SEMEN PORTLAND (PORTLAND CEMENT/ PC)

1. Umum

Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara

menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis

dengan gips sebagai bahan tambahan (PUBI-1982).

Semen Portland merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam

pembangunan fisik. Di dunia sebenarnya terdapat berbagai macam semen, dan tiap

macamnya digunakan untuk kondisi-kondisi tertentu sesuai dengan sifat-sifatnya yang

khusus.

Suatu semen jika diaduk dengan air akan terbentuk adukan pasta semen,

sedangkan jika diaduk dengan air kemudian ditambah pasir menjadi mortar semen,

dan jika ditambah lagi dengan kerikil/batu pecah disebut beton.

Bahan-bahan tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu:

bahan aktif dan bahan pasif. Kelompok aktif yaitu semen dan air, sedangkan yang

pasif yaitu pasir dan kerikil (disebut agregat, agregat halus dan agregat kasar).

Kelompok yang pasif disebut bahan pengisi sedangkan yang aktif disebut

perekat/pengikat. Istilah perekat tampaknya lebih cocok mengingat fungsinya seperti

lem, bukan tali yang biasa untuk mengikat kayu bakar atau jerami.

Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu

massa yang kompak/padat. Selain itu juga untuk mengisi rongga-rongga di antara

butiran agregat. Walaupun semen hanya kira-kira mengisi 10 persen saja dari volume

beton, namun karena merupakan bahan yang aktif maka perlu dipelajari maupun

dikontrol secara ilmiah.

2. Sejarah Semen Portland

Nama “Portland cement” diusulkan oleh Joseph Aspidin pada tahun 1824.

Nama itu diusulkan karena berbentuk bubuk yang dicampur dengan air, pasir dan

batu-batuan yang ada di pulau Portland, Inggris. Pertama kali semen Portland di

produksi (dengan pabrik) di Amerika Serikat oleh David Saylor di kota Coplay,

Pennsylvania, pada tahun 1875.

A-1

3. Pembuatan Semen Portland

Semen Portland dibuat melalui beberapa langkah, sehingga sangat halus dan

memiliki sifat adhesive maupun kohesif. Semen diperoleh dengan membakar secara

bersamaan, suatu campuran dari calcareous (yang mengandung kalsium karbonat atau

batu gamping) dan argillaceous (yang mengandung clumina) dengan perbandingan

tertentu. Secara mudanya, kandungan semen portland adalah: kapur, silica dan

alumina. Ketiga bahan dasar tadi dicampur dan dibakar dengan suhu 1550oC dan

menjadi klinker. Setelah itu kemudian dikeluarkan, didinginkan dan dihaluskan

sampai halus seperti bubuk. Biasanya lalu ditambahkan gips atau kalsium sulfat

(CaSO4) kira-kira 2 sampai 4 persen sebagai bahan pengontrol waktu pengikatan.

Bahan tambah lain kadang-kadang ditambahkan pula untuk membentuk semen khusus,

misalnya: kalsium klorida ditambahkan untuk menjadikan semen yang cepat

mengeras. Kemudian dimasukkan ke dalam kantong dengan berat tiap-tiap kantong

50kg.

4. Sifat-sifat Semen Portland

Sifat semen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat kimia dan sifat fisika.

1. Sifat Kimia.

Semen dapat dibedakan berdasarkan susunan kimianya dan kehalusan

butirnya. Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portaland adalah:

kapur (CaO) sekitar 60-65%, silika (SiO2) sekitar 20-25%, dan oksida besi serta

alumunium (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7-12%. Pemeriksaan untuk mengetahui mutu

semen antara lain:

Kesegaran Semen, yaitu untuk mengetahui tingkat kelembapan, kandungan

karbon dioksida atau magnesium dalam semen (maksimum 3,0 %).

Sisa Bahan yang tak Larut dalam Semen, yaitu untuk mengetahui jumlah

atau sisa bahan dalam semen yang tidak habis bereaksi atau bahan yang tidak

aktif dari semen (maksimum 1,5 %).

A-2

2. Sifat Fisika.

Sifat-sifat fisika semen portland meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan,

kekuatan tekan, panas hidrasi dll.

Kehalusan Butir (fineness)

Kehalusan butir semen akan berpengaruh pada proses hidrasi, waktu pengikatan

(setting time), makin halus butiran semen, maka proses hidrasinya semakin

cepat, sehingga kekuatan awal tinggi tetapi kekuatan akhir akan berkurang.

Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya Bleeding.

Kepadatan (density)

Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3.15 Mg/m3 = 3,150.00

kg/m3. Berat jenis semen berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran

beton. Pengujian berat jenis semen dapat dilakukan dengan alat “Turbidimeter”

dari Wagner.

Waktu Pengikatan (setting time)

Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung

sejak berekasinya air dan menjadi pasta semen cukup kaku menahan tekan.

Panas Hidrasi

Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air.

Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat menimbulkan retakan pada

saat pendinginan.Untuk mengatasi hal tersebut perlu dilakukan pendinginan

melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.

5. Jenis-jenis Semen

Sesuai dengan kebutuhan pemakai, maka para pengusaha industri semen

berusaha untuk memenuhinya dengan berbagai penelitian, sehingga ditemukan

berbagai jenis semen.

1) Sement Portland (OPC)

Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :

A-3

a. Tipe I (Ordinary Portland Cement)

Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan

persyaratn khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Tipe

semen ini paling banyak diproduksi dan banyak dipasaran.

Gambar A.1 Portland Cement Tipe I (Ordinary Portland Cement)

b. Tipe II (Moderate sulfat resistance)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan

terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang. Tipe II ini mempunyai panas

hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerah–

daerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi

penggunaan air selama pengeringan agar tidak terjadiSrinkege (penyusutan)

yang besar perlu ditambahkan sifat moderat“Heat of hydration”. Semen

Portland tipe II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti

bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-

kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan

utama.

Gambar A.2 Portland Cement Tipe II (Moderate sulfat resistance)

A-4

c. Tipe III (High Early Strength)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang

tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi.Semen tipe III ini

dibuat dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr

dengan nilai C3S nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan

semen Portland tipe III ini dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan

yang sama dengan kekuatan yang dicapai semen Portland tipe I pada umur

3 hari, dan dalam umur 7 hari semen Portland tipe III ini kekuatannya

menyamai beton dengan menggunakan semen portlan tipe I pada umur 28

hari.

Gambar A.3 Portland Cement Tipe III (High Early Strength)

d. Tipe IV (Low Heat Of Hydration)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi

rendah. Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur Concrette

(beton) yang massive dan dengan volume yang besar, seprti bendungan,

dam, lapangan udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang

dihasilkan selama periode pengerasan diusahakan seminimal mungkin

sehingga tidak terjadi pengembangan volume beton yang bisa

menimbulkan cracking (retak). Pengembangan kuat tekan (strength) dari

semen jenis ini juga sangat lambat jika dibanding semen portland tipe I.

e. Tipe V (Sulfat Resistance Cement)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi

terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton

A-5

pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat

tinggi seperti : air laut, daerah tambang, air payau dsb.

Gambar A.4 Portland Cement Tipe IV (Sulfat Resistance Cement)

2) Blended Cement (Semen Campur)

Semen campur dibuat karena dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak

dimiliki oleh semen portland. Untuk mendapatkan sifat khusus tersebut

diperlukan material lain sebagai pencampur.Jenis semen campur :

1. Semen Portland Pozzolan (SPP)/(PPC)

Semen Portland pozzolan (SPP) atau dikenal juga sebagai Portland

Pozzolan Cement (PPC) adalah merupakan semen hidrolisis yang terdiri

dari campuran yang homogen antara semen Portland dengan

bahan pozzolan (Trass atau Fly Ash) halus, yang diproduksi dengan

menggiling klinker semen Portland dan bahan pozzolan bersama-sama atau

mencampur secara merata semen Portland dan bahan pozzolon atau

gabungan antara menggiling dan mencampur.

Gambar A.5 Semen Portland pozzolan (SPP/PPC)

2. Portland Composite Cement (Semen Portland Campur)PCC –SPC

A-6

Menurut SNI 17064-2004, Semen Portland Campur adalah Bahan pengikat

hidrolisis hasil penggilingan bersama sama terak (clinker) semen portland

dan gibs dengan satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran

antara bubuk semen portland dengan bubuk bahan bahan anorganik lain.

Bahan anorganik tersebut antara lain terak tanur tinggi (blastfurnace slag),

pozzoland, senyawa silika, batu kapur, dengan kadar total bahan

anorganik 6 – 35 % dari massa semen portland composite. Menurut

Standard Eropa EN 197-1 Portland Composite Cement atau Semen

Portland Campur dibagi menjadi 2 Type berdasarkan jumlah Aditive

material aktif:

1. Type II/A-M mengandung 6 – 20 % aditif

2. Type II/B-M mengandung 21 – 35 % aditif

Kalau pada Portland Pozzolan Cement (Semen Portland Pozzolan) aditif

yang digunakan hanya 1 jenis maka pada Portland Composite Cement ini

aditif yang digunakan lebih dari 1 jenis atau 2 jenis maka semen ini

dikelompokkan pada Ternary Cement.

Gambar A.6 Portland Composite Cement (PCC-SPC)

3. Portland Blast Furnace Slag Cement

A-7

Portland Blast Furnace Slag Cement adalah semen Portland yang dicampur

dengan kerak dapur tinggi secara homogen dengan cara mencampur bubuk

halus semen Portland dengan bubuk halus slag atau menggiling bersama

antara klinker porland dengan butiran slag.  Activitas slag (Slag Activity)

bertambah dengan bertambahnya ratio CaO + MgO/SiO2 + Al2O3 dan glass

content. Tetapi biasanyan keberadaan ratio oksida dan glass Content

tersebut saling berkebalikan. Beberapa sifat slag semen adalah sabagai

berikut :

a. Jika kehalusannya cukup, mempunyai kekuatan tekan yang sama

dengan semen portland.

b. Betonnya lebih stabil dari pada beton semen portland

c. Mempunyai permebility yang rendah

4. Semen Masonry

Semen masonry pertama kali diperkenalkan di USA, kemudian

berkembang kebeberapa negara.Secara tradisional plesteran untuk

bangunan umumnya menggunakan kapur padam, kemudian meningkat

dengan dipakainya semen portland yang dicampur dengan kapur padam.

Namun karena dianggap kurang praktis maka diperkanalkan Semen

Masonry.

3) Oil Well Cement

Oil well cement adalah semen Portland semen yang dicampur dengan bahan

retarder khusus seperti asam borat, casein, lignin, gula atau organic hidroxid

acid. Fungsi dari retarder disini adalah untuk mengurangi kecepatan pengerasan

semen, sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas.

Pada kedalaman 1800 sampai dengan 4900 meter tekanan dan suhu didasar

sumur minyak atau adalah tinggi. Karena pengentalan dan pengerasan semen itu

dipercepat oleh kenaikan temperature dan tekanan, maka semen yang mengental

dan mengeras secara normal tidak dapat digunakan pada pengeboran sumur

yang dalam. Semen ini masih dibedakan lagi menjadi beberapa kelas sesuai

denganAPI Spesification 10 1986, yaitu :

A-8

Kelas A Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830

meter, apabila sifat-sifat khusus tidak dipersyaratkan

Kelas B Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830

meter, apabila kondisi membutuhkan tahan terhadap sulfat

sedang

Kelas C Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830

meter, apabila kondisi membutuhkan sifat kekuatan tekan awal

yang tinggi

Kelas D Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 sampai

3050  meter, dengan kondisi suhu dan tekanan  yang sedang

Kelas E Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai

4270  meter, dengan kondisi suhu dan tekanan  yang tinggi

Kelas F Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai

4880  meter, dengan kondisi suhu dan tekanan  yang tinggi

Kelas G Digunakan untuk cementing mulai surface casing sampai dengan

kedalaman 2440 meter, akan tetapi dengan

penambahan accelerator atau retarder. Dapat digunakan untuk

semua range pemakaian, mulai dari kelas A sampai kelas E

4) White Cement (Semen Putih)

Semen putih dibuat umtuk tujuan dekoratif, bukan untuk tujuan konstruktif.

Pembuatan semen ini membutuhkan persyaratan bahan baku dan proses

pembuatan yang khusus, seperti misalnya bahan mentahnya mengandung

oksida besi dan oksida manganese yang sangat rendah (dibawah 1 %).

5) Water Proofed Cement

Water proofed cement adalah campuran yang homogen antara semen Portland

dengan “Water proofing agent”, dalam jumlah yang kecil seperti : Calcium,

Aluminium, atau logam stearat lainnya.Semen ini banyak dipakai untuk

konstruksi beton yang berfungsi menahan tekanan hidrostatis, misalnya tangki

penyimpanan cairan kimia.

A-9

A-10

6) High Alumina Cement

High Alumina cement dapat menghasilkan beton dengan kecepatan pengersan

yang cepat dan tahan terhadap serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan

terhadap serangan alkali. Semen tahan api juga dibuat dari High Alumina

Cement, semen ini juga mempunyai kecepatan pengerasan awal yang lebih baik

dari semen Portland tipe III. Bahan baku semen ini terbuat dari batu

kapur dan bauxite, sedangkan penggunaannya adalah antara lain :

o Rafractory Concrette

o Heat resistance concrete

o Corrosion resistance concrete

7) Semen Anti Bakteri

Semen anti bakteri adalah campuran yang homogen antara semen Portland

dengan “anti bacterial agent” seperti germicide. Bahan tersebut ditambahkan

pada semen Portland untuk “Self Desinfectant” beton terhadap serangan bakteri

dan jamur yang tumbuh. Sedangkan sifat-sifat kimia dan fisiknya hampir sama

dengan semen Portland tipe I. Penggunaan semen anti bakteri antara lain :

o Kamar mandi

o Kolam-kolam

o Lantai industri makanan

o Keramik

o Bangunan dimana terdapat jamur pathogenic dan bakteri

A-11