TUGAS I

TEKNOLOGI BAHAN BANGUNAN

TEKNOLOGI SEMEN

DISUSUN OLEH :

1. Satria Budi Utama (H1D010008)2. Adzar Ismail (H1D010011)3. Eka Rahayu Rahmah (H1D010013)4. Giva Ariva N (H1D010014)5. Berto (H1D010017)6. Galant Pria D.N (H1D010018)7. Luthfi Bramansetyo (H1D010019)8. Dani Abdurahman (H1D010022)

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS JENDERAL SODIRMAN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK

JURUSAN TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

P U R B A L I N G G A

2 0 1 2

A. Sejarah Semen

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

Benar atau tidak, cerita, legenda 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.

Baru pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton - 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.

Ironisnya, bukan Smeaton yang akhirnya mematenkan proses pembuatan cikal bakal semen ini. Adalah Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, pada 1824 mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland. Dinamai begitu karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat Pulau Portland, Inggris. Hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dipajang di toko-toko bangunan.

Sebenarnya, adonan Aspdin tak beda jauh dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, batu kapur (kaya akan kalsium karbonat) dan tanah lempung yang banyak mengandung silika (sejenis mineral berbentuk pasir), aluminium oksida (alumina) serta oksida besi. Bahan-bahan itu kemudian dihaluskan dan dipanaskan pada suhu tinggi sampai terbentuk campuran baru.

Selama proses pemanasan, terbentuklah campuran padat yang mengandung zat besi. Nah, agar tak mengeras seperti batu, ramuan diberi bubuk gips dan dihaluskan hingga berbentuk partikel-partikel kecil mirip bedak.

Lazimnya, untuk mencapai kekuatan tertentu, semen portland berkolaborasi dengan bahan lain. Jika bertemu air (minus bahan-bahan lain), misalnya, memunculkan reaksi kimia yang sanggup mengubah ramuan jadi sekeras batu. Jika ditambah pasir, terciptalah perekat tembok nan kokoh. Namun untuk membuat pondasi bangunan, campuran tadi biasanya masih ditambah dengan bongkahan batu atau kerikil, biasa disebut concrete atau beton.

Beton bisa disebut sebagai mahakarya semen yang tiada duanya di dunia. Nama asingnya, concrete - dicomot dari gabungan prefiks bahasa Latin com, yang artinya bersama-sama, dan

crescere (tumbuh). Maksudnya kira-kira, kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Dewasa ini, nyaris tak ada gedung pencakar langit berdiri tanpa bantuan beton.

Meski bahan bakunya sama, "dosis" semen sebenarnya bisa disesuaikan dengan beragam kebutuhan. Misalnya, jika kadar aluminanya diperbanyak, kolaborasi dengan bahan bangunan lainnya bisa menghasilkan bahan tahan api. Ini karena sifat alumina yang tahan terhadap suhu tinggi. Ada juga semen yang cocok buat mengecor karena campurannya bisa mengisi pori-pori bagian yang hendak diperkuat.

Kandungan kimia

Trikalsium silikat Dikalsium silikat Trikalsium aluminat Tetrakalsium aluminofe Gipsum

B. Para Penemu semen

John Smeaton

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

Joseph Aspdin

Hasil temuannya dinamakan semen portland. Dinamai “semen portland” karena warna hasil olahannya mirip dengan tanah liat yang sering dijumpai di Pulau Portland, Inggris. Hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dijumpai di toko-toko bangunan.

Isaac Johnson

Sebenarnya, ramuan Aspdin tidak jauh beda dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan Mama, yaitu batu kapur sebagai sumber kalsium karbonat dan tanah lempung yang banyak mengandung silika, alumunium oksida (alumina), serta oksida besi. Kemudian, tahun 1845 Isaac Johnson melakukan penelitian lanjutan mengenai semen dan hasilnya sangat berperan dalam pengembangan industri semen modern.

C. Proses Pembuatan semen

1. Material yang diperlukanSemen yang paling umum adalah Semen Portland. Semen ini memerlukan empat

komponen bahan kimia utama yaitu:1. kapur (batu kapur)2. silika (pasir)3. alumina (tanah liat) dan4. besi oksida (biji besi).

Sedikit gipsum biasanya ditambahkan pada saat penghalusan untuk memperlambat pengerasan.

2. Langkah pertamaTahap paling awal dari dari membuat semen adalah penggalian/quarrying. Pabrik

semen melakukan penambangan untuk penyediaan terhadap dua jenis material yang penting bagi produksi semen yaitu bahan yang mengandung kapur (calcareous materials), dan material yang mengandung silika (argillaceous materials) seperti tanah liat.

3. Langkah keduaLalu pada tahap berikutnya, material tadi dihancurkan menjadi ukuran yang lebih

kecil dengan menggunakan alat penghancur. Material yang sudah dihancurkan tadi melewati alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan. Komposisi tadi disesuaikan dengan spesifikasi produksi. Tumpukan bahan tadi lalu diangkut oleh belt conveyor ke penampung untuk digiling sampai tingkat kehalusan yang diinginkan.

4. SelanjutnyaCampuran bahan baku yang sudah tercampur rata tersebut diumpankan ke pre-

heater. Pre-heater merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon dimana terjadi perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas. Tujuannya hanya sebagai pemanasan awal agar proses di unit berikutnya (kiln) lebih efisien (bisa mencapai efisiensi 20-40%).

5. Campuran masuk ke kilnKemudian campuran bahan masuk ke dalam kiln. Pada proses ini bahan baku

berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada yang bersuhu 1350-1400°C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin, dimana udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.

6. Pindah ke klinkerDari pendingin, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan

timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum (kurang dari 4%) ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum, dan pozolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistem tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Tahap ini merupakan tahap terakhir dimana semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen. Semen tersebut sudah siap untuk dikemas dan dipasarkan

7. Proses secara umum1. Tahap penambangan bahan mentah (Batu Kapur, Tanah Liat, Pasir Besi dan Pasir Silica)2. Tahap penggilingan awal bahan mentah3. Tahap pengangkutan bahan mentah4. Tahap pencampuran dan penimbangan bahan mentah5. Tahap penggilingan halus bahan mentah6. Pembuangan emisi gas7. Pemanasan awal di preheater8. Pemanasan lanjut dan reaksi pembentukan kristal clinker9. Pendinginan di cooler

10 .Penyimpanan clinker di clinker silo11. Penggilingan akhir12. Pengeluaran semen

Proses Pembuatan Semen (proses kering dan basah) Pembuatan Semen Portland dengan proses basah.

Pencampuran dan penghalusan bahan baku dilakukan dalam kondisi basah Pembuatan Semen Portland dengan proses kering

pencampuran dan penghalusan bahan baku dilakukan tanpa menambahkan air.

KEUNTUNGAN & 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.KEUNTUNGAN & KERUGIAN PROSES KERING

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 Terjadipenebalan/penyempitan pada saluran pipa kiln.

d. Jenis- jenis semen

pertama ada Semen Portland 1 (OPC (Ordinary Portland Cement))adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling klinker semen dan gypsum.

biasanya buat bangunan umum gan,, yang biasa dijual ditoko bangunan

PPC (Porlant Pozzoland Cement)Semen Portland Pozzolan adalah semen hidrolis yang terdiri dari campuran

homogen antara semen Portland dan Pozzolan halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen Portland dan Pozzolan bersama-sama atau mencampur secara rata bubuk semen Portland dan Pozzolan atau gabungan antara menggiling dan mencampur, dimana kadar pozzolan 15 s.d 40% massa Semen Portland Pozzolan.Semen ini biasanya buat bangunan bertingkat, bangunan dengan kadar garam yang tinggi.

Semen Portland Komposit (PCC)Semen Portland Komposit adalah bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan

bersama-sama terak Semen Portland dan gipsum dengan satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran bubuk Semen Portland dengan bubuk bahan anorganik lain.

PORTLAND CEMENT TIPE IISemen Portland Tipe II adalah semen yang mempunyai ketahanan terhadap sulfat

dan panas hidrasi sedang. Misalnya untuk bangunan di pinggir laut, tanah rawa, dermaga, saluran irigasi, beton massa dan bendungan.

ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE III

Semen jenis ini merupakan semen yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal yang tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Misalnya digunakan untuk pembuatan jalan raya, bangunan tingkat tinggi dan bandar udara

ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE VSemen Portland Tipe V dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada

tanah/air yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air laut. Dikemas dalam bentuk curah.

SUPER MASONARY CEMENT (SMC)Adalah semen yang dapat digunakan untuk konstruksi perumahan dan irigasi yang

struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton hollow brick, paving block, dan tegel.

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 dengan API Spesification 10 1986, yaitu :

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

e. Klasifikasi semen PortlandSemen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :

1. 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

2. 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 terjadi Srinkege (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.

3. 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

4. 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

5 Tipe V (Sulfat Resistance Cement)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti : air laut, daerah tambang, air payau dsb

f. Teknologi semen

Ekosemen

Terminologi ekosemen dibentuk dari kata “ekologi” dan “semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang telah mempelajari kemungkinan memprosesan abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor untuk dijadikan bahan pembuat semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada umumnya.

Proses Pembuatan Ekosemen

Prinsip produksi ekosemen pada dasarnya sama dengan prinsip pembuatan semen konvensional. Adapun perbedaannya terletak pada proses pembakaran dan pengolahan limbah.

1. PersiapanBahan baku (abu insenerasi, endapan air kotor rumah tangga, dan residu abu industri) diproses terlebih dahulu melalui pengeringan, penghancuran, dan pemisahan logam yang masih terkandung pada bahan baku.

2. PenghancuranSetelah dikeringkan, bahan baku tersebut kemudian dihancurkan pada raw grinder atau drying mill bersamaan dengan batu kapur.

3. PencampuranSetelah dikeringkan dan dihancurkan, umpan dimasukkan ke dalam homogenizing tank bersamaan dengan fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu bara)

dan blast furnace slag (limbah yang dihasilkan industri besi). Penempatan dua homoginezing tank yang diilustrasikan dalam diagram dimaksudkan untuk mencampuran semua secara merata sehingga dapat menghasilkan komposisi yang diinginkan.

4. PembakaranBerbeda dengan produksi semen konvensional dimana bahan baku dibakar pada suhu 900oC, pada proses pembuatan ekosemen, bahan baku dimasukkan ke dalam rotary klin dan dibakar pada suhu diatas 1350oC. Dalam rotary kiln, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada abu insenerasi akan terurai menjadi air dan gas klor sehingga aman bagi lingkungan. Gas yang keluar dari rotary klin kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200oC untuk mencegah kembali terbentuknya dioksin. Pada proses ini, logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang masih mengandung klor. Debu ini kemudian dialirkan ke heavy metal recovery process. Klor yang masih tersisa akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya mencapai 35% atau lebih. Proses pembakaran akan menghasilkan clinker (intermediate stage pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.

5. Penghancuran ProdukCampuran gypsum dan clinker dihancurkan dalam finish mill dan kemudian akan dihasilkan ekosemen.

Para mahasiswa Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), dibimbing para dosennya, memadukan limbah batu bara dengan limbah besi (iron slag) dan limbah tembaga (copper slag).

1. Bahan limbah batu bara dan limbah besi sebagai bahan alternatif untuk mengurangi semen, pasir, dan kerikil.

limbah batu bara yang sangat halus, berukuran 45 mikrometer, menggantikan 15 persen semen. Penggunaan limbah batu bara bisa menyubstitusi 15 persen-25 persen semen. Sebab, sifat limbah batu bara hampir seperti semen yang mengikat.Limbah tembaga porositasnya kecil, sementara kepadatan, kekedapan, dan kekerasannya baik. Butirannya yang pipih, runcing, dan tajam menguntungkan karena pengikatan material semakin baik.

limbah tembaga menggantikan 30 persen pasir. Material lainnya adalah batu pecah atau kerikil, Glenium C-351 sebagai bahan kimia pereduksi air, dan air. Semen dan pasir juga tetap digunakan dalam jumlah sedikit.

Dengan komposisi itu, kuat tekan setelah satu hari berkisar 58,85 MPa dan 59,42 MPa, setelah tiga hari 65,25 MPa, dan setelah tujuh hari menjadi 72,88 MPa. Dalam uji kuat tekan oleh tim juri, tiga beton sampel karya tim ini berkuat tekan 75 MPa, 76 MPa, dan 101 MPa.

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.

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 :

Kamar mandi Kolam-kolam Lantai industri makanan Keramik Bangunan dimana terdapat jamur pathogenic dan bakteri

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 :

Semen Portland Pozzolan (SPP) Portland Pozzolan Cement (PPC) Portland Blast Furnace Slag Cement Semen Mosonry Semen Portland Campur (SPC) Portland Composite Cement (PCC)

.

DAFTAR PUSTAKA

www.google.co.id

www.kaskus.us

http://www.forumkami.net/blogs/putra1st/498-proses-basah-kering-pembuatan-semen.html