Makalah Teknologi Beton Tentang Sejarah Semen.docx

MAKALAH TEKNOLOGI BETON TENTANG SEJARAH SEMEN

DISUSUN OLEH: KELOMPOK 1:

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG TAHUN AJARAN 2015/2016

SEJARAH SEMEN

Semen telah ada selama setidaknya 12 juta tahun. Ketika itu bumi mengalami perubahan geologi intens alam, saat itulah semen juga tercipta. Akhirnya, manusia menemukan cara untuk memanfaatkannya.

Menurut Walter H. Duda 1985, nama semen berasal dari bahasa latin yaitu “Caementum” yang berarti pengikat. Secara umum pengertian semen adalah bahan perekat yang dapat mengikat atau mempersatukan material padatan menjadi satu kesatuan massa yang kuat. Dalam bidang teknologi, pengertian semen adalah suatu campuran bahan – bahan kimia yang mempunyai sifat bila dicampur dengan air akan bereaksi dan berubah menjadi suatu satuan massa yang padat dan mengeras. Pada jaman Mesir kuno, bangsa Mesir sudah mampu membangun pyramid yang batu penyusunnya terikat satu sama lain dan tahan cuaca sampai berabad – abad lamanya. Bahan – bahan perekat yang digunakan adalah bahan organik seperti batu gamping (quick lime), gypsum dan pozzolan (trass). Bangsa Yunani membuat semen dengan cara mengambil abu gunung berapi

di pulau Satorin yang dikenal dengan Satorin Cement, sedangkan bangsa Romawi menggunakan semen yang diambil dari material vulkanik yang disebut dengan nama Pozzolan cement.

Seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris bernama Yoseph Aspadin pada tahun 1784 berhasil membuat semen dari kalsinasi batu kapur, pada proses pembuatannya batu kapur dan tanah liat digiling menjadi lelehan, dengan ditambah air kemudian campuran dibakar dengan tanur sehingga terjadi proses peruraian batu kapur tohor dan karbondioksida. Kapur tohor akan bereaksi dengan senyawa – senyawa lain membentuk klinker, kemudian klinker digiling sampai menjadi tepung yang dikenal dengan nama semen Portland. . 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. Legenda diatas menunjukkan dikenalnya fungsi semen sejak zaman dahulu khususnya di Indonesia Pada awalnya perekat dan penguat bangunan 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. Sedangkan kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya kira-kira “memotong menjadi bagianbagian kecil tak beraturan”. Meski sempat populer di zamannya, nenek moyang semen made in Napoli ini tak berumur panjang. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100 – 1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.

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. Tahun 1797 James Parker, berkebangsaaan Inggris membuat semen hydraulic dengan cara membakar batu kapur dan Tahun 1802 Semen diproduksi diPrancis dari butiran (nodule) Tahun 1810 Edgar Dobbs, Dari Inggris membuat semen dari batu kapur dan tanah liat Tahun 1813 Vicat, dari Prancis Tahun 1822 James frost, dari Inggris mulai membuat semen dari batu kapur dan tanah liat Tahun 1850 David O Saylor, dari Pennsylvania batuan semen diproduksi dengan tungku tegak. 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, Proporsi campuran Aspdin tak beda jauh dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, batu kapur (kaya akan kalsium karbonat) dan tanah lempung (Tanah Liat) 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. Kira-kira 20 tahun kemudian setelah pembaharuan oleh Joseph Aspidin, barulah mulai diproduksi semen dengan kualitas yang dapat diandalkan. Dalam hal penelitian tentang pembuatan semen ini, prestasi dari I.C. Johson yang mulai meletakkan dasar-dasar proses kimia dan fisika dalam pembuatan semen Portland.

Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dll. Semen yang terbaik saat ini adalah semen Portland yang ditemukan tahun 1824 oleh Joseph Aspdin Bahan Baku Pembuatan Semen 

Batu kapur Batu kapur merupakan Komponen yang banyak mengandung CaCO3 dengan sedikit tanah lia, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa oksida lainnya. Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning  Tanah Liat Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat Klasifikasi Senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya : o Kelompok Montmorilonite  Meliputi : Monmorilosite, beidelite, saponite, dan nitronite o Kelompok Kaolin  Meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite, dan halaysite o Kelompok tanah liat beralkali  Meliputi : tanah liat mika (ilite)  Pasir Besi dan Pasir Silikat Bahan ini merupakan Bahan koreksi pada campuran tepung baku (Raw Mix) Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan untuk pembuatan semen Pasir Silika digunakan untuk meneikkan kandungan SiO2 Pasir Besi digunakan untuk menaikkan kandungan Fe2O3 dalam Raw Mix  Gypsum ( CaSO4. 2 H2O ) Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari semen Hilangnya kristal air pada gipsum menyebabkan hilangnya atau berkurangnya sifat gipsum sebagai retarder.

PROSES PEMBUATAN SEMEN

Semen dapat dibuat dengan 2 cara • Proses Basah • Proses Kering Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi. 1. QUARRY ( PENAMBANGAN ) Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,tanah liat, dan material-material lain yang mengandung kalsium, silikon,alumunium,dan besi oksida yang diekstarksi menggunakan drilling dan blasting.  Penambangan Batu Kapur a) Pengupasan ( stripping ) Membuang lapisan atas tanah b) Pengeboran Membuat lubang dengan bor untuk tempat peledakan c) Blasting ( peledakan ) Dengan teknik electrical detonation. 

Penambangan Batu Silika Penambangan silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silica merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain. Penambangan dilakukan dengan pendorongan batu silika menggunakan dozer ke tepi tebing dan jatuh di loading area.



Penambangan Tanah Liat Dilakukan dengan pengerukan pada lapisan permukaan tanah dengan excavator yang diawali dengan pembuatan jalan dengan sistem selokan selang seling.

2. Crushing Pemecahan material material hasil penambangan menjadi ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan crusher. Batu kapur dari ukuran < 1 m → < 50 m Batu silika dari ukuran < 40 cm→ < 200 mm 3. CONVEYING Bahan mentah ditransportasikan dari area penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses lebih lanjut dengan menggunakan belt conveyor. 4. RAW MILL ( PENGGILINGAN BAHAN BAKU )

o Proses Basah Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan menambahkan sejumlah air kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill. Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu kamar ke kamar berikutnya.Pada kamar 1 terjadi proses pemecahan dan kamar 2/3 terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry. o Proses Kering Terjadi di Duodan Mill yang terdiri dari Drying Chamber, Compt 1, dan Compt 2. Material-material dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension preheater dan menara pendingin. Pada ruangan pengering terdapat filter yang berfungsi untuk mengangkut dan menaburkan material sehingga gas panas dan material berkontaminasi secara merata sehingga efisiensi dapat tercapai. Terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator. 5. HOMOGENISASI • Proses Basah Slurry dicampur di mixing basin,kemudian slurry dilairkan ke tabung koreksi; proses pengoreksian. • Proses Kering Terjadi di blending silo dengan sistem aliran corong. 6. Pembakaran/ Pembentukan Clinker •

Terjadi di dalam kiln. Kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api. Kiln di design untuk memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan bakar.

• •

Persiapan Bahan Bakar Penggilingan Pengeringan

• • •

PEMBENTUKAN CLINKER Proses yang terjadi di dalam kiln: Pengeringan Slurry Pemanasan Awal Kalsinasi

• • •

Pemijaran Pendinginan Penyimpanan Klinker PENGERINGAN SLURRY Terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet pada temperatur 100-500◦C sehingga terjadi pelepasan air bebasdan air terikat untuk mendapatkan padatan tanah kering. Pemanasan Awal Terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln dari inlet. Selama pemanasan tidak terjadi perubahan berat dari material tetapi hanya peningkatan suhu yaitu sekitar 600°C dengan menggunakan preheater. KALSINASI Penguraian kalsium karbonat menjadi senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu 600 0 C. CaCO3 → CaO + CO2 MgCO3 → MgO + CO2 PEMIJARAN Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat dalam material yang membentuk senyawa hidrolisis yaitu C4AF, C3A, C2S pada suhu 1450° C membentuk Clinker. PENDINGINAN Terjadi pendinginan Clinker secara mendadak dengan aliran udara sehingga Clinker berukuran 1150-1250 gr/liter. Clinker yang keluar dari Cooler bersuhu 150-250° C. TRANSPORTASI & PENYIMPANAN CLINKER Klinker kasar akan jatuh kedalam penggilingan untuk dihaluskan. Kemudian dengan drag chain, klinker yang telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker atau langsung ke proses cement mill untuk diproses lebih lanjut menjadi semen.

• • •

CEMENT MILL Merupakan proses penggilingan akhir dimana terjadi pebghalusan clinker-clinker bersama 5 % gipsum alami atau sintetik. Secara umum, dibagi menjadi 3 proses: Penggilingan clinker Pencampuran Pendinginan

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 materail lengket di inlet kiln Terjadipenebalan/penyempitan pada saluran pipa kiln.

Polution Controlling Device • Polusi yang dihasilkan berupa polusi udara dalam bentuk: – debu – sisa pembakaran tidak sempurna (CO) • Pemisahan Debu – Filtrasi (Fabric Filter) – Electrostatic (Precipitator) • CO – Penggunaan Catalytic converter (Mengoksidasi CO menjadi CO2)

Hasil Akhir • Semen PPC – semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambahan pada campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir. – Sesuai untuk pengecoran beton massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang. Jenis-Jenis Semen 1. Sement Portland T a. Sement Portland Type I (Ordinary Portland Cement) dipakai untuk keperluan konstruksi bangunan biasa yang tidak memerlukan persyaratan khusus, seperti bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung sekolah dan perkantoran, bangunan pabrik, gedung bertingkat, dll. b. Semen Portland Type II (Moderate Heat Semen) Dipakai untuk keperluan beton yang memerlukan ketahanan sulfat atau panas hidrasi sedang. Biasanya semen ini digunakan untuk bangunan pinggir laut (pelabuhan), aliran irigasi, landasan jembatan, bangunan di bekas tanah rawa, beton massa untuk dam-dam. c. Semen Portland Type III ( High Early Strength Cement) Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Biasanya digunakan untuk daerah yang bersuhu dingin, bangunan bertingkat, dan bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap sulfat. d. Semen Portland Type IV (Low Heat Cement) penggunaanya memerlukan panas hidrasi rendah karena mengandung C4AF dan C2S lebih banyak. Pengerasan dan perkembangan kekuatanya lambat. Digunakan untuk bangunan di daerah panas, pembuatan beton atau konstruksi berdimensi tebal. e. Semen Portland Type V (Sulfate Resistance Cement) semen portland dengan daya tahan sulfat yang tinggi termasuk tahan terhadap larutan garam sulfat dalam air. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yang pengaruh gas atau uap kimia yang agresif dan bangunan yang selalu berhubungan dengan air panas. 2. Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR Digunakan untuk pembuatan lapisan sumur minyak yang dalam dan untuk menyumbat sumur setelah dibor. a. Class A, digunakan untuk kedalaman 1830 m. b. Class B, digunakan untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan terhadap sulfat tingkat menengah dan tinggi.

c. Class C, untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan awal yang tinggi dan ketahanan sulfat tingkat menengah dan tinggi. d. Class G, untuk kedalaman 2440 m, sering disebut juga dengan basic OWC karena adanya penembahan aditif sehingga dapat digunakan untuk berbagai kedalaman. 3. Sement Portland Campur (Mixed Cement) disebut juga Super Masonry Cement. Digunakan untuk konstruksi ringan, sedang, untuk plesteran, pemasangan bata dan bahan bangunan. 4. Masonry Cement Type M,S,N Semen ini digunakan untuk plesteran, pemasangan bata, dan keramik 5. Semen Putih Semen Putih dapat digunakan untuk plamir tembok, pembutan tekel / traso, pemasangan keramik, tegel dan marmer. Semen jenis ini mudah diberi warna sesuai keinginan.