MAKALAH SEMEN

SEMEN

I.PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

  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.
  Peristiwa 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. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100-1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.
  Material itu sendiri adalah benda yang dengan sifat-sifatnya yang khas dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan atau produk. Dan Sains material yaitu suatu cabang ilmu yan meliputi pengembangan dan penerapan  pengetahuan yang mengkaitkan komposisi, struktur dan pemrosesan material dengan sifat-sifat kegunaannya.semen termasuk material yang sangat akrab dalam kehidupan kita sehari-hari.
I.2 sejarah penemuan semen
  Sejarah penggunaan semen sebenarnya telah dimulai berabad-abad yang lalu,terbukti dengan banyaknya bangunan atau peninggalan sejarah yang menggunakan semenyang masih berdiri sampai sekarang, misalnya Piramida dan Sphinx di mesir, Colloseumdan jaringan – jaringan Aquaduct (pengairan) di romawi, serta penggunaan tanah liatuntuk bangunan oleh orang-orang Assyria dan Babilonia di Timur Tengah.
  Meskipun penggunaan mineral semen telah dilakukan berabad-abad lamanya,hanya sedikit yangdiketahui tentang susunan kimiawinya. Baru pada akhir abad 17setelah Revolusi Industri yang bermula dari daratan Eropa, banyak peneliti dan ilmuwan berusaha mengembangkan proses pembuatan semen dengan metode yang lebih baik.

II.PEMBAHASAN

II.1 Pengertian Semen

  Semen berasal dari kata Caementum yang berarti bahan perekat yang mampu mempesatukan atau mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kokoh atau suatu produk yang mempunyai fungsi sebagai bahan perekat antara dua atau lebih bahan sehingga menjadi suatu bagian yang kompak atau dalam pengertian yang luas adalah material plastis yang  memberikan sifat rekat antara batuan-batuan konstruksi bangunan.
  Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara membakar batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadain yang merupakan orang inggris, pada tahun 1824 mencoba membuat semen dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat yang telah dihaluskan, digiling, dan dibakar menjadi lelehan dalam tungku, sehingga terjadi penguraian batu kapur (CaCO3) menjadi batu tohor (CaO) dan karbon dioksida(CO2). Batu kapur  tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa-senyawa lain membemtuk klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal dengan Portland
II.2 Jenis-Jenis  Semen
No. SNI Nama
SNI 15-0129-2004 semen portland putih
SNI 15-0129-2004 Semen portland pozolan / Portland Pozzolan Cement (PPC)
SNI 15-2049-2004 Semen portland / Ordinary Portland Cement (OPC)
SNI 15-3500-2004 Semen portland campur
SNI 15-3758-2004 Semen masonry
SNI 15-7064-2004 Semen portland komposit


a.       Semen Portland
  Semen portland adalah suatu bahan konstruksi yang paling banyak dipakai serta merupakan jenis semen hidrolik yang terpenting. Penggunaannya antara lain meliputi beton, adukan, plesteran,bahan penambal, adukan encer (grout) dan sebagainya.Semen portland dipergunakan dalam semua jenis beton struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan sebagainya, yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan. Selanjutnya semen portland itu digunakan dalam segala macam adukan seperti fundasi,telapak, dam,tembok  penahan, perkerasan jalan dan sebagainya.Apa bila semen portland dicampur dengan pasir atau kapur, dihasilkan adukan yang dipakai untuk pasangan bata atau batu,atau sebagai bahan plesteran untuk permukaan tembok sebelah luar maupun sebelah dalam.
  Bilamana semen portland dicampurkan dengan agregat kasar (batu pecah atau kerikil). dan agregat halus (pasir) kemudian dibubuhi air,maka terdapatlah beton. Semen portland didefinisikan sesuai dengan ASTM C150, sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang pada umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama dengan bahan utamanya. Perbandingan-perbandingan bahan utama dari semen portland adalah sebagai berikut:
  Semen alam adalah sebuah semen hidrolik yang dihasilkan dengan pembakaran batu kapur yang mengandung lempung, terdapat secara alamiah, pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan dan kemudian menggilingnya menjadi serbuk halus.Kadar silika, alumina dan oxida besi cukup untuk mendapat gabungkan diri dengan kalsiumoxida sehingga terjadi senyawa-senyawa kalsium silikat dan aluminat, yang dapat dianggap mempunyai sifat-sifat hidrolik seperti semen alam. Kita kenal dua jenis semen alam, jenis pertama pada umumnya dipergunakan dalam konstruksi beton bersamasama dengan semen portland.Jenis kedua adalah semen yang telah dibubuhi bahan pembantu yaitu udara, jenis semen kedua ini fungsinya sama seperti yang telah diutarakan diatas. Semen alam tidak boleh digunakan di tempat-tempat yang tidak terlindung terhadap pengaruh cuaca langsung, akan tetapi dapat dipergunakan dalam adukan atau beton yang tidak pernah akan mengalami tegangan tinggi, atau dalam keadaan yang membutuhkan banyak bahan namun sama sekali tidak memperhitungkan kekuatan bahan tersebut.

b.      Semen masonry
  semen hidrolis, yang digunakan terutama dalam pekerjaan menembok dan memplester konstruksi, yang terdiri dari campuran dari semen portland atau campuran semen hidrolis dengan bahan yang bersifat menambah keplastisan (seperti batu kapur, kapur yang terhidrasi atau kapur hidrolis) bersamaan dengan bahan lain yang digunakan untuk meningkatkan satu atau lebih sifat seperti waktu pengikatan (setting time), kemampuan kerja (workability), daya simpan air (water retention), dan ketahanan (durability)



1.      semen masonry jenis N
semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan, sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu adukan pasangan jenis N, atau bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis S atau M
2.      semen masonry jenis S
semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan , sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis S atau bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis M
3.      semen masonry jenis M
semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan, sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis M
4.      semen portland campur
suatu bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama dari terak semen portland dan gips dengan satu atau lebih bahan organik yang bersifat tidak bereaksi (inert)
5.      pasir standar Ottawa
pasir silika yang terdiri dari hampir seluruhnya kuarsa murni yang dibulatkan secara alami dan digunakan untuk penyiapan mortar pada pengujian semen hidrolis
6.      pasir gradasi
pasir standar Ottawa yang digradasi dengan menggunakan antara ayakan 0,600 mm (No.30) dan ayakan 0,150 mm (No.100)
7.      pasir standar gradasi Ottawa 20 – 30
pasir standar yang sebagian besar lolos ayak 0,850 mm (No.20) dan tertahan pada ayakan 0,600 mm (No.30)




c.       Hiderasi C3A
 Hiderasi C3A dengan air yang berlebih pada suhu 30oC akan menghasilkan kalsium alumina hidrat (3CaO. Al2O3. 3H2O) yang mana kristalnya berbentuk kubus di dalam semen karena adanya gypsum maka hasil hiderasi C3A sedikit berbeda. Mula-mula C3A akan bereaksi dengan gypsum menghasilkan sulfo aluminate yang kristalnya berbentuk jarum dan biasa disebut ettringite namun pada akhirnya gypsum bereaksi semua, baru terbentuk kalsium alumina hidrat (CAH).
 Hiderasi C3A tanpa gypsum (30oC):
 3CaO. Al2O3+  6H2O                       3CaO. Al2O3. 6H2O
 Hiderasi C3A dengan gypsum (30oC):
 3CaO. Al2O3 + 3 CaSO4+ 32H2O            3CaO.Al2O3 + 3 CaSO4 +  32H2O
 Penambahan gypsum pada semen dimaksudkan untuk menunda pengikatan, hal ini disebabkan karena terbentuknya lapisan ettringite pada permukaan-permukaan Kristal C3A.

d.      Hiderasi C4AF (30 H2O oC)
 4CaO. Al2O3. Fe2O3+ 2Ca(OH)2+10H2O                4CaO.Al2O3.6H2O
 + 3CaO.Fe2O3.6H2O

e.       Setting dan Hardening
Setting dan Hardening adalah pengikatan dan penerasan semen setelah terjadi reaksi hiderasi. Semen apabila dicampur dengan air akan menghasilkan pasta yang plastis dan dapat dibentuk (workable) sampai beberapa waktu karakteristik dari pasta tidak berubah dan periode ini sering disebut Dorman Period (period tidur).
 Pada tahapan berikutnya pasta mulai menjadi kaku walaupun masih ada yang lemah, namun suhu tidak dapat dibentuk (unworkable). Kondisi ini disebut Initial Set, sedangkan waktu mulai dibentuk (ditambah air) sampai kondisi Initial Set disebut Initial Setting Time (waktu pengikatan awal). Tahapan berikutnya pasta melanjutkan kekuatannya sehingga didapat padatan yang utuh dan biasa disebut Hardened Cement Pasta. Kondisi ini disebut final Set sedangkan waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi ini disebut Final Setting Time (waktu pengikatan akhir). Proses penerasan berjalan terus berjalan seiring dengan waktu akan diperoleh kekuatan proses ini dikenal dengan nama Hardening.
 Waktu pengikatan awal dan akhir dalam semen dalam prakteknya sangat penting, sebab waktu pengikatan awal akan menentukan panjangnya waktu dimana campuran semen masih bersifat plastik. Waktu pengikatan awal minimum 45 menit sedangkan   waktu akhir maksimum 8 jam.
 Reaksi pengerasan
 C2S + 5H2O                                              C2S. 5H2O
 C3S + 5H2O                                              C2S6. 5H2O + 13 Ca(OH)2
 C3A+ 3Cs+ 32H2O                                   C3A. 3Cs+.32H2O
 C4AF + 7H2O                                           C3A.6 H2O+ CF. H2O
 MgO+ H2O                                               Mg(OH)2

f.       Panas Hiderasi
 Panas hiderasi adalah panas yang dilepaskan selama semen mengalami proses hiderasi. Jumlah panas hiderasi yang terajdi tergantung, tipe semen, kehalusan semen, dan perbandingan antara air dengan semen.
 Kekerasan awal semen yang tinggi dan panas hiderasi yang besar kemungkinan terajadi retak-retak pada beton, hal ini disebabkan oleh fosfor yang timbul sukar dihilangkan sehingga terajdi pemuaian pada proses pendinginan.

g.      Penyusutan
 Ada tiga macam penyusutan yang terjadi di dalam semen, diantaranya:
Drying Shringkage ( penyusutan karean pengeringan)
Hideration  Shringkage (penyuautan karena hiderasi)
Carbonation Shringkage (penyuautan karena karbonasi)
 Yang paling berpengaruh pada permukaan beton  adalah Drying Shringkage, penyusutan ini terjadi karena penguapan selama proses setting dan hardening. Bial besaran kelembabannya dapat dijaga, maka keretakan beton dapat dihindari. Penyusutan ini dioengaruhi juga kadar C3A yang terlalu tinggi.
h.      Kelembaban
 Kelembaban timbul karena semen menyerap uaap air dan CO2 dan dalam jumlah yang cukup banyak sehigga terjadi penggumpalan. Semen yang menggumpal kualitasnya akan menurun karena bertambahnya Loss On Ignition (LOI) dan menurunnya spesifik  gravity sehingga kekuatan semen menurun, waktu pengikatan dan pengerasan semakin lama, dan terjadinya    false set.
Loss On  Ignation (Hilang Fajar)
Loss On  Ignation dipersyaratkan untuk mencegah adanya mineral-mneral yang terurai pada saat pemijaran, dimana proses ini menimbulkan kerusakan pada batu setelah beberapa tahun kemudian.
i.        Spesifik Gravity
Spesifik Gravity dari semen merupakan informasi yang sangat penting dalam perancangan beton. Didalam pengontrolan kualitas Spesifik gravity digunakan untuk mengetahui seberapa jauh kesempurnaan pembakaran klinker, dan juga menetahui apakah klinker tercampur dengan impuritis.

j.        False Set
Proses yang terjadi bila adonan mengeras dalam waktu singkat. False Set dapat dihindari dengan melindungi semen dari pengaruh udara luar, sehingga alkali karbonat tidak terbentuk didalam semen.

II.5 Pembuatan Semen
Langkah Utama Proses Produksi Semen adalah:


1) Penggalian/Quarrying
Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen:  Pertama adalah material yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur (calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll. Kedua adalah material 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.
2) Penghancuran
 Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi  material yang digali.
3) Pencampuran Awal
  Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.
4) 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.
5) 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.
6) 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.

II.6  Dampak dari Industri Semen
1) Eksplorasi yang terus menerus dan berlebihan, pasti akan mengganggu keseimbangan lingkungan. Misalnya, berkurangnya ketersediaan air tanah.

2) Seiring dengan proses produksi semen, dihasilkan pula gas karbon dioksida (CO2) dalam jumlah yang banyak sehingga sangat mempengaruhi kondisi atmosfer dan mempercepat terjadinya pemanasan global. Misalnya: Meningkatnya suhu udara perkotaan. Menurut International Energy Authority: World Energy Outlook, produksi semen ortland menyumbang tujuh persen dari keseluruhan karbon dioksida yang dihasilkan berbagai sumber.

3) produksi semen juga menimbulkan dampak tersebarnya abu ke udara bebas sehingga mengakibatkan penyakit gangguan pernafasan. Studi kesehatan lingkungan menyebutkan, bahwa debu semen merupakan debu yang sangat berbahaya bagi kesehatan, karena dapat mengakibatkan penyakit sementosis.


4) Penurunan kualitas dari segi kesuburan tanah akibat penambangan tanah liat

5) Kualitas air bertambah buruk akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan, yang menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi, yang akan mengakibatkan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan masalah banjir pada musim hujan

6) Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di tempat itu menjadi berkurang, sehingga persediaan air tanah menjadi menipis, akibatnya persediaan ait tanah menjadi makin sedikit. Akibat lanjutan adalah sungai menjadi kering pada musim kemarau dan sebaliknya sungai akan banjir (debit air menjadi sangat tinggi) karena tanah tidak mampu lagi menyerap air yang mengalir terlalu cepat.

7) Kebisingan yang terdiri dari tiga jenis sumber bunyi :
• Mesin-mesin yang digunakan dalam pabrik,
• Alat-alat besar seperti traktor yang dipakai pada waktu pengambilan bahan baku,
• Dentuman dinamit yang digunakan pada waktu pengambilan kapur

8) Berkurangnya keanekaragaman flora, berubahnya pola vegetasi dan jenis endemik, berubahnya pembentukkan klorofil dan proses fotosintesa

9) Berkurangnya keanekaragaman fauna (burung, hewan tanah dan hewan langka). Berubahnya habitat air dan habitat tanah tempat hidup hewan-hewan tersebut

II.7 Penanggulangan
1. Menerapkan pola produksi blended cement yang bisa menurunkan separuh emisi CO2
2. Mengganti sebagian bahan-bahan dalam pembuatan semen dengan bahan yang lebih ramah lingkungan

III.PENUTUP

1 Kesimpulan
  Semen berasal dari kata Caementum yang berarti bahan perekat yang mampu mempesatukan atau mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kokoh. Beberapa jenis semen diantaranya semen portland putih, semen portland pozolan, semen portland / Ordinary Portland Cement (OPC), semen portland campur, semen masonry, semen portland komposit.
  Langkah utama proses produksi semen diantaranya penggalian, penghancuran, pencampuran awal, penghalusan dan pencampuran bahan baku, pembakaran, pendinginan klinker dan penghalusan akhir.
Dampak dari industri semen diantaranya pencemaran lingkungan, polusi udara dan suara, dan lain-lain.

.2 Saran
  Penggalian dan pengolahan semen sangat mendukung kemajuan suatu Negara, tetapi yang jangan dilupakan adalah masalah limbah. Untuk mengatasi permasalah tersebut diperlukan kerjasama dari berbagai pihak, diantaranya:
1. Industri, diharapkan sebelum membuang limbah pabriknya harus dimenetralisasinya atau mendaurnya.
2. Pemerintah, diharapkan melakukan pengawasan yang ketat terhadap industri-industri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya.
3. Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan pengawasan kinerja industri-industri terutama masalah penanggulangan limbahnya.