Top Banner
3/17/2016 1 TKS 4406 Material Technology I Semen (CEMENT) Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT. Department of Civil Engineering Faculty of Engineering University of Brawijaya Pendahuluan Semen merupakan bahan bangunan yang dapat digunakan sebagai bahan perekat, pelapis, pembuat beton dan lain-lain. 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.
23

Sesi 5 Cement

Jan 27, 2017

Download

Documents

lamtruc
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
Page 1: Sesi 5 Cement

3/17/2016

1

TKS 4406 Material Technology I

Semen

(CEMENT)

Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT.

Department of Civil Engineering

Faculty of Engineering

University of Brawijaya

Pendahuluan

Semen merupakan bahan bangunan yang dapat digunakan sebagai bahan perekat, pelapis, pembuat beton dan lain-lain.

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.

Page 2: Sesi 5 Cement

3/17/2016

2

Pendahuluan (lanjut)

Kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan".

Pada abad ke-18, John Smeaton (Insinyur asal Inggris) membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

Pada tahun 1824, Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland.

Pendahuluan (lanjut)

Dinamakan semen Portland karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat yang ada di pulau Portland, Inggris (hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dijual di toko-toko bangunan).

Bahan bersifat semen (cementitious material) mulai banyak digunakan, seperti pozzolan, piropilit dan sebagainya.

Page 3: Sesi 5 Cement

3/17/2016

3

Bahan Baku

Batu Kapur

Tanah Liat

Pasir Besi dan Silikat

Gipsum

Batu kapur

Batu kapur merupakan Komponen yang

banyak mengandung CaCO3 dengan sedikit

tanah liat, Magnesium Karbonat, Alumina

Silikat dan senyawa oksida lainnya.

Senyawa besi dan organik menyebabkan

batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning

Page 4: Sesi 5 Cement

3/17/2016

4

Tanah Liat

Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat

Klasifikasi senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya : Kelompok Montmorilonite, meliputi :

monmorilosite, beidelite, saponite dan nitronite

Kelompok Kaolin, meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite dan halaysite

Kelompok tanah liat beralkali, meliputi : tanah liat mika (ilite)

Pasir Besi dan Silikat

Bahan ini merupakan bahan koreksi pada

campuran bahan baku (Raw Mix)

Digunakan sebagai pelengkap komponen

kimia esensial yang diperlukan untuk

pembuatan semen

Pasir besi digunakan untuk menaikkan

kandungan Fe2O3.

Pasir silikat digunakan untuk menaikkan

kandungan SiO2.

Page 5: Sesi 5 Cement

3/17/2016

5

Gipsum (CaSO42 H2O)

Berfungsi sebagai bahan retarder atau

bahan memperlambat proses pengerasan

dari semen.

Hilangnya kristal air pada gipsum

menyebabkan hilangnya atau berkurangnya

sifat gipsum sebagai retarder.

Proses Pembuatan

Page 6: Sesi 5 Cement

3/17/2016

6

Semen dapat dibuat dengan 2 cara :

Proses Basah

Proses Kering

Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi.

Proses Pembuatan

(lanjut)

1. Penambangan

Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,

tanah liat dan material-material lain yang

mengandung kalsium, silikon, alumunium dan

besi oksida yang diekstarksi menggunakan

drilling dan blasting dari lokasi penambangan

(quarry).

Page 7: Sesi 5 Cement

3/17/2016

7

Penambangan batu kapur dilakukan dengan cara :

Pengupasan (stripping), membuang lapisan atas tanah

Pengeboran (drilling), membuat lubang dengan bor untuk tempat

Peledakan (blasting), dengan teknik electrical detonation.

1. Penambangan (lanjut)

Penambangan batu silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain.

Penambangan dilakukan dengan menggunakan dozer untuk mendorong batu silika ke tepi tebing dan jatuh di loading area.

1. Penambangan (lanjut)

Page 8: Sesi 5 Cement

3/17/2016

8

Penambangan tanah liat dilakukan dengan

pengerukan pada lapisan permukaan tanah

dengan excavator yang diawali dengan

pembuatan jalan dengan sistem selokan

selang-seling (interval drain).

1. Penambangan (lanjut)

Pemecahan bahan hasil

penambangan menjadi

ukuran yang lebih kecil

dengan menggunakan

crusher (mesin pemecah).

Batu kapur dari ukuran

< 1 m → < 50 mm

Batu silika dari ukuran

< 40 cm→ < 200 mm

2. Pemecahan (crushing)

Page 9: Sesi 5 Cement

3/17/2016

9

Bahan mentah ditransportasikan dari area

penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses

lebih lanjut dengan menggunakan ban berjalan

(belt conveyor).

3. Pengangkutan (conveying)

Proses Basah

Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan penambahan sejumlah air, kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.

Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill.

4. Penggilingan (milling)

Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu ruang ke ruang berikutnya.

Pada ruang 1 terjadi proses pemecahan dan ruang berikutnya terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.

Page 10: Sesi 5 Cement

3/17/2016

10

Proses Kering

Terjadi di Duodan mill yang terdiri dari Drying Chamber, Compartment 1 dan Compartment 2.

Bahan baku dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension pre heater dan menara pendingin.

4. Penggilingan (lanjut)

Pada ruang pengering terdapat filter untuk mengangkut dan menaburkan raw material sehingga gas panas dapat berkontaminasi secara merata agar efisiensi dapat tercapai.

Terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator.

Proses Basah, slurry

dicampur di mixing basin,

kemudian slurry dilairkan

ke tabung koreksi (proses

pengoreksian).

Proses Kering, terjadi di

blending silo dengan

sistem aliran corong.

5. Homogenisasi

Page 11: Sesi 5 Cement

3/17/2016

11

Pembakaran untuk pembetukan clinker terjadi di dalam kiln.

Kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api.

6. Pembakaran

Kiln digunakan untuk

memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari bahan bakar.

Pembentukan Klinker

Proses yang terjadi di dalam kiln :

Pengeringan slurry

Pemanasan awal

Kalsinasi

Pemijaran

Pendinginan

Transportasi dan penyimpanan

Page 12: Sesi 5 Cement

3/17/2016

12

Pengeringan Slurry

Terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet

pada temperatur 100 – 500OC, sehingga

terjadi pelepasan air bebas dan air terikat

untuk mendapatkan padatan tanah kering.

Terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln

dari inlet. Selama pemanasan tidak terjadi

perubahan berat dari material tetapi hanya

peningkatan suhu yaitu sekitar 600OC dengan

menggunakan pre heater.

Pemanasan Awal

Page 13: Sesi 5 Cement

3/17/2016

13

Penguraian kalsium karbonat menjadi

senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu

600OC.

Reaksi kimia yang terjadi :

CaCO3 → CaO + CO2

MgCO3 → MgO + CO2

Kalsinasi

Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat

dalam material yang membentuk senyawa

hidrolisis yaitu C4A, C3A dan C2S pada suhu

1450OC membentuk clinker.

Pemijaran

Page 14: Sesi 5 Cement

3/17/2016

14

Terjadi pendinginan klinker secara

mendadak dengan aliran udara, sehingga

klinker berukuran 1150 - 1250 gr/liter.

klinker yang keluar dari cooler bersuhu 150

– 250OC.

Pendinginan

Klinker kasar yang dihasilkan akan jatuh

kedalam penggilingan untuk dihaluskan.

Kemudian dengan drag chain, klinker yang

telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker

atau langsung ke proses cement mill untuk

diproses lebih lanjut menjadi semen.

Transportasi dan

Penyimpanan

Page 15: Sesi 5 Cement

3/17/2016

15

Merupakan proses penggilingan akhir dimana

terjadi penghalusan klinker ditambah dengan

5 % gipsum alami atau sintetik. Secara umum

proses ini dapat dibagi menjadi 3 tahapan :

Penggilingan klinker

Pencampuran

Pendinginan

Cement Mill

Keuntungan dan

Kerugian Proses Basah

KEUNTUNGAN

Kadar alkalisis,klorida,dan sulfat tidak menimbulkan gangguan penyempitan dalam saluran material masuk kiln.

Deposit yang tidak homogen tidak berpengaruh karena mudah untuk mencampur dan mengoreksinya.

Pencampuran dan koreksi slurry lebih mudah karena berupa larutan.

Fluktuasi kadar air tidak berpengaruh pada proses.

KERUGIAN

Proses basah baik digunakan hanya bila kadar air bahan bakunya cukup tinggi

Pada waktu pembakaran memerlukan banyak panas, sehingga konsumsi bahan bakar lebih banyak

Kiln yang dipakai lebih panjang karena proses pengeringan yang terjadi dalam kiln menggunakan 22 % panjang kiln.

Page 16: Sesi 5 Cement

3/17/2016

16

KEUNTUNGAN

Kiln yang digunakan relatif pendek

Kebutuhan panas lebih rendah

KERUGIAN

Rata-rata kapasitas kiln lebih besar

Fluktuasi kadar air menganggu operasi, karena material lengket di inlet kiln

Terjadi penebalan atau penyempitan pada saluran pipa kiln.

Keuntungan dan

Kerugian Proses Kering

Polution Controlling Device

Polusi yang dihasilkan berupa polusi udara dalam bentuk :

Debu

Sisa pembakaran tidak sempurna (CO)

Pemisahan debu :

Filtrasi (Fabric Filter)

Electrostatic (Precipitator)

CO

Penggunaan catalytic converter (mengoksidasi CO menjadi CO2)

Page 17: Sesi 5 Cement

3/17/2016

17

Hasil Akhir

Semen Portland (PC)

Semen Portland Pozzolan (PPC)

Semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambah pada campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir.

Sesuai untuk pengecoran beton massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang.

Jenis-Jenis Semen

1. Sement Portland

a. Sement Portland Type I (Ordinary Portland Cement), dipakai untuk keperluan konstruksi bangunan biasa yang tidak memerlukan persyaratan khusus, seperti bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung sekolah dan perkantoran, bangunan pabrik, gedung bertingkat dan sebagainya.

Page 18: Sesi 5 Cement

3/17/2016

18

b. Semen Portland Type II (Moderate Heat

Cement), dipakai untuk keperluan beton

yang memerlukan ketahanan sulfat atau

panas hidrasi sedang. Biasanya semen ini

digunakan untuk bangunan pinggir laut

(pelabuhan), aliran irigasi, landasan

jembatan, bangunan di bekas tanah rawa,

beton massa untuk dam dan bendungan.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

c. Semen Portland Type III (High Early

Strength Cement), dipakai untuk konstruksi

bangunan yang memerlukan kekuatan

tekan tinggi pada fase permulaan setelah

pengikatan terjadi. Biasanya digunakan

untuk daerah yang bersuhu dingin,

bangunan bertingkat, dan bangunan dalam

air yang tidak memerlukan ketahanan

terhadap sulfat.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

Page 19: Sesi 5 Cement

3/17/2016

19

d. Semen Portland Type IV (Low Heat

Cement), penggunaanya memerlukan

panas hidrasi rendah karena mengandung

C4A dan C2S lebih banyak. Pengerasan

dan perkembangan kekuatanya lambat,

digunakan untuk bangunan di daerah

panas, pembuatan beton atau konstruksi

berdimensi tebal.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

e. Semen Portland Type V (Sulfate

Resistance Cement), semen portland

dengan daya tahan sulfat yang tinggi

termasuk tahan terhadap larutan garam

sulfat dalam air. Digunakan untuk

bangunan yang berhubungan dengan air

laut, air buangan industri, bangunan yang

pengaruh gas atau uap kimia yang agresif

dan bangunan yang selalu berhubungan

dengan air panas.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

Page 20: Sesi 5 Cement

3/17/2016

20

2. Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR

OWC atau semen sumur minyak digunakan

untuk pembuatan lapisan sumur minyak

yang dalam dan untuk menyumbat sumur

setelah dibor. Semen ini terbagi menjadi tiga

kelas (class), yaitu class A, B, C dan G.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

1. Class A, digunakan untuk kedalaman 1830 m.

2. Class B, digunakan untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan terhadap sulfat tingkat menengah dan tinggi.

3. Class C, untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan awal yang tinggi dan ketahanan sulfat tingkat menengah dan tinggi.

4. Class G, untuk kedalaman 2440 m, sering disebut juga dengan basic OWC karena adanya penembahan aditif sehingga dapat digunakan untuk berbagai kedalaman.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

Page 21: Sesi 5 Cement

3/17/2016

21

3. Sement Portland Campur (Mixed

Portland Cement)

Semen ini sering disebut juga Super

Masonry Cement. Digunakan untuk

konstruksi ringan, sedang, untuk plesteran,

pemasangan bata dan bahan bangunan.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

4. Masonry Cement Type M, S, N

Semen ini terdiri dari campuran Portland

atau blended cement dengan bahan plastis

(seperti limestone, hydaulic lime) dan

bahan lain untuk meningkatkan salah satu

karakteristik bahan (material properties).

Tipe N : normal (strong)

Tipe S : super (stronger)

Tipe M : mighty (strongest)

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

Page 22: Sesi 5 Cement

3/17/2016

22

5. Semen Portland Putih (White Portland

Cement)

Semen portland putih atau WPC dapat

digunakan untuk plamir tembok, pembuatan

tekel/traso, pemasangan keramik, tegel dan

marmer. Semen jenis ini mudah diberi

warna sesuai keinginan.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

6. Semen Portland Komposite (Portland Composite Cement)

Penggunaan PCC (Portland Composite Cement) pada umumnya sama dengan Semen Portland Jenis I

PCC mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan Semen Portland Jenis I, sehingga pengerjaannya akan lebih mudah dan menghasilkan permukaan beton/plester yang lebih rapat dan lebih halus.

Jenis-Jenis Semen (lanjut)

Page 23: Sesi 5 Cement

3/17/2016

23

Standard

No. SNI Jenis

SNI 15-0129-2004 Semen portland putih

SNI 15-0302-2004 Semen portland pozolan/ Portland Pozzolan

Cement (PPC)

SNI 15-2049-2004 Semen portland biasa/Ordinary Portland

Cement (OPC)

SNI 15-3500-2004 Semen portland campur

SNI 15-3758-2004 Semen masonry

SNI 15-7064-2004 Semen portland komposit

API Spec 10A Class G-HSR Semen sumur minyak (OWC)

Thanks for the attention and

Success for your study!