BAB II
BAHAN SEMEN DAN PERSYARATANNYA
2.1 Bahan Semen
Dalam pembahasan bahan beton dan persyaratannya tidak bisa lepas dari standar-standar yang sering digunakan di Indonesia, misalnya Standar Industri Indonesia (SII), American Society for Testing Material (ASTM) dan British Standard (BS) serta Standar SK SNI S-04-1989-F. Didalam standar-standar tersebut dijelaskan bagaimana mengenai pengujian dan syarat-syarat bahan yang dapat dipakai untuk beton. Standar Bangunan Bagian A, SK SNI S-04-1989-F, Bab I Standar-standar dan syarat-syarat yang diterbitkan oleh Departemen Pekerjaan Umum melalui Yayasan LPMB, Bandung.
Dalam pelaksanaannya menurut Standar SK SNI S-04-1989-F, rekaman lengkap dari hasil uji bahan semen dan beton harus disimpan dengan baik oleh pengawas ahli dan selalu tersedia untuk keperluan pemeriksaan selama pekerjaan dan selama 2 tahun sesudah proyek bangunan tersebut dilaksanakan.
2.2 Semen Portland
2.2.1 Pembuatan Semen dan Komponen Utamanya
Dari definisi Semen Portland (PC) dapat dilihat bahwa semen portland dibuat dari Cacareous seperti batu kapur (limestone atau chalk) dan bahan silika atau aluminium yang terdapat pada tanah liat (clay atau shale). Batu kapur mengandung komponen CaO, lempung mengandung komponen SiO2 dan Al2O3 (oksida alumina) dan FeO3 (oksida besi).
Pada dasarnya proses pembuatan semen portland terdiri dari penggilingan, pencampuran menurut suatu proses tertentu dan pengawasan harus ketat. Dengan penggilingan dari klinker bulat yang berputar disertai pemanasan mencapai
material akan menjadi klinker. Klinker ini dipindahkan dan digiling sampai halus (fine powder), disertai penambahan 3-5% gips (gypsum) untuk mengendalikan setting time akan menghasilkan semen portland yang siap untuk digunakan sebagai bahan pengikat dari campuran beton.
C
° 1450
Semen portland ini dapat langsung dimasukkan kantong-kantong atau mobil container dan silo tempat penyimpanan dari semen.
Secara jelas proses pembuatan semen dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2
Bahan semen yang digiling dalam kondisi basah dan kondisi kering masing-masing disebut proses basah dan proses kering. Diameter kilen berkisar 5-7 meter dan panjang kilen dapat mencapai 230 meter.
Lime Stone Quarrying
Crushing
Other row
Materials Clay, shale, Quarrying crushing Storage Granding & blending Storage Storage & Final blending Burning (kilen) Penyimpanan Preheater Storage Finishing grinding Distribusi ke pasaran Gambar 2.1
Sket Pembuatan Semen Portland
cooling 1550°C 1450° Clinker out Formatin of C3S Formation of melt Initial formation of C2S Clay dicomposes Formation of Initial composed Free
water Lime stone dicimposes 50° 450°C 600° 800°C zone calculation zone dehidration zone clinkering 1000° 1200°C 1350° 1350°C
Gambar 2.2 Sketsa kondisi dan reaksi dalam tipical rotary kilen (proses kering)
2.2.2 Komponen karakteristik dari Semen Portland
Secara diagram pembentukan komponen karakteristik dari hidrasi dari portland semen dapat digambarkan seperti Gambar 2.3.
Unsur (senyawa) C3S C2S C3A C4AF semen
Semen Portland Type I II III IV V Komponen CaO SiO Al2O3 Fe2O3 Oksida
Hasil Hidratasi C-S-H (gel) Ca(OH)2
Elemen O Si Ca Al Fe
Gambar 2.3 Pembentukan komponen karakteristik dan hidratasi dari portland semen
Mengenai hasil hidratasi semen yaitu Calsium Silikat Hidrat, Tricalsium Alumina Hidrat. 2 C3S + 6 H C3S2H3 + 3 CH 2 C2S + 4 H C3S2H3 + CH C3A + CSH2 + 10 H C4ASH12 C3A + CH + 12 H C4AH13 C4AF + 2 CH + 2 CSH2 + 18 H C8AFS2H24 C4AF + 4 CH + 22 H. C8AFH26 dimana, S = SO3 ; H = H2O ; CH = Ca(OH)2 Pemilihan Pemakaian Bahan Semen
a. Semen untuk membuat campuran beton harus memenuhi salah satu dari ketentuan berikut :
1. SNI 15 - 2049 – 1994 Semen Portland ( ASTM C 150 )
2. “Spesifikasi Semen Blended Hidrolis” ( ASTM C 595 ), kecuali type S dan type SA yang tidak diperuntukkan sebagai unsur pengikat utama struktur beton.”
3. “Spesifikasi Semen Hidrolis Ekspansif” ( ASTM C 845 )
b. Semen yang digunakan pada pekerjaan konstruksi harus sesuai dengan semen yang digunakan pada perhitungan porporsi campuran beton, yang berkaitan dengan kekuatan dan karakteristik yang harus diperhatikan.
Hal ini berarti bahwa semen yang dipakai untuk satu jenis pekerjaan harus berasal dari sebuah produsen semen yang telah menetapkan standar pengujian terhadap bahan semen yang diproduksi
Bila dipakai semen dari produsen yang berbeda maka akan berpengaruh pada : - perhitungan proporsi campuran beton
- berat jenis dan berat volume beton
- waktu pengikatan dan waktu pengerasan beton
Dengan demikian akan berpengaruh dalam pelaksanaan pekerjaan pembetonan, jadi untuk satu proyek harus dipakai satu produsen semen.
Pada dasarnya semen yang dipergunakan dalam pembuatan beton ialah semen portland dan semen portland pozolan. Didalam SII 0132-81 dinyatakan semen tersebut harus memenuhi syarat-syarat :
- Klasifikasi semen portland (ada 5 jenis) - Syarat mutu yang terdiri dari :
• Syarat kimia • Syarat fisika
Untuk semen portland pozolan harus memenuhi syarat-syarat yang ada dalam SII 0132-75 atau ASTM C595 “Spesification for Blended Hidraulic Cement“, dan ASTM C595.
Dalam spesifikasi SII 0132-75 dinyatakan bahwa semua portland pozolan harus memenuhi :
- Golongan semen portland pozolan jenis SPP 400 dan SPP 200 - Syarat mutu
- Syarat kimia - Syarat fisika
2.2.3 Persyaratan Semen
a. Yang disebut semen hidrolik adalah suatu bahan pengikat yang mengeras jika bereaksi dengan air serta menghasilkan produk yang tahan air. Contoh-contoh semen hidrolik adalah semen portland, semen alumina, semen putih dll. Gips, bukan merupakan semen hidrolik, karena setelah mengeras bereaksi dengan air, produk ini larut dengan air.
Kapur yang telah mengeras adalah tahan air tetapi mengerasnya kapur setelah bereaksi dengan karbon dioksida, bukan dengan air.
b. Komponen utama dari semen portland adalah :
- Batu kapur yang mengandung komponen CaO (kapur,lime)
- Lempung yang mengandung komponen SiO2 (silika), Al2O3 (oksida alumina), Fe2O3 (oksida besi)
Bahan-bahan ini dengan pengawasan yang ketat, digiling dan dicampur menurut suatu proses tertentu. Campuran ini dipanaskan dalam oven pada suhu sampai menjadi klinker. Klinker ini dipindahkan, digiling sampai halus disertai penambahan 3-5 % gips untuk mengendalikan waktu pengikatan semen supaya tidak berlangsung terlalu cepat.
C
° ±1450
Reaksi-reaksi yang terjadi waktu proses pembuatan semen adalah sebagai berikut : 1) Batu kapur : CaO + CO2
Kapur karbon dioksida
Lempung : SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O Silica alumina oksida besi air 2) 3CaO + SiO2 3 CaOSiO2
Trikalsium silikat (C3S) 2CaO + SiO2 2 CaOSiO2
Dikalsium silikat (C2S) 3CaO + Al2O3 3 CaO.Al2O3
Trikalsium Aluminat (C3A) 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 4 CaO.Al2O3.Fe2O3
Tetrakalsium Aluminoferit (C4AF) Bahan-bahan tersebut merupakan klinker semen.
Trikalsium silikat (C3S), Trikalsium Aluminat (C3A) dan Tetrakalsium Aluminat dan Tetrakalsium Aluminoferit (C4AF) merupakan komponen karakteristik dari semen portland.
2.3 Evaluasi Semen Portland
2.3.1 Sifat-sifat teknis semen portland
Sifat-sifat semen portland bergantung kepada : - Susunan kimia
- Kadar gips
- Kehalusan butirannya
a. Apabila dilakukan analisis kimia mengenai semen portland, maka dapat diketahui komposisisnya. Sebagai contoh dibawah ini tercantum hasil analisa suatu jenis semen tertentu. Komponen CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 K2O + Na2 Ignitionloss Bahan-bahan sisa Balace (Mn. Ti dsb.) Jumlah Prosentase (%) 64.0 19.0 5.5 3.5 1.4 1.9 1.1 2.1 0.6 0.9 100 % Lain-lain SR =2.6 AR = 1.6 LSF = 1.01 C3S = 59.4 C2S = 10.0 C3A = 8.7 C4AF = 10.3
Dari hasil analisa diatas jelas tampak bahwa kapur merupakan komponen yang jumlahnya terbanyak, disusul oleh silika, alumina dan oksida besi. Oksida-oksida itu
merupakan ke-4 oxida utama dalam semen portland. Disamping itu terdapat juga komponen lainnya, jumlah oksida-oksida tersebut berkisar antara :
Kapur (CaO) 60 – 66 %
Silica (SiO2) 19 – 25 %
Alumina (Al2O3) 3 – 8 % Oksida besi (Fe2O3) 1 – 5 %
Oksida magnesium (MgO) dibatasi sampai dengan 4 %.
b. Komposisi mineral dalam prosen berat menurut BOGUE dapat ditentukan dari hasil analisa kimia sebagai berikut :
Trikalsium Silikat :
C3S = 3CaO. SiO2 = 4O7CaO – ( 7.6SiO2 + 6.72Al2O3 + 1.43Fe2O3 + 2.85SO3 ) Dikalsium Silikat :
C2S = 2 CaOSiO2 = 2.87 SiO2 – 0.754 C3S Trikalsium Aluminat :
C3A = 3 CaO.Al2O3 = 2.65 Al2O3 – 1.69 C3S Tetrakalsium Alumino Ferit
C4AF = 4 CaO.Al2O3.Fe2O3
c. Tipe-tipe semen portland bisa diperoleh dengan mengadakan variasi-variasi dalam proporsi-proporsi relatif dari komponen-komponen karakteristiknya serta derajat kehalusan penggilingan bahan klinkernya, misalnya :
untuk bangunan-bangunan beton yang akan mendapat serangan sulfat, harus digunakan semen dengan kadar C4A dan C4AF yang rendah.
untuk pembetonan sebuah atau pembetonan bangunan luas lainnya harus digunakan jenis semen yang mengeluarkan panas hidrasi rendah.
d. Komposisi kimia semen portland dapat dinilai dengan menentukan perbandingan Silika SR (Silika Ratio) dan perbandingan Alumina AR (Alumina Ratio).
3 2 3 2 2 O Fe O Al SiO SR + =
Nilai SR menunjukkan apakah semen itu kaya akan Silika atau tidak. Pada umumnya 1.6 < SR < 3.5 dengan nilai rata-rata 2.0 – 2.5
0 . 2 3 2 3 2 = = O Fe O Al AR
Nilai-nilai AR yang lebih rendah dijumpai pada jenis semen yang tahan terhadap sulfat, sedangkan harga-harga AR yang lebih tinggi dijumpai pada semen putih. Akan tetapi biasanya nilai AR yang dikehendaki adalah nilai AR yang serendah mungkin. Faktor kejenuhan kapur atau lime saturation factor LSF, adalah perbandingan jumlah kapur dalam prosen berat semen terhadap ke 3 jumlah komponen-komponen utama pembuat klinker, 3 2 3 2 2 Al O Fe O SiO CaO LSF + + =
Apabila nilai LSF terlalu rendah, maka semen kekurangan komponen C3S. Jika harga LSF lebih besar dari 1.0, maka semua Silika menjadi Calsium Silikat sehingga dalam semen terdapat Kapur bebas. Bilamana nilai C3S terlalu rendah, maka mutu semen jelek. Kapur bebas dalam semen akan menyebabkan semen yang terhidrasi itu tidak stabil volumenya.
Jadi secara umum 0.66 < LSF < 1.02. LSF lebih besar dari 1.02 (LSF>1.02) mutu semen jelek karena terdapat kapur bebas dalam semen.
LSF = 1.00 semua Silika yang terdapat dalam bentuk C3S.
LSF < 1.00 Silika yang terdapat dalam bentuk campuran C2S dan C3S. LSF < 0.66 terdapat terlalu banyak C2S.
e. Disamping komponen-komponen utama, dalam semen terdapat pula bahan-bahan lain dalam jumlah kecil, akan tetapi mempengaruhi sifat-sifatnya. Adapun baha-bahan tersebut adalah :
1) Magnesia, MgO
Seperti pada saat mencampur kapur (CaO) dengan air, bilamana Oxida Magnesium tercampur dengan air, maka hal ini akan diikuti oleh penambahan volume.
Dengan sendirinya penambahan volume itu akan dialami oleh beton yang menggunakan bahan tersebut disertai dengan retak-retak. Kadar MgO dibatasi sampai 5%.
2) Sulphuric Anhydrate (sisa asam sulfit), SO3
SO3 merupakan bahan yang sangat penting dalam semen portland, karena berfungsi sebagai pengatur waktu pengikatan semen. SO3 terdapat dalam gips Ca SO4. Apabila kadar gips terlalu tinggi, maka selam berlangsungnya proses pengerasan akan timbul
pengembangan gips. Oleh karena itu kadar SO3 biasanya dibatasi sampai dengan 2.5 – 3.0 %.
3) Alkali, Na2O dan K2O
Na2O dan K2O selalu dijumpai dalam bahan-bahan baku untuk semen. Apabila bahan agregat yang akan digunakan untuk campuran beton mengandung Silikat reaktif, maka akan timbul reaksi kimia yang merugikan beton.
Hidroksida-hidroksida Alkali terjadi dari alkali-alkali yang terdapat pada semen yang sedang mengeras, akan menyerang butir-butiran agregat yang mengandung silika reaktif itu. Sebagai hasil reksi kimia itu akan terjadi “ gel-gel alkali “ dari jenis yang dapat mengembang tak terbatas. “Gel-gel” ini akan menyerap air, kemudian mengembang sedemikian sehingga dapat menyebabkan tegangan-tegangan intern yang menjalar dan kemudian menimbulkan pengembangan menyeluruh.
Pengembangan yang meluas ini akan menimbulkan retak-retak serta pecah-pecah dalam beton, dan akhirnya merusak seluruhnya. Bahan-bahan reaktif seperti opal, tridymite, opaline silika, chalcodony, bila keadaan memaksa dapat dipergunakan asalkan memakai jenis semen portland dengan kadar alkali rendah yaitu kurang atau sama dengan 0.6 % ( < 0.6% ).
4) Kehilangan berat akibat pemanasan (Ignitionloss)
Substansi yang terbuang dari semen akibat pemanasan adalah air dan karbon dioksida. Kehilangan berat akibat pemanasan menunjukkan bahwa semen yang bersangkutan mempunyai kadar air tinggi. Kadar air yang tinggi dalam semen dapat menyebabkan waktu pengerasan yang lama. Berdasarkan pengurangan berat yang diijinkan adalah 5% pada suhu 1000°C . Oleh karena semen merupakan bahan yang
higroskopis maka selama penyimpanannya di gudang harus diusahakan agar supaya tidak dapat menghisap air akibat udara lingkungan yang lembab, harus diusahakan pula agar supaya semen disimpan di tempat-tempat kering serta bebas dari aliran udara.
5) Kehalusan Butiran
Kehalusan butiran-butiran semen mempengaruhi waktu pengerasan pasta semen. Lebih luas permukaan yang dapat dihidrasi, lebih banyak gel semen dapat terbentuk pada umur muda, maka lebih tinggi kekuatan tekan awal yang dapat dicapai oleh semen. Akan tetapi gel semen yang terbentuk itu memperlambat waktu hidrasi akibat suatu aksi gel-gel sendiri yang mencegah terbentuknya gel-gel lain lebih cepat, jika telah terbentuk gel-gel semen dalam jumlah besar.
Oleh karenanya, penggilingan extra halus butiran-butiran semen itu, efisien dalam penambahan kekuatan tekan hanya sampai pada umur 7 hari.
Sifat-sifat yang berhubungan dengan kehalusan butiran-butiran semen adalah : Kekuatan awal tinggi
Cepat mundurnya mutu semen jika dipengaruhi cuaca Reaksi kuat dengan bahan agregat reaktif
Retak-retak
Daya penyusutan tinggi Pengikatan yang cepat Kebutuhan air yang banyak Mengurangi bleeding
Semen portland biasa mempunyai luas permukaan minimum 2250 cm2 per gram, sedangkan semen yang cepat mengeras 3200 cm2 per gram.
2.4 Semen Portland Khusus (Special)
a. Mineral-mineral dalam semen portland secara individu masing-masing mempunyai sifat-sifat tersendiri mengenai batas waktu hidrasi, perkembangan kekuatan tekan, perkembangan panas hidrasi dan sebagainya.
Dengan menentapkan batas-batas tertentu pada kombinasi kimianya, terbuka kemungkinan untuk mengubah sifat-sifat semen portland sedemikian sehingga menjadi lebih cocok bagi penggunaannya dalam keadaan-keadaan khusus.
b. Kita mengenal 5 tipe semen portland yaitu tipe I, II, III, IV, V sesuai dengan klasifikasi yang ditentukan oleh ASTM. Apabila semen bereaksi dengan air maka timbulah panas hidrasi yang cukup banyak. Komponen C3S dan C3A menghidrasi cukup cepat, sedangkan C2S dan C3AF menghidrasi lebih lambat serta mengeluarkan panas hidrasi dengan kecepatan yang lebih rendah.
Banyaknya panas untuk 1 gram bahan dalam kalori per gram pada saat terjadi hidrasi ialah :
136 (C3S) + 62 (C2S) + 200 (C3A) + 30 (C4AF) Tabel 2.1 Tipe-tipe semen sesuai standar ASTM
Prosentase Tipe ASTM Penggunaan Karakteristik C3S C2S C3
A C3A F Tipe I Biasa, penggunaan umum Bangunan-bangunan beton biasa 53 24 8 8 Tipe II Modified panas hidrasi, ketahanan terhadap sulfat sedang
Pembetonan massal dan biasa - 47 max 50 32 3 max 8 12 Tipe III Cepat mengeras Kekuatan awal tinggi
Pembetonan di musim dingin
- 58 16 8 8
Tipe IV
Panas hidrasi rendah Pembetonan massal Mempunyai kadar 26 max 35 54 min 40 2 max 7 12
C3A dan C3S yang tinggi Tipe V
Tanah terhadap sulfat Air mengandung sulfat atau air di laut Kadar rendah dari C3A dan C3S max 50 max 5
Semen putih Beton putih
khusus Kadar rendah dari C3A, C4AF, & MgO 51 26 11 1 Tipe I :
Dipakai untuk keperluan konstruksi yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal. Cocok dipakai pada tanah dan air yang mengandung sulfat antara 0,0 - 0,10 % dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain.
Tipe II
Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa yang memerlukan ketahanan sulfat (pada lokasi tanah dan air yang mengandung sulfat antara 0,10 – 0,20 %) dan panas hidrasi sedang, misalnya bangunan dipinggir laut, bangunan dibekas tanah rawa, saluran irigasi, beton massa untuk dam-dam dan landasan jembatan .
Dengan memperhatikan rumus untuk menghitung panas hidrasi jelaslah bahwa C3A dan C3S menghidrasi sangat cepat, sedangkan C2S dan C4AF menghidrasi lambat, dengan menimbulkan panas hidrasi lebih rendah. Dengan menambah prosentase C2S dari semen portlad tipe I dan mengurangi prosentase C3A dan C3S diperoleh semen yang mengeluarkan panas hidrasi lebih rendah; disamping itu semen jenis II ini lebih tahan terhadap serangan sulfat daripada tipe I. Semen tipe II disebut juga “modified portland
cement” dan penggunaannya sama seperti untuk tipe I ditambah dua keuntungan yang disebut diatas.
Tipe III
Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal tinggi pada fase pemulaan setelah pengikatan terjadi, misalnya untuk pembuatan jalan beton, bangunan tingkat tinggi, bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap serangan sulfat.
Semen tipe III disebut juga “semen dengan kekuatan awal tinggi”. Jenis ini digunakan bilamana kekuatan harus dicapai dalam waktu singkat, walaupun harganya sedikit lebih mahal. Biasanya dipakai pada pembuatan jalan yang harus cepat dibuka untuk lalu-lintas; juga apabila acuan itu harus bisa dibuka dalam waktu singkat. Panas hidrasi 50% lebih tinggi dari pada yang ditimbulkan semen tipe I.
Tipe IV
Dipakai untuk kebutuhan pengecoran yang tidak menimbulkan panas, pengecoran dengan penyemprotan (setting time lama) yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi yang rendah.
Semen portland tipe IV ini menimbulkan panas hidrasi rendah dengan prosentase maksimum untuk C3S sebesar 35 %, untuk C3A sebesar 7 % dan untuk C2S prosentase minimum sebesar 40 %. Tipe IV ini tidak lagi diproduksi dalam jumlah besar seperti pada waktu pembuatan Hoover Dam, akan tetapi telah diganti dengan tipe II yang disebut “modified portland cement”.
Tipe V
Dipakai untuk konstruksi bangunan pada tanah/air yang mengandung sulfat melebihi 0,20 % dan sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstrksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir.
Semen portland tipe V ini tahan terhadap serangan sulfat serta mengeluarkan panas. Reaksi antara C3A dan CaSO4 menyebabkan terjadinya Calcium Sulfoaluminate.
Dengan cara yang sama, dalam semen yang telah mengeras, hidrat dari C3A dapat bereaksi dengan garam-garam sulfat dari luar, kemudian membentuk Calcium Sulfoaluminate di dalam struktur pasta yang telah terhidrasi tersebut.
Penambahan volume pada fase padat, jika terbentuk Calcium Sulfoaluminate dalam jumlah besar yaitu 227%, sehingga akibat reaksi-reaksi sulfat ini akan terjadi disintegrasi dari beton.
Reaksi-reaksi lain yang mungkin terjadi antara lain : Ca(OH)2 dengan garam-garam sulfat dari luar yang hasilnya adalah terbentuknya gips yang diikuti dengan penambahan volume pada fase padat sebesar 124%.
Reaksi-reaksi tersebut diatas dikenal sebagai serangan-serangan sulfat, yang paling aktif menyerang ialah garam-garam MgSO4 dan Na2SO4. Serangan-serangan ini akan dipercepat apabila disertai dengan silih bergantinya keadaan basah dan kering. Terutama di daerah-daerah yang terkena pengaruh pasang surut pada bangunan-bangunan beton dilaut menderita serangan-serangan sulfat ini. Gunakanlah semen tipe V ini untuk menahan serangan-serangan ini.
Semen tipe V ini mengandung kurang dari 5% C3A dan sejumlah terbatas C4AF dan Mg. Kadar C3S dibatasi sampai dengan 50% oleh karena C3S melepaskan sejumlah banyak Ca(OH)2 selama berlangsungnya hidrasi, sehingga akan mengurangi ketahanan semen terhadap serangan kimia.
Oil Well Cement
Semen ini digunakan untuk penyemenan sumuran minyak yang didalamnya dapat mencapai beberapa ribu feet.
Adukan semen harus tahan terhadap tekanan sampai dengan 1000 atmosfir dan suhu sampai 247 °F tanpa menunjukkan gejala pengikatan sebelum waktunya.
Dalam semen jenis ini komponen C3A yang cepat menghidrasi tidak digunakan, disamping itu dibubuhkan bahan-bahan serbuk khusus penghambat waktu pengikatan semen.
Jenis semen ini digunakan di negara-negara penghasil agregat yang reaktif terhadap iklim. Jenis semen ini tidak menggunakan Alkali dalam komposisinya.
Semen Putih
Jenis semen ini dibuat dari batu kapur yang bebas besi, quarts, pasir dan kaolin. Semen putih menunjukkan suatu produk dari teknologi tertinggi yang dapat dicapai oleh industri semen. Sesuai syarat-syarat untuk semen portland dapat dipenuhinya.
Oleh karena penggilingan serbuknya mahal, demikian juga bahan bakunya, maka semen putih termasuk jenis semen portland yang mahal.
2.5 Pengikatan serta Pengerasan Semen Portland
a. Hal penting yang harus mendapat perhatian kita pada semen portland adalah pengikatan dan pengerasannya.
Semen portland dalam keadaan kering mempunyai energi latent yang besar, energi ini mulai aktif setelah semen itu dibubuhi air. Masa ini kemudian menjadi plastis sehingga dapat dikerjakan dengan mudah. Semen portland merupakan bahan pengikat hidrolis, yang berarti bahwa pengerasannya melulu tergantung pada reaksi kimia yang disebabkan oleh air dan semen, oleh karenanya semen portland dapat mengeras meskipun didalam air. Patut diketahui apabila pada saat berlangsungnya proses pengerasan pemberian air itu kita hentikan maka reaksi kimia antara air dan semen berhenti. Nilai dari semen portland sebagai bahan pengerasan ditentukan oleh kelangsungan terjadinya reaksi kimia antara semen dengan air secara baik. Pada umumnya dibutuhkan sebanyak kira-kira 20% air dari berat semen yang dipakai agar semen itu dapat mengeras.
b. Pada reaksi antara semen dan air kita bedakan menjadi 2 (dua) periode yang berlainan : periode pengikatan dan periode pengerasan. Pengikatan adalah peralihan dari keadaan plastis kedalam keadaan keras, sedangkan pengerasan adalah penembahan kekuatan setelah pengikatan itu selesai.
c. Yang harus kita perhatikan adalah awal pengikatan, yaitu pada saat mulainya semen menjadi kaku, saat ini ditentukan dalam jam dan menit setelah semen itu kita aduk dengan air.
d. Selanjutnya kita perhatikan waktu pengikatan, yaitu periode yang berlangsung antara permulaan semen menjadi kaku dan saat semen itu beralih kedalam keadaan keras/padat. Keadaan ini dapat diartikan bahwa pasta semen telah menjadi keras, akan tetapi belum cukup kuat. Setelah ini pengerasan berlangsung terus mula-mula secara cepat, kemudian lebih lambat untuk jangka waktu yang lama.
e. Pengikatan harus terus berlangsung dengan lambat, sebab jika tidak demikian adukan beton akan sukar dikerjakan. Oleh karena itu spesifikasi-spesifikasi untuk semen mensyaratkan bahwa awal pengikatan dari pasta semen tidak boleh terjadi kurang dari satu jam (1 jam) setelah kita membubuhkan air pada semen. Pada umumnya waktu ini adukan beton berlangsung lebih lama kira-kira 3-5 jam. Namun demikian teknologi beton menghendaki bahwa semen itu cepat mengeras, karena dengan ini dapat dicapai keuntungan-keuntungan teknis maupun finansial seperti : waktu pembongkaran acuan yang dapat dilaksanakan tanpa harus menunggu lama.
f. Dengan memperhatikan hal-hal yang telah diuraikan di atas jelaslah bahwa :
1) Terutama pada saat-saat permulaan, waktu beton sedang mencapai kekuatannya, harus dijaga agar supaya beton tidak menjadi kering. Hal ini dapat dilaksanakan dengan pembasahan dengan air, sehingga dapat mencegah penguapan air dari massa beton.
2) Penusukan dan/atau penggetaran adukan beton dapat dilakukan tanpa membahayakan, selama belum terjadi pengikatan. Apabila penusukan dan/atau penggetaran adukan beton dilakukan setelah terjadinya pengikatan, maka kesatuan yang telah terjadi antara bahan-bahan campuran beton akan terganggu sehingga tidak akan tercapai kekuatan yang dikehendaki karena semen yang telah mulai mengikat itu tidak akan mampu mempersatukan kembali butir-butir pasir dan kerikil.
3) Harus diberikan waktu yang cukup pada beton supaya dapat mengeras serta harus diusahakan agar supaya reaksi kimia antarase dan air dapat berlangsung memuaskan tanpa kekurangan air.
g. Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi waktu pengikatan awal dari semen. 1) Umur Semen
Selama semen itu disimpan untuk jangka waktu yang lama, maka semen itu akan menghisap air dan zat asam arang dari udara, sehingga terjadi pra-hidrasi. Sebagai akibatnya, semen itu akan menunjukkan proses pengikatan yang lambat. Disamping itu akan dicapai kekuatan tekan lebih rendah.
2) Suhu
Kecepatan suatu reaksi kimia tergantung pada suhu dari masa yang bereaksi serta suhu lingkungannya. Reaksi antara semen dan air berlangsung lebih cepat pada suhu yang tinggi (perawatan dengan uap misalnya), akan tetapi untuk proses pengikatan suhu yang paling tepat kira-kira 23°C
3) Jumlah air yang Dibutuhkan
Agar reaksi kimia antara semen dan air berlangsung dengan memuaskan, dibutuhkan air sebanyak kira-kira 20% dari berat semen.
Dalam adukan beton yang memerlukan lebih banyak air, panas hidrasi akan timbul disebarkan dengan lebih meluas pada bahan-bahan agregat yang lainnya, sehingga suhu pada saat terjadinya pengikatan akan jauh lebih rendah dari pada suhu waktu terjadi pengikatan hanya antara air dan semen,sehingga waktu pengikatan pada adukan beton akan berlangsung lebih lama.
h. Sebagai gambaran tentang pengaruh umur semen terhadap kemunduran mutunya, dapat dilihat pada hasil penelitian di bawah ini yang berhubungan dengan hal tersebut.
Tabel 2.2 Pengaruh umur semen terhadap mutu beton
Waktu Pengurangan Kekuatan Tekan (%)
Setelah 1 bulan Setelah 2 bulan Setelah 6 bulan Setelah 12 bulan 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 - 40
i. Dibawah ini tertera hasil-hasil penelitian mengenai perbedaan-perbedaan kekuatan tekan beton dengan menggunakan semen-semen tipe lain dibandingkan dengan kekuatan tekan beton yang menggunakan semen portland biasa tipe I.
Tabel 2.3 Kekuatan tekan beton dengan menggunakan berbagai macam tipe semen Kekuatan tekan % dari kekuatan tekan
semen portland Tipe semen portland
Umur 3 hari Umur 28 hari Umur 3 bulan Tipe I Biasa, penggunaan umum 100 100 100 Tipe II
Modified panas hidrasi, ketahanan terhadap sulfat sedang
Tipe III
Cepat mengeras Kekuatan awal tinggi
190 130 115
Tipe IV
Panas hidrasi rendah 50 65 90
Tipe V
Tahan terhadap sulfat 65 65 85
Harga-harga tersebut diatas berdasarkan pada contoh-contoh benda uji beton yang mendapat perawatan dengan pembahasan secara kontinyu sampai tiba saatnya untuk diperiksa kekuatan tekannya.
j. Semen portland sebagai bahan pengikat dalam konstruksi beton bertulang merupakan unsur yang sangat penting. Oleh karena semen portland adalah suatu produk kimia yang mutunya tidak dapat ditentukan dengan pengamatan secara visual, maka mutu semen portland harus diperiksa di sebuah laboratorium pemeriksaan bahan-bahan.
l. Pengujian semen portland hanya akan mempunyai arti bila kita dapat menyajikan data-data yang dapat kita bandingkan. Jelaskan bahwa data-data-data-data tersebut hanya dapat diperoleh bilamana ada keseragaman tentang :
a) Komposisi mortar semen yang akan diuji b) Nilai faktor air semen
c) Cara mencampur dan mengaduk semen d) Cara mengisi cetakan
m. Biasanya pengujian semen portland meliputi pengujian secara mekanis. Disetiap negara yang telah maju pada umumnya telah tersedia spesifikasi-spesifikasi untuk pengujian semen yang telah dinormalisasikan, di Indonesia dapat digunakan NI-8, juga cara-cara yang diuraikan dalam ASTM (American Standard for Testing and Materials).
2.6 Cara Pengangkutan dan Penimbunan Semen 2.6.1 Pengangkutan Semen
Di dalam pabrik semen, untuk pengangkutan produk-produk semen dapat berbentuk kantong empat lapis dengan isi 40 kg - 50 kg. Atau dengan bulk yang pengisiannya sudah dilengkapi dengan skala timbangan berapa yang diisikan. Baik kantong maupun bulk ini dapat diangkut dengan truk atau KA khusus untuk semen.
Cara mengatur kantong-kantong semen dalam truk dan KA dapat langsung di bawah belt conveyor, ditumpuk dengan tenaga manusia sampai sejumlah ± 200 kantong tipa truk dan ± 750 kantong tiap gerbong KA.
Kalau diangkut dengan bulk langsung dibawah silo tergantung kapasitasnya, pengisiannya biasanya antar 10-12 ton.
Khusus untuk kapal, pengangkutannya harus diketahui : a) syarat kapal (certificate, trayek) b) kelas kapal (jenis, tahun, ukuran)
c) kegiatan pemuatan (jumlah pecah, susut, rusak, hilang)
d) kegiatan pembongkaran (sistem bongkar muat, canvas sling, kecepatan, hasil pembongkaran)
Setelah diadakan perjanjian terperinci baru dilaksanakan pemuatannya lewat pelabuhan semen, dikirim antar-pulau, maupun untuk eksport.
2.6.2 Penimbunan Semen
Disimpan dalam gudang, sedapat mungkin yang tidak lembab udara, dan tidak dapat kemasukan air baik dari hujan maupun air tanah yang merembes atau tembus kedalam gudang.
a) maximum tinggi tumpukan = 18 kantong b) dari dinding gudang berjarak 0,5 m
c) dari lantai diberi udara/angin-angin berjarak 10 cm d) sebagai alasnya sebaiknya dari kayu kering
e) umur semen dalam gudang maksimum 3 bulan f) selebihnya 3 bulan berakibat mutu semen akan turun
