikel semen yang akhirnya pasta menjadi kaku dan final setting tercapai, lalu proses pengerasan mulai terjadi. b) Ketahanan Terhadap Sulfat dan asam Beton atau mortar dari Portland semen 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. Reaksi : Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + CO2 + H2O CaCO3 + 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 mengahsilkan pengembangan volume sehingga akan terjadi keretakan pada beton. Reaksi yang terjadi : 2(CaO.SiO2) + 6 H2O 2(CaO.SiO2) + 4 H2O Ca(OH) 2 + MgSO4 + 2 H2O SO4. 2H2O 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 Ca SO4. 2H2O + Mg(OH) 2 3CaO.Al2 O3.3Ca

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

c)

Kehalusan Kehalusan dapat mewakili sifat-sifat fisika lainnya terutama terhadap kekuatan, bertambahnya kehalusan pada umumnya akan bertambah pula kekuatan, mempercepat reaksi hidarsi begitu pula waktu pengikatannya semakin singkat.

d)

Kuat Tekan ( Compressive Strength ) Kuat tekan merupakan sifat yang paling penting bagi mortar ataupun beton. Kuat tekan dimaksud sebagai kemampuan suatu material untuk menahan suatu beban tekan. Kuat tekan dipengaruhi oleh komposisi mineral utama. C2 S memberikan kontribusi yang besar pada

perkembangan kuat tekan awal, sedangkan C2S memberikan kekuatan semen pada umur yang lebih lama. C3A mempengaruhi kuat tekan sampai pada umur 28 hari dan selanjutnya pada umur berikutnya pengaruh ini semakin kecil. e). Panas Hidrasi Panas hidrasi yaitu panas yang dihasilkan selama semen mengalami reaksi hidarsi. Reaksi hidarsi atau reaksi hidrolisis sendiri adalah reaksi yang terjadi ketika mineral-mineral yang terkandung didalam

temperature, 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 2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Tobermorite

3CaO.Al2 O3 + 6H2O

3CaO.Al2 O3 .6H2O Kalsium aluminat hidrat

3CaO.Al2 O3 + 6H2O + 3CaSO4.2H2O 3CaO.Al2 O3.3CaSO4 32H2O ( Trikalsium sulfoaluminat)

4CaO.Al2 O3 .Fe2 O3 + XH2O

3CaO.Al2 O3 6H2O + 3CaO. Fe2 O3

6H2O Kalsium Aluminoferrite hidrat Untuk semen yang lebih banyak mengandung C3S dan C3 A akan bersifat mempunyai panas hidrasi yang lebih tinggi.

2.4.2 Sifat Kimia a) Lime saturated Factor (LSF) Batasan agar semen yang dihasilkan tidak tercampur dengan bahan-bahan alami lainnya.

b)

Magnesium oksida (MgO) Pada umumnya semua standard semen membatasi kandungan MgO dalam semen Portland, karena MgO akan menimbulkan magnesia expansion pada semen setelah jangka waktu lebih daripada setahun, berdasarkan persamaan reaksi sbb : Mg O + H2O Mg (OH) 2

Reaksi tersebut diakibatkan karena MgO bereaksi dengan H2O Menjadi magnesium hidroksida yang mempunyai volume yang lebih besar.

c)

SO3 Kandungan SO3 dalam semen adalah untuk mengatur/memperbaiki sifat setting time (pengikatan) dari mortar (sebagai retarder) dan juga untuk kuat tekan. Karena kalau pemberian retarder terlalu banyak akan menimbulkan kerugian pada sifat expansive dan dapat menurunkan kekuatan tekan. Sebagai sumber utama SO3 yang sering banyak digunakan adalah gypsum.

d)

Hilang Pijar (Loss On Ignition) Persyaratan hilang pijar dicantumkan dalam standard adalah untuk mencegah adanya mineral-mineral yang dapat diurai dalam pemijaran.

Kristal mineral-mineral tersebut pada umumnya dapat mengalami metamorfosa dalam waktu beberapa tahun, dimana metamorfosa tersebut dapat menimbulkan kerusakan.

e)

Residu tak larut Bagian tak larut dibatasi dalam standard semen. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah dicampurnya semen dengan bahan-bahan alami lain yang tidak dapat dibatasi dari persyaratan fisika mortar.

f)

Alkali (Na2O dan K2O) Kandungan alkali pada semen akan menimbulkan keretakan pada beton maupun pada mortar, apabila dipakai agregat yang mengandung silkat reaktif terhadap alkali. Apabila agregatnya tidak mengandung silikat yang reaktif terhadap alkali, maka kandungan alkali dalam semen tidak menimbulkan kerugian apapun. Oleh karena itu tidak semua standard mensyaratkannya.

g)

Mineral compound (C3S, C2S, C3A , C4AF) Pada umumnya standard yang ada tidak membatasi besarnya mineral compound tersebut, karena pengukurannya membutuhkan peralatan mikroskopik yang mahal. Mineral compound tersebut dapat di estimasi melalui perhitungan dngan rumus, meskipun perhitungan tidak teliti. Tetapi ada standard yang mensyaratkan mineral compound ini untuk jenisjenis semen tertentu. misalnya ASTM untuk standard semen type IV dan type V. Salah satu mineral yang penting yaitu C3A, adanya kandungan C3A dalam semen pada dasarnya adalah untuk mengontrol sifat plastisitas adonan semen dan beton. Tetapi karena C3A bereaksi terhadap sulfat, maka untuk pemakaian di daerah yang mengandung sulfat dibatasi. Karena reaksi antara C3A dengan sulfat dapat menimbulkan korosi pada beton.

2.5

SEMEN PCC ( Portland Composite Cement) Semen komposit Portland (PCC) merupakan semen produk terbaru yang

dikeluarkan oleh PT.ITP Tbk. Semen PCC merupakan turunan oleh semen OPC (Ordinary Portland Cement) yang bahan baku pembuatannya sama dengan bahan baku OPC (Ordinary Portland Cement) tetapi pada Type semen PCC ditambahkan pula aditif selain Gypsum ada Zat Aditif lain yang ditambahkan yang tidak terdapat pada semen OPC yaitu : Lime stone, Fly Ash dan Trass. Ketiga Aditif tersebut mempunyai kontribusi yang sangat-sangat penting sehingga semen type PCC (Portland Composite Cement) mempunyai kualitas yang dihasilkan lebih baik dari semen type OPC (Ordinary Portland Cement). Kuat tekan merupakan kemampuan semen untuk menahan beban yang diberikan. Besar kecilnya kuat tekan yang diberikan oleh semen merupakan parameter terhadap kualitas semen. Ada beberapa factor yang mempengaruhi terhadap kuat tekan semen yaitu kehalusan, residu, dan senyawa kimia didalam semen. Analisis terhadap kuat tekan semen dilakukan dengan cara memberikan tekanan terhadap mortar yang telah dilakukan perendaman sebelumnya dengan air kapur selama 3, 7, 14, 21 dan 28 hari. Pengaruh perendaman adalah untuk mengkondisikan mortar agar senyawa yang terdapat didalam semen stabil. Pengaruh kuat tekan dari masing-masing type jenis semen pada tiap-tiap umur rencana dapat dilihat pada table 5.1 5.5 dibawah ini, secara umum dapat dilihat adanya perbedaan hasil kuat tekan pada tiap-tiap umur rencana dari masing-masing type jenis semen dan ini membuktikan bahwa type jenis semen mempunyai karakteristik yang berbeda dan sudah barang tentu akan berpengaruh terhadap kualitas, workability, umur rencana, daya dukung atau kuat tekan dari beton yang dihasilkan dan yang terpenting adalah aplikasi atau penggunaan dari type jenis semen tersebut yang terkadang konsumen hanya tinggal menggunakannya saja tanpa memperhatikan type jenis semen tersebut dan pengaplikasikannya. Dari hasil table quality Character type semen OPC dan PCC dibawah ini dapat diketahui data kuantitatif melalui beberapa macam percobaan dengan menggunakan metode-metode yang sesuai dengan beberapa buku pedoman, sehingga dari kedua semen diatas ada kelebihan atau keunggulan masing-masing semen tersebut seperti yang terlihat pada table dibawah.

Kuat tekan kedua semen tersebut memiliki perbedaan dari bahan yang digunakan seperti air. Air digunakan sebagai mencari data Flow table yang sudah ditentukan. Flow table berfungsi untuk mencari kelecakan atau penyebaran semen yang telah dicampur dengan pasir, sehingga flow table sangat penting dalam mencari kuat tekan pada semen. Kekuatan semen tergantung pada kekuatan mekanik dalam keadaan kaku (set) dan keras. Kekuatan ini disebabkan oleh kohesi partikel-partikel semen dan adhesi terhadap pasir atau agregat lain yang dicampur sebagai adukan. Berikut table Quality character type jenis OPC dan PCC. Selain kuat tekan juga ada factor lain yang mempengaruhi kuat tekan pada mortar yaitu setting time. Pengukuran waktu pengikatan (setting time) dibagi menjadi 2 yaitu : waktu pengikatan awal (initial set) dan waktu pengikatan terakhir (final set). Penambahan gypsum pada semen akan menghambat waktu pengikatan pada proses pengerasan semen karena gypsum dapat mengatur reaksi antara 3 Cao Al2O3 (C3A) dengan air agar tidak terlalu cepat mengeras. Jadi waktu pengikatan pada semen type PCC yaitu pada waktu pengikatan awal (initial set) sebesar 167 menit lebih lama jika dibandingkan dengan semen OPC yaitu sebesar 145 menit. Tetapi pada waktu pengikatan terakhir (final set) pada type semen PCC waktu pengikatannya lebih cepat bila dibandingkan dengan semen type OPC sebesar 285 menit dan 345 menit. Dengan kebutuhan air setiap sample semen untuk membuat pasat standard (Normal Consistensi / NC) pada percobaan ini yaitu pada type semen PCC sebesar 25,63 % dan semen Type OPC sebesar 25,45 dalam hal ini waktu pengikatan awal dan final masih sesuai dengan syarat yang sudah ditentukan yaitu untuk pengikatan awal minimum selama 45 menit dan pengikatan awal maksimum selama 375 menit. Dari hasil analisa data pengujian dalam penelitian ini dan memperhatikan perkembangan nilai kuat tekan serta pengamatan terhadap karakteristik suatu mortar dengan penggunaan type jenis semen yang berbeda-beda dalam suatu campuran mortar, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa dengan penambahan Zat Aditif seperti yang terjadi pada type semen PCC (Portland Composite Cement) yang menggunakan Zat Aditif Fly Ash dan Trass dapat meningkatkan kuat tekan pada semen. Nilai kuat

tekan dari perbandingan Zat Aditif Fly Ash dan Trass (1 : 1) lebih besar nilainya dibandingkan Zat Aditif Fly Ash dan Trass ( 0:1 ) dan Penambahan Zat Aditif Fly Ash dan Trass pada semen PCC (Portland Composite Cement) bisa menggantikan peranannya sebagai klinker dan penambahan klinker pada semen menjadi lebih sedikit / irit bahan baku. Pada type semen PCC (Portland Composite Cement) untuk memperlambat terjadinya proses pembekuan semen maka kedalam semen ditambahkan gypsum sebagai bahan yang akan memperlambat proses pembekuan awal semen (Initial Set) yang terjadi pada umur 3 hari. Kuat tekan semen juga dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain kehalusan (Blaine), kadar SO3, hilang pijar (LOI), residu 45 m dan lain-lain. 2. Penambahan Zat Aditif Limestone dapat berfungsi meningkatkan kuat tekan , hal ini terjadi karena Limestone mempunyai bentuk fisik yang mudah halus, sehingga dengan nilai kehalusan tersebut Limestone dapat menutup rongga-rongga yang terdapat didalam semen adapun Semen dengan mutu bagus memiliki residu yang kecil, artinya partikel tersebut kecil dan nantinya akan berpengaruh terhadap setting. Jika dalam semen mengandung residu yang tinggi maka ekspansi (pemuaian semen) dan keretakan akan mudah terjadi.