BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 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.
Pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut
sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton, seorang 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.
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.
1.2
Perumusan Masalah
a.
Apa yang dimaksud dengan semen itu sendiri ?
b.
Bagaimana pengaruh bahan penyusun terhadap
jenis-jenis semen ?
c.
Bagaimana karakteristik dari setiap jenis-jenis
semen ?
d.
Bagaimana proses pembuatan semen dalam industry
semen ?
e.
Seberapa besar pengaruh industry semen terhadap
lingkungan ?
f.
Bagaimana menanggulangi dampak industry semen
terhadap lingkungan ?
1.3
Tujuan Penulisan
Makalah
ini disusun dengan tujuan untuk:
a.
Mengetahui apa yang
dimaksud dengan semen
b.
Mengetahui apa saja
jenis-jenis semen
c.
Mengetahui bagaimana
karakteristik semen
d.
Mengetahui proses
pembuatan semen dalam industri semen
e.
Mengetahui bagaimana
pengaruh atau dampak dari industri semen terhadap lingkungan
f.
Mengetahui bagaimana cara
menanggulangi dampak negatif dari industri semen
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 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
2.2 Jenis-Jenis
Semen
|
No.
SNI
|
Nama
|
|
SNI 15-0129-2004
|
Semen portland putih
|
|
SNI
15-0302-2004
|
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)
2.3 Petunjuk pemilihan semen masonry
Petunjuk dan pemilihan semen masonry dapat dilihat pada Tabel 1 di
bawah ini:
Tabel
1 Petunjuk pemilihan semen masonry
|
no
|
Lokasi
|
Jenis bangunan
|
Jenis mortar
|
|
|
Disarankan
|
Pilihan
|
|||
|
1.
2.
|
Bangunan tidak terlindungi cuaca
- Bangunan atas
- Bangunan bawah
Bangunan terlindungi cuaca
|
- Dinding penahan beban
- Dinding tidak menahan
beban
- Dinding sandaran
Pondasi, penguat lubang,selokan,trotoar, teras
Dinding penahan beban
Partisi menahan beban
Partisi tidak menahan
Beban
|
S
N
N
S
S
S
N
|
M
M atau S
S
M atau N
M
M
S atau M
|
2.4 Karakterisasi Material Semen
Sifat-Sifat Semen Portland:
a. Hiderasi
Semen
Hiderasi semen adalah reaksi antara
komponen-komponen semen dengan air. Untuk mengetahui hiderasi semen, maka harus
mengenal hiderasi dari senyawa-senyawa yang terkandung dalam semen ( C2S, C3S,
C3A, C4AF)
b. Hiderasi
Kalsium Silikat ( C2S, C3S)
Kalsium Silikat di dalam air akan
terhidrolisa menjadi kalsium hidroksidsa Ca(OH)2 dan kalsium silikat
hidrat (3CaO.2SiO2.3H2O) pada suhu 30oC
2 (3CaO.2SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O
+ 3 Ca(OH)2
2 (3CaO.2SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2.2H2O
+ Ca(OH)2
Kalsium Silikat hidrat (CSH) adalah
silikat di dalam kristal yang tidak sempurna, bentuknya padatan berongga yang
sering disebut Tobermorite Gel.
Adanya kalsium hidroksida akan
membuat pasta semen bersifat basa (pH= 12,5) hal ini dapat menyebabkan pasta
semen sensitive terhadap asam kuat tetapi dapat mencegah baja mengalami korosi.
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.
2.4 Pembuatan Semen
Langkah Utama Proses Produksi Semen adalah:
a. 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.
b.
Penghancuran
Penghancur bertanggung jawab terhadap
pengecilan ukuran primer bagi material
yang digali.
c.
Pencampuran Awal
Material yang dihancurkan melewati
alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.
d.
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.
e.
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.
f.
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.
2.5 Dampak dari Industri Semen
a.
Eksplorasi yang terus menerus dan berlebihan, pasti
akan mengganggu keseimbangan lingkungan. Misalnya, berkurangnya ketersediaan
air tanah.
b.
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.
c.
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.
d.
Penurunan kualitas dari segi kesuburan tanah akibat
penambangan tanah liat
e.
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
f.
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
g.
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
h.
Berkurangnya
keanekaragaman flora, berubahnya pola vegetasi dan jenis endemik, berubahnya
pembentukkan klorofil dan proses fotosintesa
i.
Berkurangnya keanekaragaman fauna (burung, hewan
tanah dan hewan langka). Berubahnya habitat air dan habitat tanah tempat hidup
hewan-hewan tersebut
2.6 Penanggulangan
a.
Menerapkan pola produksi blended cement yang bisa
menurunkan separuh emisi CO2
b.
Mengganti sebagian bahan-bahan dalam pembuatan semen
dengan bahan yang lebih ramah lingkungan
BAB III
PENUTUP
3.1 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.
3.2 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:
a.
Industri, diharapkan sebelum membuang limbah pabriknya
harus dimenetralisasinya atau mendaurnya.
b.
Pemerintah, diharapkan melakukan pengawasan yang ketat
terhadap industri-industri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya.
c.
Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan
pengawasan kinerja industri-industri terutama masalah penanggulangan limbahnya.
Daftar Pustaka
ASTM C 270, Specification for mortar for
unit masonry.
alhamdulillah, sangat bermanfaat sekali.. thanks :)
BalasHapusverry good..menambah ilmu
BalasHapusterimakasih, mantap sekali makalahnya. terus berkarya ...
BalasHapus