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 seorang insinyur asal 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 cabang ilmu yan meliputi pengembangan 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.
Page 1
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
Page 2
BAB 2 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
Page 3
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 memperhi tungkan kekuatan bahan tersebut.
Page 4
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)
Page 5
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
1.
Pilihan
Bangunan tidak
- Dinding penahan
S
M
terlindungi cuaca
beban
N
M atau S
- Bangunan atas
- Dinding tidak
N
S
S
M atau N
menahan beban - Dinding sandaran 2.
- Bangunan bawah Pondasi, penguat
M
lubang,selokan,trotoar, teras 3.
Bangunan terlindungi cuaca
S
M
Dinding penahan beban
S
S atau M
Partisi menahan beban
N
Partisi tidak menahan Beban
Page 6
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 senyawasenyawa yang terkandung dalam semen ( C2S, C3S, C3A, C4AF) b. Hiderasi Kalsium Silikat ( C 2S, C3S) Kalsium Silikat di dalam air akan terhidrolisa menjadi kalsium hidroksidsa Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat (3CaO.2SiO2.3H2O) pada suhu 30 oC 2 (3CaO.2SiO 2) + 6H2O
3CaO.2SiO 2.3H2O + 3 Ca(OH) 2
2 (3CaO.2SiO 2) + 4H2O
3CaO.2SiO 2.2H2O + 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 30 oC akan menghasilkan kalsium alumina hidrat (3CaO. Al 2O3. 3H 2O) yang mana kristalnya berbentuk kubus di dalam semen karena adanya gypsum maka hasil hiderasi C 3A 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 (30 oC): 3CaO. Al2O3+ 6H2O
3CaO. Al2O3. 6H2O
Hiderasi C3A dengan gypsum (30oC): 3CaO. Al2O3 + 3 CaSO 4+ 32H2O
3CaO.Al2O3 + 3 CaSO 4 + 32H2O
Page 7
Penambahan gypsum pada semen dimaksudkan untuk menunda pengikatan, hal ini disebabkan karena terbentuknya lapisan ettringite pada permukaan-permukaan Kristal C3A. d. Hiderasi C4AF (30 H 2O oC) 4CaO. Al2O3. Fe2O3+ 2Ca(OH) 2+10H2O
4CaO.Al2O3.6H2O
+ 3CaO.Fe 2O3.6H2O 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 + 5H 2O
C2S. 5H2O
C3S + 5H 2O
C2S6. 5H2O + 13 Ca(OH) 2
C3A+ 3Cs+ 32H 2O
C3A. 3Cs+.32H 2O
C4AF + 7H2O
C3A.6 H2O+ CF. H2O
MgO+ H2O
Mg(OH)2
Page 8
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 C 3A yang terlalu tinggi. h. Kelembaban Kelembaban timbul karena semen menyerap uaap air dan CO 2 dan dalam jumlah
yang
menggumpal
cukup
banyak
kualitasnya
sehigga
akan
terjadi
menurun
penggumpalan.
karena
Semen
yang
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
Page 9
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.
2.5
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 Page 10
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.
2.6 a.
Dampak dari Industri Semen
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. Page 11
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 h ujan
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,
h.
Dentuman dinamit yang digunakan pada waktu pengambilan kapur
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 tersebu
2.7
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
Page 12
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 industriindustri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya. c. Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan pengawasan kinerja industriindustri terutama masalah penanggulangan limbahnya.
Page 13
