Menu
Desain Rumah – Desain Interior – Bangun Rumah – Renovasi Rumah

Artikel: Semen Portland (PC) | Sifat, Susunan, Jenis dan Cara Penyimpanan | HBS Blog

  • Share

Semen portland atau Portland Cement (PC) atau semen hidraulis merupakan bahan ikat yang banyak dipergunakan dalam pembangunan phisik.

Nama Portland Cement diusulkan sang Joseph Aspdin tahun 1824, lantaran berbentuk butiran yg asal berdasarkan pulau Portland, Inggris.

Produksi PC secara pabrikasi  pertama kali dilakukan oleh David Saylor di Coplay, Pennsylvania, Amerika Serikat pada tahun 1875.

Semen portland diklaim juga semen hidraulis lantaran kemampuannya mengikat/ber-reaksi dengan air dan mengeras didalam air.

Semen berfungsi buat merekatkan buah-buah agregat, selain itu buat mengisi rongga-rongga antar agregat sehingga sebagai suatu massa padat/kompak, walaupun jumlah semen hanya ? 10% volume beton.

Semen Portland (PC) | Sifat, Susunan, Kekuatan, Jenis dan Cara Penyimpanan

Semen Portand (PC)

Sifat-Sifat Semen Portland

Semen portland dibentuk melalui beberapa langkah/tahapan. Semen diperoleh dengan membakar secara beserta, suatu adonan yg terdiri berdasarkan calcareous (mengandung kalsium karbonat atau batu gamping) dan argillaceous (mengandung alumina) dengan perbandingan eksklusif.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa kandungan semen portland adalah kapur, silika dan alumina. Ketiganya dicampur menggunakan perbandingan eksklusif dan dibakar dalam suhu 1550 derajat C sebagai akibatnya sebagai klinker.

Kemudian didinginkan, lalu pada giling hingga halus, selanjutnya dimasukkan ke dalam kantong-kantong semen menggunakan berat 40 kg atau 50 kg. Butir-buah yang halus dari semen mempunyai sifat adhesif maupun kohesif.

Umumnya ketika penggilingan klinker, dibubuhi gips atau kalsium sulfat (CaSO4) lebih kurang 2 – 4% yg berfungsi sebagi pengontrol saat ikat. Bahan tambah lain pula bisa diberikan buat menciptakan semen spesifik.

Susunan Kimia Semen Portland

Bahan dasar semen terdiri dari bahan-bahan yang terutama mengandung kapur, silika dan alumina, serta oksida besi. Dengan demikian bahan-bahan inilah merupakan unsur utama semen.  Susunan unsur kimia semen biasa seperti pada tabel di bawah ini.

Unsur Kimia Semen Biasa

Unsur Kimia Semen Biasa

Oksida

Persentase

Kapur CaO

60 – 65

Silika SiO2

17 – 25

Alumina Al2O3

8-Mar

Besi Fe2O3

0,5 – 6

Magnesia MgO

0,5 – 4

Sulfur SO3

2-Jan

Soda/potash Na2O + K2O

0,5 – 1

Dalam produksi semen, oksida-oksida berinteraksi satu dengan yang lain, sehingga terjadi perubahan susunan kimia yang komplek. Pada dasarnya terdapat 4 unsur yang paling penting, yaitu:

  • Trikalsium Silikat C3S atau 3CaO.SiO2
  • Dikalsium Silikat C2S atau 2CaO.SiO2
  • Trikalsium Aluminat C3A atau 3CaO.Al2O3
  • Tetrakalsium Aluminoferit C4AF atau 4CaO.Al2O3.Fe2O3

C3S dan C2S, keduanya 70?80% menurut semen, merupakan unsur yg paling lebih banyak didominasi dalam menaruh sifat semen.

Jika semen terkena air, C3S segera berhidrasi & membuat panas, serta berpengaruh terhadap proses pengerasan semen terutama pada 14 hari pertama.

Sedangkan C2S bereaksi lebih lambat menggunakan air, pengaruhnya terdapat pengerasan semen selesainya 7 hari & menaruh kekuatan akhir.

Unsur C2S membuat semen tahan terhadap agresi kimia (chemical attack) dan mengurangi susut pengeringan.

C3S membutuhkan air ? 24% & C2S membutuhkan air ? 21% beratnya buat terjadinya reaksi kimia/hidrasi, & dalam waktu hidrasi C3S membebaskan kalsium hidroksida hampir tiga kali lebih poly dari yg dilepaskan C2S.

Maka, bila prosentase C3S lebih tinggi akan mengasilkan proses pengerasan awal cepat pada pembentukan kekuatan awalnya, disertai panas hidrasi yang tinggi.

Sedang bila prosentasi C2S yg lebih tinggi, mengakibatkan proses pengerasan yg lambat, panas hidrasi yg lebih rendah, tetapi ketahanan serang kimia lebih baik.

Unsur C3A berhidrasi secara exothermic dan bereaksi sangat cepat, serta menaruh kekuatan sehabis 24 jam. Kebutuhan air buat reaksi C3A ? 40% beratnya. Namun lantaran jumlah unsur ini sedikit, pengaruhnya terhadap jumlah air holistik kecil.

Unsur ini sangat mempengaruhi panas hidrasi (menjadi makin tinggi), baik pada pengerasan awal ataupun pengerasan selanjutnya dalam kurun waktu yang lama.  Bila semen mengandung C3A > 10% akan kurang ketahanannya terhadap asam sulfat (SO4), karena itu untuk semen tahan sulfat kandungan unsur ini harus ≤ 5%.

Semen yg terkena asam sulphat didalam air atau tanah, ditimbulkan munculnya C3A yang bereaksi dengan sulfat, mengembang sebagai akibatnya terjadi retak-retak pada betonnya.

Unsur C4AF kurang begitu besar pengaruhnya terhadap kekerasan semen atau betonnya.

Pada gambar dibawah ini terlihat pengaruh ke empat unsur  utama semen terhadap hubungan antar umur dan kuat tekan beton.

Hubungan Umur dan Kuat Tekan Unsur Semen

Grafik Hubungan Umur & Kuat Tekan Unsur Semen

Hidrasi pada Semen

apabila semen bersentuhan dengan air, maka terjadilah proses hidrasi, baik arah ke luar maupun ke pada.

Hasil hidrasi mengendap pada bagian luar & inti semen yang belum terhidrasi pada bagian pada secara sedikit demi sedikit terhidrasi sebagai akibatnya volumenya mengecil.

Reaksi tadi berjalan lambat, kurang lebih 2 ? 5 jam (diklaim periode induksi atau tidak aktif), sebelum terjadi akselerasi setelah kulit permukaan pecah.

Pada tahap hidrasi berikutnya, pasta semen terdiri berdasarkan gel (hasil hidrasi yang berbentuk butiran sangat halus & memiliki luas permukaan yg sangat besar ) & sisa-residu semen yang tidak bereaksi, kalsium hidroksida Ca(OH)dua & air, serta beberapa senyawa lain.

Kristal-kristal menurut aneka macam senyawa yg dihasilkan menciptakan suatu rangkaian tiga dimensi yang saling inheren secara random, lalu mengisi ruangan yg mula-mula ditempati air secara perlahan, kemudian sebagai kaku & mengeras menjadi benda padat & kuat.

Pasta semen yang telah mengeras mempunyai struktur yang berpori, menggunakan berukuran pori mulai dari 4.10-4 mm sampai yang lebih akbar, dan pori-pori ini diklaim pori-pori gel.

Pori-pori yg masih ada dalam pasta semen yg telah mengeras mungkinn saling bekerjasama (kapiler), tetapi mungkin pula nir. Setelah hidrasi berlangsung (pasta semen telah mengeras), endapan hasil hidrasi dalam permukaan butiran semen mengakibatkan difusi air kebagian dalam butir semen yang belum berhidrasi semakin sulit, sebagai akibatnya laju hidrasi semakin lambat.

Proses hidrasi sangat kompleks, tidak seluruh reaksi yg terjadi bisa diketahui dengan niscaya. Untuk reaksi hidrasi unsur C2S & C3S sebagai berikut.

  • 2 C3S + 6 H2O –> (C3S2H3) + 3 Ca(OH)2
  • 2 C2S + 4 H2O –> (C3S2H3) + Ca(OH)2

Hasil primer proses ini merupakan C3S2H3 yang disebut Tobermorite yg berbentuk gel.

Terdapat jua beberapa buah yang bersifat seperti kristal didalam tobermorite. Lantaran proses hidrasi butir-butir semen berlangsung sangat lambat, penambahan air jika dimungkinkan masih diperlukan sang bagian dalam buah-butir semen (terutama semen yg berbutir akbar) buat menyempurnakan proses hidrasi.

Penelitian terhadap silinder beton, menampakan beton masih semakin tinggi terus kekuatannya paling nir buat jangka saat 50 tahun.

Kekuatan Pasta Semen

Kekuatan semen yg telah mengeras tergantung pada jumlah air yang dipakai ketika proses hidrasi. Jumlah air yang dipakai buat proses hidrasi ? 25% berat semen.

Penambahan jumlah air akan mengurangi kekuatan sesudah mengeras. Kelebihan air menurut yg digunakan buat proses hidrasi semen umumnya memang dibutuhkan dalam pembuatan beton, supaya adukan tercampur menggunakan baik, diangkut menggunakan gampang, dan dapat dicetak & dipadatkan menggunakan baik (nir keropos).

Hendaknya selalu diusahakan jumlah air sesedikit mungkin, supaya pori-pori sesedikit mungkin sebagai akibatnya kuat tekan beton tinggi, lantaran kelebihan air mengakibatkan pasta semen (beton) berpori lebih poly sebagai akibatnya kekuatannya berkurang & porous.

Pada beton dikenal suatu nilai yang memberitahuakn jumlah air yang diberikan pada beton, yaitu nilai faktor air semen (fas), berat air dibagi berat semen, dalam beton normal nilai fas = 0,40 ? 0,65.

Sifat Fisik Semen

Sifat-sifat fisik semen antara lain adalah :

Kehalusan Butir

Reaksi semen menggunakan air dimulai dari bagian atas buah semen, sebagai akibatnya makin makin kecil butir-buah semen (jumlah luas bagian atas makin akbar menurut berat semen yg sama) maka makin cepat proses hidrasinya.

Berarti semen yang halus akan cepat menjadi kuat dan menghasilkan panas hidrasi yang lebih cepat dari semen yang butirannya lebih kasar. Umumnya semen yang berbutir halus  akan meningkatkan adesi pada beton segar, dapat mengurangi bleeding, akan tetapi cenderung terjadi susut lebih besar dan memudahkan terjadinya retak susut.

Menurut SII 0013-81, paling sedikit 90% berat semen harus lolos ayakan lubang 0,09 mm. Tetapi jika buah-butir semen telalu halus, dapat menyebabkan terjadinya hidrasi awal lantaran kelembaban udara.

Waktu Ikat

Semen apabila dicampur air akan sebagai bubur yang plastis, secara sedikit demi sedikit sifat plastis ini berkurang & menjadi keras.

Waktu menurut pencampuran semen dan air hingga ketika kehilangan sifat keplastisannya diklaim saat ikat awal (initial time), dan ketika hingga pasta semen sebagai massa yg keras diklaim ketika ikat akhir (final setting time).

Untuk PC biasa, saat ikat awal nir boleh kurang dari 60 mnt, & waktu ikat akhir nir boleh lebih dari 480 mnt.

Pemahaman tentang saat ikat awal sangatlah krusial pada pengerjaan beton. Menurut SNI 03-6827-2002, saat ikat awal adalah saat yg diharapkan sang pasta semen buat membarui sifatnya menurut kondisi cair menjadi padat.

Di Laboratorrium, waktu ikat awal dipengaruhi dari waktu dimana penetrasi jarum vicat mencapai nilai 25 mm, sedang waktu ikat akhir merupakan saat dimana penetrasi jarum vicat tidak terlihat secara visual.

Waktu ikat awal yang cukup lama diharapkan buat transportasi, penuangan, pemadatan dan perataan bagian atas beton. Proses ikatan awal ini disertai perubahan temperatur.

Temperatur naik menggunakan cepat dari ikatan awal dan mencapai puncaknya dalam waktu berakhirnya ikatan akhir. Waktu ikatan yang pendek bisa menaikkan temperatur sampai 30 derajat C.

Dalam praktek, lama ketika ikatan ini ditentukan jumlah air adonan, suhu udara disekitar & bahan tambah apabila digunakan.

Panas Hidrasi

Silika & Alumina dalam semen akan bereaksi dengan air dan menjadi media perekat yg memadat, lalu membangun massa yang keras.

Reaksi membentuk media perekat ini diklaim hidrasi & hidrasi semen bersifat eksotermis yang mengeluarkan panas ? 110 kalori/gr.

Pada beton menggunakan massa yg akbar, dapat terjadi perbedaan temperatur antara bagian luar & bagian dalamnya yg cukup besar yang dapat mengakibatkan terjadinya retak relatif akbar.

Pada daerah dingin, panas hidrasi yg tinggi dapat menguntungkan karena mencegah air membeku dalam beton.

Panas hidrasi didifinisikan sebagai kualitas panas dalam kalori/gram pada semen yg terhidrasi, & saat berlangsungnya dihitung sampai proses hidrasi berlangsung secara paripurna dalam temperatur tertentu.

Panas hidrasi semen menggunakan panas hidrasi rendah ? 60 kalori/gr hingga 7 hari pertama & ? 70 kalori/gram hingga umur 28 hari.

Panas hidrasi pula ditentukan ketinggian temperatur dalam waktu hidrasi terjadi. Untuk PC biasa panas hidrasi bervariasi antara 37 kalori/gr pada 5 derajat C hingga 80 kalori/gram dalam 40 derajat C.

Pada umumnya, ± 60% dari panas total dibebaskan pada 1 sampai 3 hari pertama,   ± 80% sampai hari ke tujuh, dan sekitar 90 – 95% dalam jangka waktu 6 bulan.

Laju hidrasi & peningkat panas ditentukan oleh peningkatan kehalusan butir semen, walaupun kuantitas total panas tidak ditentukan oleh kehalusan buah tadi.

Berat Jenis

Umumnya berat jenis semen adalah 3,15  dan berat jenis ini dipergunakan dalam perencanaan campuran beton.

Sifat Kimia Semen

Sifat-sifat kimia semen antara lain yaitu:

Kesegaran Semen

Kehilangan berat merupakan berukuran kesejukan semen. Kehilangan berat terjadi karena kelembaban (menyebabkan prehidrasi semen) & adanya karbon dioksida pada bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap.

Hidroksida & karbon dari kapur dan magnesium bukan merupakan unsur perekat, namun unsur pengisi, semakin sedikit kehilangan berat berarti makin sedikit unsur pengisi, berarti semen semakin baik.

Pemeriksaan kehilangan berat dilakukan menggunakan mengambil satu gram semen & ditempatkan pada platina, dibakar pada temperatur 900 ? 1000 derajat C minimum 15 mnt. Dalam keadaan normal kehilangan berat ? 2%, dan maksimum 3%.

Sisa yg Tidak Larut

Sisa bahan yg tidak habis bereaksi merupakan bagian yg nir aktif dari semen. Semakin sedikit sisanya, maka semakin baik semennya. Nilai sisa bahan tidak larut maksimum 1,50%.

Jenis-jenis Semen Portland

Menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan pada Indonesi (PUBI) 1982, masih ada 5 jenis semen, sinkron dengan tujuan pemakaiannya.

Perbedaan antara jenis yang satu menggunakan lainnya disebabkan jumlah/prosentase dari 4 komponen utamanya.

  • Jenis I: Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain.
  • Jenis II: Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
  • Jenis III: Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut kekuatan awal yang tinggi
  • Jenis IV: Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut panas hidrasi rendah
  • Jenis V: Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan sangat tahan terhadap sulfat.

Komposisi kimia masing-masing jenis semen (Nawy) seperti pada tabel dibawah ini.

Komposisi Kimia Masing-masing Jenis Semen

Komposisi Kimia Masing-masing Jenis Semen

Jenis Semen

Kandungan Kimia (%)

C3S

C2S

C3A

C4AF

CaSO4

CaO

MgO

Jenis I

49

25

12

8

2,9

0,8

2,4

Jenis II

46

29

6

12

2,8

0,6

3

Jenis III

56

15

12

8

3,9

1,4

2,6

Jenis IV

30

46

5

13

2,9

0,3

2,7

Jenis V

43

36

4

12

2,7

0,4

1,6

Semen Jenis I dipakai buat bangunan-bangunan generik yg nir memerlukan persyaratan spesifik.

Semen Jenis II relatif sedikit melepaskan panas, di gunakan buat struktur akbar, untuk konstruksi bangunan & beton yang terus menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau pondasi yg tertanam pada dalam tanah yg mengandung air militan, saluran air buangan dan bangunan yg bekerjasama eksklusif menggunakan rawa.

Semen Jenis III,  mengandung kadar C3A dan C3S yang tinggi dan butirannya sangat halus, cepat mengalami hidrasi, sehingga mencapai kekuatan awal yang tinggi dalam umur 3 hari. Jenis ini dipergunakan pada daerah dingin, terutama daerah yang mempunyai musim dingin.

Semen Jenis IV, merupakan semen dengan panas hidrasi rendah, dimana kadar C3S  ≤ 35% dan C3A ≤ 5%. Dipergunakan untuk pembetonan yang besar dan masif, seperti bendung, pondasi berukuran besar, dll.

Semen Jenis V, merupakan semen tahan sulfat, digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yg terkena impak gas atau uap kimia yang militan dan bangunan yg herbi air tanah yg mengandung sulfat yang tinggi.

Selain ke-empat jenis semen tersebut, terdapat Semen Portland Puzolan (PPC), adalah campuran semen portland dengan pozolan, dengan jumlah pozolan 15 – 40% berat total campuran,  dengan kandungan  SiO2 + Al2O3  + F2O3 dalam puzolan minimum 70%. PPC diproduksi dengan cara:

  • Cara pertama, menggiling secara bersama klinker semen dan puzolan, serta bahan tambah gips atau kalsium sulfat
  • Cara kedua, dengan mencampur secara merata semen (klinker yang telah digiling dan bahan tambah gips atau kalsium sulfat) dengan puzolan halus.
  • PPC menghasilkan panas hidrasi yang lebih rendah dari pada semen biasa. Mempunyai sifat ketahanan terhadap kotoran dalam air lebih baik, sehingga cocok dipakai untuk bangunan di laut, bangunan pengairan, dan beton massa.

Penyimpanan Semen Portland

Penyimpanan semen kadang-kadang dibutuhkan pada jangka saat lama , karenanya kualitas gudang loka penyimpanan & cara penumpukan semen harus baik karena dapat menurunkan kualitas semen.

Semen dapat dijaga mutunya pada jangka waktu tidak terbatas, asalkan tidak tersentuh uap air. Lantaran semen yang herbi udara akan menyerap air secara perlahan-lahan yg dapat Mengganggu semen.

Penyerapan 1-2% air tidak terlalu mensugesti kualitas semen, namun bisa memperlambat proses pengerasan & mengurangi kekuatan.

Jika semen diletakkan langsung diatas tanah akan lebih reaktif,  semen lebih cepat menyerap uap air dari kelembaban sekeliling.

Semen curah dapat disimpan pada silo/kontainer penyimpanan menurut baja atau beton yg tingginya dua meter atau lebih.

Umumnya hanya bagian luar setebal ? Lima cm yg mengeras (buat penyimpanan relatif usang) dan harus dibuang & nir boleh dipakai.

Semen pada kantong dapat pula disimpan dengan aman buat beberapa bulan bila disimpan dengan baik, diletakkan diatas lembaran alas yang rapat air, dinding dan lantai nir porous, menggunakan jeda bebas terhadap lantai ? 30 centimeter & jeda bebas antara dinding menggunakan semen ? 50 centimeter, serta ventilasi ditutup sangat rapat.

Untuk menghindari pedahnya kantong semen, tinggi timbunan zak semen tidak lebih dari 200 centimeter. Sekali semen disimpan wajib tidak boleh diganggu hingga semen akan dipergunakan.

Berlangganan update artikel modern via email:

  • Share

Leave a Reply

Your email address will not be published.