Kamis, Juni 30, 2011
Toriq
Berikut merupakan hasil resume Bahan bangunan saya ketika di semester 3.Resume ini saya dapat dari berbagai sumber, pada resume ini menjelaskan masalah Semen dan Beton.
Ceck it Out................
Ceck it Out................
SEMEN
I. Sejarah Semen
Semen berasal dari bahasa latin “ CAEMENTUM ” yang berarti bahan perekat. Semen merupakan senyawa/zat pengikat hidrolis yang terdiri dari senyawa C-S-H (Kalsium Silikat Hidrat ) yang apabila bereaksi dengan air akan dapat mengikat bahan-bahan padat lainnya, membentuk satu kesatuan massa yang kompak, padat dan keras.
Sejarah penggunaan semen sebenarnya telah dimulai berabad-abad yang lalu, terbukti dengan banyaknya bangunan atau peninggalan sejarah yang menggunakan semen yang masih berdiri sampai sekarang, misalnya Piramida dan Sphinx di mesir, Colloseum dan jaringan-jaringan Aquaduct (pengairan) di romawi, serta penggunaan tanah liat untuk bangunan oleh orang-orang Assyria dan Babilonia di Timur Tengah.
Meskipun penggunaan mineral semen telah dilakukan berabad-abad lamanya,hanya sedikit yang diketahui tentang susunan kimiawinya. Baru pada akhir abad 17 setelah Revolusi Industri yang bermula dari daratan Eropa, banyak peneliti dan ilmuwan berusaha mengembangkan proses pembuatan semen dengan metode yang lebih baik. Dari peneliti-peneliti tersebut, tercatat antara lain John Smeaton (Inggris,1956) yang ditugaskan untuk membangun sebuah mercu suar di Selat Inggris, menemukan suatu campuran kapur dan tanah liat yang akan mengeras dibakar ( Hydroulic Lime ) ; Big Bryan (Inggris,1780) ; james Parker (1797) yang meneliti Roman Cement yang berasal dari batu kapur dan batu silica LJ Vicat (Perancis,1824), serta David O. Saylor ( Amerika Serikat,1850 ). Joseph Aspdin memperoleh hak paten dengan penemuannya mengenai sejenis semen yang didapatkan dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat dan menggiling hasilnya menjadi bubuk halus yang kemudian dikenal dengan nama “ Portland Cement ” (Hariawan, 2007).
II. Pengertian Semen
Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO), silikat (SiO2), alumunia (Al2O3), ferro oksida (Fe2O3), magnesit (MgO), serta oksida lain dalam jumlah kecil (Lea and Desch, 1940).
Massa jenis semen yang diisyaratkan oleh ASTM adalah 3,15 gr/cm3, pada kenyataannya massa jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,03 gr/cm3 sampai 3,25 gr/cm3. Variasi ini akan berpengaruh proporsi campuran semen dalam campuran. Pengujian massa jenis ini dapat dilakukan menggunakan Le Chatelier Flask (ASTM C 348-97).
Fungsi semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat. Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10%, namun karena fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen menjadi penting. Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan.
Bahan baku pembuatan semen adalah batu kapur, pasir silika, tanah liat dan pasir besi. Total kebutuhan bahan mentah yang digunakan untuk memproduksi semen yaitu:
1. Batu kapur
Batu kapur merupakan sumber utama oksida yang mempumyai rumus CaCO3 (Calcium Carbonat), pada umumnya tercampur MgCO3 dan MgSO4. Batu kapur yang baik dalam penggunaan pembuatan semen memiliki kadar air ± 5%, dan penggunaan batu kapur dalam pembuatan semen itu sendiri sebanyak ± 81 %.
2. Pasir silika
Pasir silika memiliki rumus SiO2 (silikon dioksida). Pada umumnya pasir silika terdapat bersama oksida logam lainnya, semakin murni kadar SiO2 semakin putih warna pasir silikanya, semakin berkurang kadar SiO2 semakin berwarna merah atau coklat, disamping itu semakin mudah menggumpal karena kadar airnya yang tinggi. Pasir silika yang baik untuk pembuatan semen adalah dengan kadar SiO2 ± 90%, dan penggunaan pasir silika dalam pembuatan semen itu sendiri sebesar ± 9%.
3. Tanah liat
Rumus kimia tanah liat yang digunakan pada produksi semen SiO2Al2O3.2H2O. Tanah liat yang baik untuk digunakan memiliki kadar air ± 20 %, kadar SiO2 tidak terlalu tinggi ± 46 %, dan penggunaan tanah liat dalam pembuatan semen itu sendiri sebesar ± 9%.
4. Pasir besi
Pasir besi memiliki rumus kimia Fe2O3 (Ferri Oksida) yang pada umumnya selalu tercampur dengan SiO2 dan TiO2 sebagai impuritiesnya. Fe2O3 berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe3O2 ± 75%-80%. Pada penggilingan akhir digunakan gipsum sebanyak 3-5% total pembuatan semen. penggunaan pasir besi dalam pembuatan semen itu sendiri sebesar ± 1%.
III. Jenis-jenis Semen
1. Semen non hidrolik
Semen non hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, tetapi dapat mengeras di udara.
Contoh: kapur.
2. Semen hidrolik
Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh:
a) Semen pozzolan
Semen portland pozzolan adalah suatu semen hidrolis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen portland dengan pozolan halus, yang di produksi dengan menggiling klinker semen portland dan pozolan bersama-sama, atau mencampur secara merata bubuk semen portland dengan bubuk pozolan, atau gabungan antara menggiling dan mencampur, dimana kadar pozolan 6 % sampai dengan 40 % massa semen portland pozolan. (SNI-15-0302-2004).
Menurut SNI 15-0302-1989, .Bahan yang mempunyai sifat pozolan adalah bahan yang mengandung sifat silica aluminium dimana bentuknya halus dengan adanya air, maka senyawa-senyawa ini akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida pada suhu kamar membentuk senyawa yang mempunyai sifat seperti semen. Semen Portland pozolan dapat digolongkan menjadi 2 (dua) jenis yaitu sebagai berikut:
1. Semen portland pozolan jenis SPP A yaitu semen Portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk semua tujuan pembuatan adukan beton serta tahan sulfat sedang dan panas hidrasinya sedang.
2. Semen portland pozolan jenis SSP B yaitu semen Portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk semua adukan beton tersebut tahan sulfat sedang dan panas hidrasi rendah.
b) Semen terak
Semen terak adalah semen hidrolik yang sebagian besar terdiri dari suatu campuran seragam serta kuat dari terak tanur kapur tinggi dan kapur tohor. Sekitar 60% beratnya berasal dari terak tanur tinggi.
Semen terak dibuat melalui proses tertentu yakni penggilingan, yang menyebabkan terak itu bersifat hidrolik, sekaligus berkurang jumlah sulfat yang dapat merusak. Terak tersebut kemudian dikeringkan dan ditambahi kapur tohor dengan perbandingan tertentu. Seluruh bahan dicampur dan dihaluskan kembali menjadi butiran yang halus.
c) Semen alam
Semen alam dihasilkan melalui pembakaran batu kapur yang mengandung lempung pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan. Hasil pembakaran kemudian digiling menjadi serbuk halus. Kadar silika, alumina dan oksida besi pada serbuk cukup untuk membuatnya bergabung dengan kalsium oksida sehingga membentuk senyawa kalsium silikat dan aluminat yang dapat dianggap mempunyai sifat hidrolik. Semen alam yang dihasilkan mempunyai komposisi sebagai berikut:
CaO : 31% - 57%
SiO2 : 22% - 29%
Al2O3 : 5,2% - 8,8%
Fe2O3 : 1,5% - 3,2%
MgO : 1,5% - 2,2%
NaO :
K2O :
Semen alam tidak boleh digunakan di tempat yang langsung terekspos perubahan cuaca, tetapi dapat digunakan dalam adukan beton untuk konstruksi yang tidak memerlukan kekuatan tinggi.
d) Semen portland
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih.
Bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Pembuatan semen portland dilaksanakan melalui beberapa tahapan, yaitu:
1. Penambangan di quarry
2. Pemecahan di crushing plant
3. Penggilingan (blending)
4. Pencampuran bahan-bahan
5. Pembakaran (ciln)
6. Penggilingan kembali hasil pembakaran
7. Penambahan bahan tambah (gipsum)
8. Pengikatan (packing plant)
Fungsi dari semen portland adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang kompak dan padat, selain juga untuk mengisi rongga- rongga di antara butiran agregat (Tjokrodimuljo dan Kardiyono, 1988).
Syarat-syarat dan karakteristik Semen Portland
Proses pembuatan semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Proses basah
Pada proses basah, sebelum dibakar bahan dicampur dengan air (slurry) dan digiling hingga berupa bubur halus. Proses basah umumnya dilakukan jika yang diolah merupakan bahan-bahan lunak seperti kapur dan lempung. Bubur halus yang dihasilkan selanjutnya dimasukkan dalam oven berbentuk silinder yang dipasang miring (ciln). Suhu ciln ini sedikit demi sedikit dinaikkan dan diputar dengan kecepatan tertentu. Bahan akan mengalai perubahan sedikit demi sedikit akibat naiknya suhu dan akibatnya terjadi sliding di dalam ciln. Pada suhu 100°C air mulai menguap, pada suhu 850°C karbondioksida dilepaskan. Pada suhu sekitar 1400°C, berlangsung permulaan perpaduan di daerah pembakaran, di mana akan terbentuk klinker yang terdiri dari senyawa kalsium silikat dan kalsium aluminat. Klinker tersebut selanjutnya didinginkan, kemudian dihaluskan menjadi butir halus dan ditambah dengan bahan gipsum.
2. Proses kering
Proses kering biasanya digunakan untuk jenis batuan yang lebih keras misalnya untuk batu kapur jenis shale. Pada proses ini bahan dicampur dan digiling dalam keadaan kering menjadi bubuk kasar. Selanjutnya, bahan tersebut dimasukkan ke dalam ciln dan proses selanjutnya sama dengan proses basah.
Dalam pabrikasi akhir, semen portland digiling dalam kilang hingga halus dan ditambah beberapa bahan tambahan. Bagai alir proses pabrikasi semen portland dapat dilihat pada Gambar 1.4.
Gambar 1. Bagan alir proses pabrikasi semen
Secara garis besar proses pembuatan semen portland adalah sebagai berikut:
1. Pencampuran mineral-mineral utama seperti CaO, SiO2 dan Al2O3, dicampur bersama bahan tambahan lain dalam bentuk kering atau basah. Bentuk basah dikenal slurry.
2. Campuran ini dimasukkan ke dalam rotary kiln, dibakar pada suhu ± 1400°C membentuk butiran-butiran bulat berdiameter antara 1,5 mm sampai 50 mm yang dikenal sebagai clinker.
3. Clinker yang telah dingin dihaluskan sehingga mencapai kehalusan (specific surface) ± 3150 cm2/gr, sambil ditambahkan gypsum untuk mengontrol waktu ikat (setting time).
Berkaitan dengan masalah keawetan (durability) beton, maka dibedakan atas lima tipe semen, yaitu:
Tipe I | : | Semen biasa (normal) digunakan untuk beton yang tidak dipengaruhi oleh lingkungan, seperti sulfat, perbedaan suhu yang ekstrim. |
Tipe II | : | Digunakan untuk pencegahan terhadap serangan sulfat dari lingkungan, seperti untuk struktur bawah tanah. |
Tipe III | : | Beton yang dihasilkan mempunyai waktu perkerasan yang cepat (high early strength). |
Tipe IV | : | Beton yang dibuat akan memberikan panas hidrasi rendah, cocok untuk pekerjaan beton massa. |
Tipe V | : | Semen ini cocok untuk beton yang menahan serangan sulfat dengan kadar tinggi. |
A. Sifat Kimia Semen Portland
1. Lime saturated Factor (LSF)
Batasan agar semen yang dihasilkan tidak tercampur dengan bahan-bahan alami lainnya.
2. Magnesium oksida (MgO)
Pada umumnya semua standard semen membatasi kandungan MgO dalam semen Portland, karena MgO akan menimbulkan magnesia expansion pada semen setelah jangka waktu lebih daripada setahun, berdasarkan persamaan reaksi sbb :
Mg O + H2O à Mg (OH) 2
Reaksi tersebut diakibatkan karena MgO bereaksi dengan H2O Menjadi magnesium hidroksida yang mempunyai volume yang lebih besar.
3. SO3
Kandungan SO3 dalam semen adalah untuk mengatur/memperbaiki sifat setting time (pengikatan) dari mortar (sebagai retarder) dan juga untuk kuat tekan. Karena kalau pemberian retarder terlalu banyak akan menimbulkan kerugian pada sifat expansive dan dapat menurunkan kekuatan tekan. Sebagai sumber utama SO3 yang sering banyak digunakan adalah gypsum.
4. Hilang Pijar (Loss On Ignition)
Persyaratan hilang pijar dicantumkan dalam standard adalah untuk mencegah adanya mineral-mineral yang dapat diurai dalam pemijaran. Kristal mineral-mineral tersebut pada umumnya dapat mengalami metamorfosa dalam waktu beberapa tahun, dimana metamorfosa tersebut dapat menimbulkan kerusakan.
5. Residu tak larut
Bagian tak larut dibatasi dalam standard semen. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah dicampurnya semen dengan bahan-bahan alami lain yang tidak dapat dibatasi dari persyaratan fisika mortar.
6. Alkali (Na2O dan K2O)
kali pada semen akan menimbulkan keretakan pada beton maupun pada mortar, apabila dipakai agregat yang mengandung silkat reaktif terhadap alkali. Apabila agregatnya tidak mengandung silikat yang reaktif terhadap alkali, maka kandungan alkali dalam semen tidak menimbulkan kerugian apapun. Oleh karena itu tidak semua standard mensyaratkannya.
7. Mineral compound (C3S, C2S, C3A , C4AF)
Pada umumnya standard yang ada tidak membatasi besarnya mineral compound tersebut, karena pengukurannya membutuhkan peralatan mikroskopik yang mahal. Mineral compound tersebut dapat di estimasi melalui perhitungan dengan rumus, meskipun perhitungan tidak teliti. Tetapi ada standard yang mensyaratkan mineral compound ini untuk jenisjenis semen tertentu. misalnya ASTM untuk standard semen type IV dan type V. Salah satu mineral yang penting yaitu C3A, adanya kandungan C3A dalam semen pada dasarnya adalah untuk mengontrol sifat plastisitas adonan semen dan beton. Tetapi karena C3A bereaksi terhadap sulfat, maka untuk pemakaian di daerah yang mengandung sulfat dibatasi. Karena reaksi antara C3A dengan sulfat dapat menimbulkan korosi pada beton.
v Senyawa kimia semen portland
Pada Tabel 1.1 s/d 1.4 diperlihatkan komposisi kimia tipikal semen portland biasa dan komposisi oksida semen portland secara umum.
Tabel 1.1. Komposisi kimia tipikal semen portland biasa
Nama Kimia | Rumus Kimia | Notasi | Berat (%) |
Tricalcium silicate | 3CaO.SiO2 | C3S | 50 |
Dicalcium silicate | 2CaO.SiO2 | C2S | 25 |
Tricalcium aluminate | 3CaO.Al2O3 | C3A | 12 |
Tetracalcium aluminoferrite | 4CaO.Al2O3.Fe2O3 | C4AF | 8 |
Calcium sulfate dihydrate | CaSO4.2H2O | CSH2 | 3,5 |
Tabel 1.2. Komposisi oksida semen portland secara umum
Oksida | Notasi | Nama | Persen Berat |
CaO | C | Lime | 63 |
SiO2 | S | Silica | 22 |
Al2O3 | A | Alumina | 6 |
Fe2O3 | F | Ferric oxide | 2,5 |
MgO | M | Magnesia | 2,6 |
K2O | K | Alkalis | 0,6 |
Na2O | N | Alkalis | 0,3 |
SO3 | S | Sulfur trioxide | 2,0 |
CO2 | C | Carbon dioxide | |
H2O | H | Water |
Download Link brikut utk lebih lengkap:
http://www.4shared.com/document/g6DlBX4m/Tugas_II_Bahan_Bangunan__Beton.html
http://www.4shared.com/document/g6DlBX4m/Tugas_II_Bahan_Bangunan__Beton.html
Posted in: Teknik Sipil
0 komentar:
Posting Komentar