Upload
truongtu
View
237
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Semen
Semen adalah bahan-bahan yang memperlihatkan sifat-sifat karakteristik mengenai
pengikatan serta pengerasannya jika dicampur dengan air, sehingga terbentuk pasta
semen. Tujuan dari penggunaan semen adalah mencampurkan butir-butir batu
sedemikian sehingga menjadi massa yang padat. Penggunaannya antara lain adalah
untuk pembuatan beton, adukan untuk beton dan barang-barang lain.
Fungsi semen secara umum adalah untuk merekatkan butiran-butiran agregat
agar terjadi suatu massa yang padat. Kandungan silikat dan aluminat pada semen
merupakan unsur utama pembentuk semen yang mana apabila bereaksi dengan air
akan menjadi media perekat. Media perekat ini kemudian akan memadat dan
membentuk massa yang keras. Berikut tabel susunan unsur semen biasa
(Tjokrodimuljo, 1996).
Tabel 2.1 Susunan unsur semen biasa
Oksida Persentase
Kapur, CaO 60-65
Silika, SiO 17-25 2
Alumina, Al2O 3-8 3
Besi, Fe2O 0,5-6 3
Magnesia, MgO 0,5-4
Sulfur, SO 1-2 3
Soda / potash Na2O + K2 0,5-1 O
Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan
kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang
Universitas Sumatera Utara
padat yang mempunyai kekuatan yang cukup. Apabila semen dicampur dengan air dan
membentuk suatu adukan yang halus, bahan tersebut lambat laun akan mengeras
sampai menjadi padat. Proses ini dikenal sebagai proses pemadatan dan pengerasan.
Semen dikatakan telah memadat apabila telah mencapai kekakuan yang cukup untuk
memikul suatu tekan tertentu yang diberikan, setelah itu ia akan berproses terus untuk
suatu jangka waktu yang cukup lama hingga mengeras, yaitu untuk mendapatkan
kekuatan yang lebih besar. Air didalam adukan melarutkan material pada permukaan
butir-butir semen dan membentuk suatu koloida yang secara berangsur-angsur
bertambah volume dan kekakuannya.
Proses hidrasi akan terus berlangsung lebih dalam ke dalam butir-butir semen,
dengan kecepatan yang makin lama makin berkurang, sesuai dengan berlangsungnya
proses pengakuan dan pengerasan dari massa tersebut. Supaya terjadi proses hidrasi
secara lengkap pada sejumlah semen, menurut H. Rusch, secara kimiawi diperlukan
jumlah air yang beratnya kurang lebih 25 % dari berat semen tersebut. Proses kimiawi
yang terjadi pada proses pemadatan dan pengerasan akan melepaskan panas, yang
dikenal sebagai panas dari hidrasi.
Batu kapur merupakan elemen utama untuk semua jenis semen. Jenis semen
dengan berbagai mutu diperoleh dengan mengatur komposisi kapur atau dengan
mengatur kapur dengan komponen-komponen lain dari semen.
Dengan membakar bahan mentah yang bersangkutan maka bahan tersebut
akan kehilangan air dan karbon dioksida, bahan baru hasil pembakaran mempunyai
kemampuan untuk menyerap air lagi apabila digiling halus, sehingga setelah itu bila
dicampur dengan air bahan halus tersebut dapat membentuk dirinya kembali menjadi
batu.
Waktu perawatan berlangsung sejak air dibubuhkan pada semen sampai
pengikatan awal dari pasta semen permulaan serta lamanya proses perawatan
bergantung pada jenis semen yang digunakan dan cara pengerjaannya. Selama waktu
perawatan bahan yang bersangkutan tidak boleh dipengaruhi oleh getaran mekanis,
Universitas Sumatera Utara
guncangan atau panas, sebab kekuatannya dapat berkurang sehingga tidak sesuai lagi
dengan persyaratan.
Proses pengerasan berlangsung sejak tercapainya pengikatan awal. Lamanya
proses pengerasan serta penambahan kekuatan berlangsung untuk jangka waktu yang
lama. Bahan yang bersangkutan memerlukan perlakuan yang hati-hati dan tidak boleh
dipengaruhi oleh perlakuan-perlakuan kasar dari luar.
2.2 Semen Sebagai Bahan Perekat Bangunan
Semen berasal dari bahasa asing yaitu “CEMENT” yang berarti pengikat / perekat.
Perkataan cement itu sendiri diambil dari kata latin “CEMENTUM” yaitu nama yang
diberikan kepada batu kapur yang serbuknya telah dipergunakan sebagai adukan
(mortar) lebih dari 2000 tahun yang lalu di Negara Italia.
Dalam perkembangannya, arti perkataan “CEMENT” mengalami sedikit
perubahan (evolusi), misalnya pada abad pertengahan diartikan sebagai segala macam
bahan pengikat perekat seperti Rubber Cement.
Semen adalah hydraulic binder (perekat hidraulis) yang berarti bahwa
senyawa-senyawa yang terkandung didalam semen tersebut dapat beraksi dengan air
dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan.
Oleh karena sifat hidraulis tersebut, maka semen bersifat :
1. Dapat mengeras bila dicampur dengan air
2. Tidak larut dalam air
2.3 Penggunaan Semen Pada Pekerjaan Konstruksi
Dalam perkembangannya dari waktu ke waktu penggunaan beton atau bahan
bangunan berbasis semen, mengalami perubahan atau kemajuan yang disesuaikan
dengan jenis, fungsi serta kondisi lingkungannya. Sehingga dengan metode dan
teknologi pencampuran bahan tambahan tertentu muncullah jenis beton mutu tinggi,
Universitas Sumatera Utara
beton ringan, beton tahan radiasi dan lain-lain. Begitu pula dengan adanya
pengelompokkan jenis konstruksi structural dan non struktural seharusnya ada dan
diperlukan jenis semen tertentu yang dapat digunakan sesuai dengan peruntukkannya
tanpa perlu menambahkan bahan tambahan lainnya.
2.4 Semen Portland
Semen Portland adalah suatu bahan kunstruksi yang paling banyak dipakai serta
merupakan jenis semen hidraulik yang terpenting. Semen Portland dipergunakan
dalam semua jenis beton struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan
sebagainya yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan. Berikut tabel bahan
mentah semen Portland
Tabel 2.2 Bahan Mentah Semen Portland
Mengandung kapur
(CaCO3
Mengandung kapur dan lempung
> 75 %) (CaCO3
Mengandung lempung
(CaCO = 40 %-75 %) 3<40 %)
Batu kapur
Kapur
Kerang
Batu kapur kelempungan
Kapur kelempungan
Batu marl kelempungan
Batu tulis
Batu tulis
Lempung
Sumber ASTM C 150
Berikut tabel persentase dari komposisi dan kadar senyawa kimia semen Portland.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Persentase dari Komposisi dan Kadar
Senyawa Kimia Semen Portland
Analisa Biasa Pengerasan
cepat
Panas
rendah
Tahan
sulfat
Kapur 63,1 64,5 60,0 64,0
Silikat 20,6 20,7 22,5 24,4
Alumina 6,3 5,2 5,2 3,7
Besi Oksida 3,6 2,9 4,6 3,0
Senyawa kimia
Trikalsium silikat (C3 40 S) 50 25 40
Dikalsium Silikat (C2 30 S) 21 45 40
Trikalsium Aluminate (C3 11 A) 9 6 2
Senyawa besi (C4 11 AF) 9 14 9
Sumber (L.J Murdock, 1979)
Sifat-sifat semen Portland sangat dipengaruhi oleh susunan ikatan dari oksida-
oksida serta dari bahan-bahan kotoran-kotoran lainnya. Pada umumnya analisa kimia
menunjukkan persentase dari senyawa-senyawa berikut :
Bagian yang tidak larut (dalam asam klorida) :
- Silisiumdioksida (SiO2
- Aluminiumoksida (Al
)
2O3
- Kalsiumoksida (CaO)
)
- Ferioksida (Fe2O3
- Magnesiumoksida (MgO)
)
- Sulfurtrioksida (SO3
- Alkali sebagai Natriumoksida (Na
)
2
- Alkali sebagai kaliumoksida (K
O)
2
- Kalsiumoksida bebas (CaO-bebas)
O)
Berikut ini tabel persyaratan semen Portland.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Persyaratan Phisik Semen Portland.
Jenis semen Kuat adukan kubus N/mm2 (lb/in2)
1 hari 3 hari 7 hari 28 hari
a. Portland biasa
BS 12 : 1971
ASTM jenis I
-
-
15 (2200)
12.4 (1800)
23 (3400)
19.3(2800)
-
-
b.Portland yang cepat keras
BS 1222 : 1971
ASTM jenis III
-
12.4
(1800)
21 (3000)
24.1
(3500)
28 (4000)
-
-
-
c. Portland panas rendah
BS 1370 : 1974
ASTM jenis IV
ASTM jenis II
-
-
-
8 (1100)
-
10.3 (1500)
14 (2000)
6.9 (1000)
17.2
(2500)
28 (4000)
17.2(2500)
-
d. Portland tahan sulfat
BS 4027 : 1972
ASTM jenis V
-
-
15 (2200)
8.3 (1200)
23 (3400)
15.2
(2200)
-
20.7
(3000)
e. Portland dapur letus
BS 146 : 1973
- 15 (2200) 23 (3400) 34 (5000)
f. Aluminium tinggi
BS 915 : 1972
42
(6000)
49 (7000) - -
Sumber : LJ Murdock, 1979.
Keterangan :
a. Semen Portland tahan sulfat mempunyai bentuk yang lebih tahan sulfat
daripada semen biasa, karena kadar trikalsium aluminat dikurangi. Semen ini
tidak tahan asam dan tak ada keharusan untuk menambahkan kalsium klorida
karena mengurangi sifat-sifat tahan sulfat.
Universitas Sumatera Utara
b. Semen Portland dapur letus memenuhi persyaratan BS 146 : 1973 diproduksi
dengan menggiling suatu campuran klinker semen Portland dengan sisa batuan
tambang dari dapur letus pada perbandingan 35 : 36.
2.5 Semen Alternatif
Semen alternatif adalah jenis semen selain semen Portland (PC) sesuai dengan
peruntukkannya yaitu didapatnya faktor efisiensi yang optimal, terutama bagi jenis
konstruksi non-struktural seperti : Pasangan bata, plesteran, acian dan komponen
bangunan lainnya seperti : paving block, kansteen, conblock, genteng beton dan lain-
lain.
2.6 Semen Pozolan Kapur (SPK)
Semen Pozolan Kapur (SPK) adalah suatu bahan pengikat hidrolis yang dibuat dengan
menggiling bersama suatu bahan pozolan dengan kapur padam atau yang dibuat
dengan mengaduk secara cermat dan merata suatu bahan pozolan halus dengan kapur
padam.
SPK dibuat dengan cara menggiling bersama antara bahan pozolan dan kapur
padam atau dengan cara mengaduk bahan pozolan halus dengan kapur padam hingga
didapatkan adukan yang homogen. Sebelum pencampuran kedua bahan tersebut harus
dalam kondisi kering, sehingga tidak terjadi gumpalan-gumpalan yang dapat
mengurangi homogenitas dan menurunkan kualitasnya.
Tiga kadar komponen kimia yaitu : SiO2, Al2O3 dan Fe2O3
SPK dapat dibuat dengan beberapa variasi perbandingan masing-masing
bahan. Mengingat banyaknya faktor yang menerntukan mutu dari SPK, sehingga
perbandingan antara kapur dan pozolan yang dapat menghasilkan SPK dengan yang
baik secara umum. Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh DPMB
Bandung dapat dilakukan bahwa perbandingan antara pozolan dan kapur yang terlalu
menurut ASTM –
C 618-78 sekitarnya harus lebih besar dari 70 %, selanjutnya unsur MgO dibatasi
maksimum 5 % dan hilang pijar lebih kecil 10 %.
Universitas Sumatera Utara
besar ataupun yang terlalu kecil, maka akan menghasilkan SPK dengan kekuatan
tekan dan kekuatan tarik yang kecil.
Dari uraian diatas dapat diterangkan reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut :
Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaO. SiO2. nH2
O
Dalam hal perbandingan campuran kapur dan pozolan kecil, maka senyawa komplek
CaO.SiO2.nH2
O yang terbentuk sedikit, berarti kekuatannya rendah. Dengan makin
besarnya perbandingan campuran kapur dan pozolan maka senyawa komplek yang
terbentuk makin banyak, mengakibatkan bertambahnya kekuatan.
Jika perbandingan campuran kapur padam bertambah, maka pada suatu saat
akan terjadi kelebihan senyawa Ca(OH)2. Adanya Ca(OH)2
yang rapuhpercobaan
untuk mengetahui kekuatan tekan dengan bermacam-macam variasi perbandingan,
menurut prosedur biasanya diperlukan 14 hari untuk jangka waktu pengerasan
sebelum dilakukan percobaan tekan. Karena itu sebelum bahan-bahan tersebut
dimanfaatkan untuk bahan-bahan campuran SPK perlu dilakukan percobaan, sehingga
nantinya akan dicapai harga perbandingan tertentu yang menghasilkan SPK dengan
mutu yang baik. Berikut tabel komposisi SPK.
Tabel 2.5 Komposisi SPK
Trass Persentase Batu gamping Persentase
Magnesium Oksida
(MgO)
1,31 % Magnesium Oksida (MgO) 14,05 %
Universitas Sumatera Utara
Kalsium Oksida (CaO) 3,09 % Kalsium Oksida (CaO) 52,00 %
Ferri Oksida (Fe2O3 2,00 % ) Ferri Oksida (Fe2O3 0,42 % )
Aluminium Oksida
(Al2O3
16,23 %
)
Aluminium Oksida (Al2O3 0,32 % )
Silica (SiO2 63,74 % ) Silica (SiO2 1,85 % )
LOI 13,08 % LOI 30,48 %
Sumber : Dinas Pertambangan dan Energi Sumatera Utara.
SPK merupakan bubuk yang sangat halus, material yang berwarna abu-abu
yang terutama terdiri dari kalsium dan aluminium silikat. Bahan mentah utama untuk
membuat semen pozolan kapur adalah batu kapur yang mengandung CaO, dan tanah
liat atau endapan batuan yang terdiri dari SiO2 dan H2O.
Material ini digiling, diaduk,
dilebur hingga menjadi butiran dalam sebuah tanur, didinginkan dan kemudian
digiling hingga mencapai kehalusan sesuai dengan yang dibutuhkan. Berikut tabel
semen pozolan kapur (SPK).
Tabel 2.6 Semen Pozolan Kapur (SPK)
Sifat-sifat Syarat-syarat
1. Kehalusan
Sisa di atas ayakan 1,2 mm
Sisa di atas ayakan 0,09 mm
0 %
10 %
2. Kekekalan bentuk Tidak memperlihatkan peristiwa retak,
pecah atau perubahan bentuk lainnya
3. Pengikatan awal
Harus mengeras dalam waktu
maksimum dalam jam
3 x 24 jam
4. Kuat tekan 50 Kg/cm2
Sumber SII (Standar Industri Indonesia) dan Dinas Pertambangan dan Energi.
Universitas Sumatera Utara
Kegunaan :
a. Bahan komponen bangunan struktur ringan, seperti dinding, lantai dan saluran
air
b. Material untuk bangunan Rumah Sehat Sederhana terutama di perkotaan dan
pedesaan
c. Material untuk jalan lingkungan pedesaan
d. Mempertinggi kualitas beton
Keistimewaannya :
a. Pengolahannya sederhana
b. Harga semen pozolan kapur relatif lebih murah dibanding semen Portland
c. Beton dengan campuran semen pozolan bersifat :
- Bangunan lebih tahan lama
- Kekuatan bangunan bertambah
- Bangunan lebih tahan terhadap radiasi panas
Sifat-sifat fisik semen yaitu :
a. Kehalusan butir
Kehalusan butir semen mempengaruhi kecepatan hidrasi. Makin halus butiran-
butiran semen, makin cepat berjalannya proses hidrasi dan makin cepat pula
perkembangan kekuatan selama 7 hari pertama. Reaksi antara semen dan air
dimulai dari permukaan butir-butir semen, sehingga makin luas permukaan butir-
butir semen makin cepat proses hidrasinya. Butir-butir semen yang halus akan
menjadi kuat dan menghasilkan panas hidrasi yang lebih cepat dari pada semen
dengan butir-butir yang lebih kasar. Secara umum, semen berbutir halus
meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi bleeding.
Bleeding adalah Pemisahan air dari campuran beton yang menembus ke
permukaan beton waktu diangkut., dipadatkan atau setelah dipadatkan.
Universitas Sumatera Utara
Bleeding terjadi karena :
1. Pemakaian air yang berlebihan
2. Semennya kurang
b. Kemulusan
Kemulusan pasta semen merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan
dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan
volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta semen disebabkan oleh terlalu
banyaknya jumlah kapur bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta
magnesia yang terdapat dalam campuran tersebut. Kapur bebas itu mengikat air
dan kemudian menimbulkan gaya-gaya ekspansi.
c. Waktu Pengikatan
Semen jika dicampur dengan air membentuk bubur yang secara bertahap menjadi
kurang plastis, dan akhirnya menjadi keras. Pada proses ini, tahap pertama dicapai
ketika pasta semen cukup kaku untuk menahan suatu tekanan. Waktu ikatan
dihitung sejak air dicampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dan
air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikatan awal dan
waktu sampai mencapai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikatan
akhir. Sifat pengikatan pada adonan semen dengan air adalah dimaksudkan
sebagai gejala terjadinya kekakuan pada adonan tersebut. Waktu pengikatan yaitu
waktu mulai dari adonan terjadi sampai mulai terjadi kekakuan.
d. Kuat Tekan
Kuat tekan semen ditentukan dengan menekan benda uji semen sampai hancur.
Benda uji semen dibuat dengan menggunakan contoh semen yang akan diuji
kemudian memasukkan campuran yang bersangkutan kedalam kubus-kubus
cetakan berukuran 5 x 5 x 5 cm3
. Setelah dirawat dalam jangka waktu yang
disyaratkan, kubus itu ditekan sampai hancur untuk memperoleh gambaran dari
perkembangan kekuatan semen yang sedang diuji. Kekuatan tekan diuji setelah
benda uji berumur 1 hari, 3 hari, 7 hari dan 28 hari.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan :
Universitas Sumatera Utara
1. Kualitas semen
2. Kualitas selain semen
i. Kualitas air
ii. Kualitas agregat
Pengaruh kualitas air terhadap kekuatan tekan
Fungsi Air
1. Air merupakan media pencampur pada pembuatan pasta
2. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat
antara air dan faktor semen
3. Kandungan air yang tinggi menghalangi proses pengikatan, dan kandungan air
yang rendah reaksi tidak selesai. Kandungan air yang tinggi dapat
mengakibatkan :
- Mudah mengerjakannya
- Kekuatan rendah
- Mortar dan beton menjadi porous
Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai
bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Oleh karena
itu, air sangat dibutuhkan di dalam pelaksanaan pekerjaan pasangan, tanpa air
konstruksi pasangan tidak akan terlaksana dengan baik dan sempurna.
3. Faktor air semen (Water Ratio Cement = W / C)
Faktor air semen adalah perbandingan berat air terhadap berat semen dan dapat
dirumuskan sebagai berikut :
Faktor Air Semen (FAS = W/C) = semenBerat
airBerat …………….(2.1)
Faktor air semen harus dihitung, sehingga campuran air dan semen menjadi pasta
yang baik, artinya tidak kelebihan air dan tidak kelebihan semen. Apabila faktor air
semen tinggi, berarti berat air tinggi, sehingga kelebihan air, akibatnya air akan
Universitas Sumatera Utara
merembes keluar membawa sebagian pasta semen, pasta tidak cukup mengikat
agregat dan mengisi rongga, yang menyebabkan beton kurang kuat.
Kandungan air dari adonan semen dengan air yang telah mengeras dapat
diklasifikasikan menjadi 3 macam :
1. Air (H2
2. Adsorber water yaitu H
O) yang telah terikat dalam senyawa-senyawa hidrat yang telah
mengeras tersebut. Air ini terikat secara ikatan kimiawi .
2
3. Air bebas adalah air yang terdapat diantara fase padat dan pasta, air ini disebut
Capilary water.
O yang terikat secara ikatan fisika dalam molekul-
molekul gel semen
Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis semen adalah susunan
butiran, suhu dan senyawa. Kehalusan permukaan dipengaruhi oleh salah satu
diantaranya keberadaan oksida penyusunnya yaitu Fe2O3, kandungan senyawa yang
terdapat didalam senyawanya adalah C4
AF. Semakin besar massa jenis semen maka
kekuatan bahan yang dihasilkan akan semakin besar sehingga nilai kekuatan semen
berbanding lurus dengan massa jenisnya. Apabila massa jenis dari semen yang diuji
tidak memenuhi syarat yang ditentukan, maka semen tersebut tidak dapat dipakai
untuk campuran beton tapi dapat digunakan untuk keperluan plesteran, pembuatan
lantai teras, dan keperluan lain yang bukan keperluan utama untuk konstruksi. Massa
jenis semen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut ini :
Vm
=ρ ………………..(2.2)
Dengan :
ρ = Massa jenis (gr/cm3
m = massa semen (gr)
)
V = Volume semen (cm3
)
Universitas Sumatera Utara
2.6.1 Pozolan
Pozolan adalah bahan alam atau buatan yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur
silikat dan aluminat yang reaktif. Bahan ini tidak mempunyai sifat-sifat semen, tetapi
dalam keadaan halus jika dicampur dengan kapur padam dan air setelah beberapa
waktu dapat mengeras pada suhu kamar sehingga membentuk suatu massa yang padat
dan tidak larut dalam air.
Pozolan adalah bahan yang dalam keadaan sendiri tidak terlalu bersifat semen,
tetapi akan muncul sifat semen apabila dicampur dengan gamping. Kekuatan awal
semen ini lebih rendah daripada semen Portland, tetapi dalam waktu setahun
kekuatannya sudah sama.
Keunggulannya adalah semen ini tahan terhadap aksi korosi dari garam dan air
laut lebih baik daripada semen Portland.
Ada 2 (dua) jenis pozolan, yaitu pozolan alam dan pozolan buatan. Yang
termasuk pozolan alam adalah trass yaitu hasil lapukan batuan gunung berapi yang
banyak mengandung silika yang dalam keadaan halus bila dicampur dengan kapur dan
air setelah beberapa waktu akan padat, keras dan tidak larut dalam air. Sedangkan
pozolan buatan yaitu suatu bahan yang didapatkan melalui proses pembuatan seperti :
1.Semen merah (bata merah/genteng keramik yang digiling)
2. Gilingan terak dapur tinggi
3. Fly ash/abu terbang
Berikut tabel persyaratan pozolan .
Tabel 2.7 Persyaratan Pozolan
Persyaratan Tingkat I Tingkat II Tingkat III
Kadar air bebas pada 100o < 6 % C 6-8 % 8-10 %
Kehalusan lewat ayakan 2,5
mm
< 10 % 10-30 % 30-50 %
Universitas Sumatera Utara
Waktu pengikatan 1 jam 2 jam 3 jam
Kuat tekan 100 Kg/cm 100-75 Kg/cm2 75-50
Kg/cm
2 2
Sumber : Dinas Pertambangan dan Energi (Standar Normalisasi Indonesia / SNI)
Pozolan dapat dipakai sebagai bahan tambahan atau sebagai pengganti semen
Portland. Bila dipakai sebagai pengganti sebagian semen Portland umumnya berkisar
antara 10 % sampai 35 % berat semen. Bila pozolan dipakai sebagai bahan tambah
akan menjadikan beton lebih mudah diaduk, lebih rapat air, dan lebih tahan terhadap
serangan kimia. Pozolan dapat mengurangi pemuaian beton yang terjadi akibat proses
reaksi alkali agregat dengan demikian mengurangi retak-retak beton akibat reaksi
tersebut. Pada pembuatan beton massa (mass concrete) misalnya dam, pemakaian
pozolan sangat menguntungkan karena menghemat semen, dan mengurangi panas
hidrasi yang mengakibatkan retakan serius.
2.6.2 Kapur
Kapur merupakan bahan baku campuran adukan kapur, yang banyak digunakan,
dalam pelaksanaan pembangunan. Kapur yang dikenal di Indonesia umumnya kapur
udara (kapur yang mengeras dengan CO2
dari udara). Kapur diperoleh dari
pembakaran batu kapur, kulit kerang, atau karang laut. Reaksi kimia yang terjadi pada
pembakaran kapur sebagai berikut :
CaCO3 → CaO + CO
Dengan : 2
CaCO3
CaO = kapur tohor
= batu kapur
CO2
= asam arang
Kapur adalah berbagai macam batu kapur terbentuk dari organisma-organisma
laut atau yang mengambang berbentuk butir-butir yang sangat halus, tembus air dan
Universitas Sumatera Utara
dapat dihancurkan dengan remasan tangan. Warnanya putih atau sangat muda dan
hampir seluruhnya terdiri dari kalsiat. Berikut ini tabel persyaratan kapur.
Tabel 2.8 Persyaratan Kapur
Persyaratan Kelas I Kelas II
Kehalusan
Sisa diatas ayakan :
i. 4,75 mm
ii. 1,18 mm
iii. 0,85 mm
-
0 %
5 %
0 %
-
10 %
Ketetapan bentuk Tidak retak Tidak retak
CaO + MgO aktif
CO2
90 %
maksimum 6 %
85 %
6 %
Sumber : SII (Standar Industri Indonesia)
Kapur dibuat dari batu gamping yang dibakar dalam suhu tertentu yang
menghasilkan kapur tohor. Kapur yang digunakan untuk pembuatan SPK adalah kapur
padam, yaitu kapur hasil pemadaman dari kapur tohor yang membentuk hidrat yang
dapat digunakan untuk pembuatan adukan. Kapur tohor adalah hasil pembakaran dari
batu kapur yang belum dipadamkan Kapur dihasilkan dengan membakar batu kapur
atau kalsium karbonat bersama dengan bahan-bahan kotorannya seperti magnesia,
silika, besi, alkali, alumina dan belerang.
Selain digunakan untuk stabilisasi perkerasan, kapur padam dapat dicampur
dengan pozolan kering, sehingga berbentuk tepung semen. Bahan campuran ini
disebut semen pozolan kapur dan berfungsi menggantikan (substitusi) penggunaan
semen Portland untuk pembuatan bata, batako dan konstruksi-konstruksi bangunan
non struktural.
Kapur hidrolik merupakan batu kapur yang terdiri dari kira-kira 65 % hingga
75 % batu gamping yaitu kalsium karbonat dengan kotoran-kotoran berupa silika,
alumina, magnesia dan oksida besi.
Universitas Sumatera Utara
Kapur hidrolik memperlihatkan sifat-sifat hidroliknya, namun tidak cocok
untuk bangunan-bangunan didalam air karena untuk mencapai kekerasannya kapur
hidrolik membutuhkan udara segar. Udara diperlukan agar proses karbonisasi antara
kalsium hidroksida dan karbondioksida dari udara berlangsung dengan baik. Proses ini
menghasilkan kalsiumkarbonat yang akan mengeras sehingga kapur mencapai
kekuatannya yang penuh.
Sifat-sifat umum dari kapur adalah sebagai berikut :
i. Kekuatan kecil (rendah)
ii. Berat jenis rata-rata 1 kg/dm
iii. Bersifat hidrolik
3
iv. Tidak menunjukkan pelapukan
v. Dapat terbawa arus.
Penggunaannya antara lain :
i. Adukan untuk tembok
ii. Untuk lapisan bawah plesteran
iii. Untuk plesteran akhir
iv. Sebagai adukan jika dicampur dengan semen
Berikut tabel susunan batu kapur (Tjokrodimuljo,1992)
Tabel 2.9 Susunan Batu Kapur
Batu Kapur Persen
Jumlah karbonat (CO3 97 % )
Kapur tohor (CaO) 29,77-55,5 %
Magnesium (MgO) 21-31 %
Silika (SiO2 0,14-2,41 % )
Alumina (Al2O3 0,5 % )
Oxida Besi (Fe2O3 0,5 % )
Universitas Sumatera Utara
Proses kimia pembentukan kapur dapat ditulis sebagai berikut :
Ca + CO3 → CaO + CO2
CaO + H
………………………………………………(1)
2O → Ca(OH)2
Ca(OH)
+ panas…………………………………………(2)
2 + CO2 → CaCO3 + H2
Sumber : Tjokrodimuljo, 1992 dalam Fathani, 1998.
O……………………………………………(3)
2.6.2.1 Kapur Tohor
Kapur tohor adalah hasil pembakaran dari batu kapur yang belum dipadamkan, jadi
masih berbentuk bongkah-bongkah atau butir-butir.
2.6.2.2 Kapur Padam
Kapur padam merupakan hasil pemadaman atau penyeduan dari kapur tohor yang
dapat digunakan untuk pembuatan adukan. Kapur tohor yang masih berupa bongkah,
setelah disiram dengan air akan hancur hingga berupa tepung kapur atau bubur kapur.
Berikut ini tabel persyaratan kapur padam.
Tabel 2.10 Persyaratan Kapur Padam
Persyaratan Kelas I Kelas II
Kehalusan
Sisa di atas ayakan :
i. 6,70 mm
ii. 4,75 mm
iii. 0,85 mm
iv. 0,106 mm
-
-
0 %
15 %
0 %
8 %
-
-
CaO + MgO aktif
CO2
65 %
maksimum 6 %
65 %
6 %
Sisa tidak larut 1 % 1 %
Ketetapan bentuk Tidak retak Tidak retak
Kadar air 15 % 15 %s
Universitas Sumatera Utara
Sumber : SII (Standar Industri Indonesia)
Apabila hasil pembakaran dan pemadaman sempurna, maka kapur tohor akan
hancur menjadi tepung kapur atau bubur kapur. Tetapi bila pembakaran dan atau
pemadaman kurang sempurna maka akan terdapat butir-butir kapur tohor yang belum
hancur. Sisa-sisa butir ini akan merugikan dalam adukan.
Untuk menghasilkan kapur padam, terdapat dua cara pemadaman kapur tohor
yaitu :
1. Pemadaman secara kering
a. Kebutuhan air untuk menyiram lebih kurang 1/3 dari jumlah kapur tohor
b. Kapur tohor diletakkan diatas lantai setebal lebih kurang 5 cm secara merata
c. Kemudian air disiramkan perlahan-lahan dan merata atau diaduk-aduk sampai
semua kapur tohor hancur menjadi tepung kapur.
Hasil pemadaman tersebut berupa tepung kapur kering. Untuk pembuatan
adukan kapur padam ini diayak dengan ayakan, karena masih terdapat sisa-sisa butir
kapur yang mentah atau kapur tohor yang belum hancur.
2. Pemadaman secara basah
a. Dengan cara basah diperlukan bak besar dan bak kecil yang berdampingan,
serta sejumlah air lebih kurang 3x dari jumlah kapur tohor yang akan
dipadamkan
b. Di dalam bak besar dimasukkan air dan kapur tohor, yang perlu diaduk hingga
berupa bubur kapur
c. Dari bak besar bubur kapur dialirkan kebak kecil.
Karena sisa-sisa butir yang belum hancur telah mengendap di dalam bak besar,
maka bubur kapur yang telah dialirkan ke dalam bak kecil umumnya telah halus
seluruhnya, sehingga untuk keperluan pembuatan adukan tidak perlu diadakan
penyaringan lagi. Reaksi kimia yang terjadi pada pemadaman kapur adalah sebagai
berikut :
CaO + H2O → Ca (OH)
2
Universitas Sumatera Utara
Dengan :
CaO = Kapur tohor
H2
Ca(OH)
O = air
2
= Kapur padam
2.6.3 Tanah lempung
Tanah lempung merupakan tanah yang berukuran mikroskopis sampai dengan sub
mikroskopis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan, tanah
lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang.
Pada kadar air lebih tinggi lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak.
Tanah liat (lempung) adalah bahan alam yang sangat penting bagi manusia.
Pada tanah ini terdapat akar-akar dan sisa-sisa tumbuh-tumbuhan dan bahan-bahan
organik lainnya yang membusuk, sehingga memberi warna abu-abu sampai hitam.
Dalam tanah lempung murni masih mengandung butiran-butiran bebas dari bahan-
bahan yang dapat dinamakan pasir atau debu. Umumnya unsur-unsur tambahan ini
terdiri dari kwarsa dalam bermacam-macam ukuran, feldspar dan besi. Banyaknya
unsur tambahan ini bersama unsur organik lainnya menentukan sifat-sifat dari tanah
lempung dan penggunaannya. Sifat-sifat seperti : Kemungkinan mencair, warna
setelah dibakar dan taraf padat dari macam tanah lempung sangat dipengaruhi oleh
unsur mineral. Sedangkan unsur organik biasanya membuat tanah itu plastis jika
belum dibakar. Jadi semua tanah lempung mempunyai sifat-sifat yaitu bila dalam
keadaan basah akan mempunyai sifat plastis, bila dalam keadaan kering akan menjadi
keras, sedang bila dibakar akan menjadi padat dan kuat.
Tanah lempung harus dapat dibentuk dengan mudah. Besar kecilnya partikel-
partikel (butir-butir) tanah dan juga zat-zat organis seperti akar tumbuh-tumbuhan,
sisa-sisa binatang kecil, zat-zat yang telah membusuk serta bakteri lainnya yang ada
dalam tanah lempung tersebut sangat mempengaruhi sifat plastisnya.
Tanah lempung mengandung partikel-partikel pembentuk tanah, yang terdiri
dari partikel halus dan partikel kasar. Perbandingan dan besar butir dalam tanah sangat
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi sifat tanah tersebut. Sifat tanah lempung yang sangat menguntungkan
adalah mudah dibentuk bila tanah lempung ini telah dicampur dengan air dalam
perbandingan tertentu.
Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung adalah sebagai berikut (Hardiyatmo, 1999) :
1) Ukuran butir halus
2) Permeabilitas rendah
3) Kenaikan air tinggi
4) Bersifat sangat kohesif
5) Kadar susut tinggi
Lempung biasanya mengandung beberapa ketakmurnian yang jenis dan
jumlahnya cukup untuk memberikan daya fluks dan daya rekat. Lempung adalah
Aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil
pelapukan dari batuan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli
yang penting.
Reaksinya :
K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O → K2CO3 +Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO
Lempung digunakan sebagai pengisi berbagai produk seperti kertas, karet dan plastik. 2
Mineral lempung :
a. Kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2
b. Montmorilonit [(Mg,Ca)O.Al
O)
2O3.5SiO2.nH2
c. Illit (K
O]
2O, MgO, Al2O3, SiO2, H2
O
Komposisi kimia :
CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, TiO
2
Sifat Fisik :
Elastis, mempunyai daya ikat dan daya alir yang baik.
Universitas Sumatera Utara
Kegunaan :
a. Bahan industri keramik dan refraktori dalam industri metallurgi
b. Pelet makanan ternak dan pengisi
c. Bahan baku pembuatan Portland
d. Bahan baku genteng
e. Untuk batu bata
f. Pipa-pipa saluran air
g. Perabot rumah tangga
h. Tungku
Berikut ini tabel specific gravity mineral-mineral lempung (Das, 1985)
Tabel 2.11 Specific gravity mineral-mineral lempung
Mineral Specific gravity
Quart (kuarsa) 2,65
Kaolinite 2,6
Illite 2,8
Montmorillonite 2,65-2,68
Halloysite 2,0-2,55
Pottasium feldspar 2,57
Sodium dan calcium feldspar 2,62-2,76
Chlorite 2,6-2,9
Biotite 2,8-3,2
Muscovite 2,76-3,1
Hornblende 3,0-3,47
Limonite 3,6-4
Olivine 3,27-3,32
Universitas Sumatera Utara
Syarat lempung :
i. Tidak boleh membongkah
ii. Tidak mengandung garam terlarut
iii. Harus cukup keras dibakar pada suhu sedang
iv. Warna setelah dibakar tetap seragam.
Lempung terbentuk dari keping-keping pelapukan batu karang. Bergantung pada cara
pengangkutannya. Lempung dapat dibagi dalam tiga kelompok yaitu :
1. Residu yaitu lempung yang terbentuk akibat pelapukan batu karang
Sifat-sifatnya :
a. berbutir kasar bercampur batuan asal yang belum lapuk
b. tidak plastis (rapuh)
2. Endapan yaitu lempung yang terbentuk akibat gerakan arus
Sifat-sifatnya :
a. kurang murni karena tercampur oleh unsur-unsur lain pada waktu perpindahan
dari tempat asal
b. berbutir lebih halus
c. lebih plastis
3. Glasial yaitu lempung glasial terbentuk sebagai endapan akibat gerakan gletscher.
Kadar silika dalam setiap jenis lempung tidak boleh kurang dari 55 % - 65 %,
dan jumlah gabungan dari alumina dan oksidabesi tidak boleh kurang dari 1/3 – 1/2
jumlah silika.
Apabila kapur dengan mineral lempung bereaksi maka akan membentuk suatu
gel yang kuat dan keras yaitu kalsium silikat yang mengikat butir-butir. Gel silika
bereaksi dengan segera melapisi dan mengikat partikel lempung dan menutup pori-
pori tanah.
Universitas Sumatera Utara
Macam-macam tanah lempung :
1. Kaolin
Kaolin adalah tanah lempung yang mengandung mineral kaolinit sebagai bagian
yang terbesar, dan termasuk jenis tanah lempung primer. Sifat dan keadaan bahan :
a. berbutir kasar
b. rapuh dan tidak plastis jika dibandingkan dengan lempung sedimenter
c. warnanya putih karena kandungan besinya paling rendah
2. Ball Clay
Ball Clay adalah tanah lempung yang sangat plastis. Sifat dan keadaan bahan :
a. berbutir sangat halus
b. sangat plastis
c. kuat kering tinggi
d. susut kering dan susut bakar sangat tinggi
e. unsur besinya sangat tinggi dari kaolin
f. warna mentahnya abu-abu/kehitaman karena banyak mengandung karbon
2. Stoneware clay (Tanah benda batu)
Stoneware clay adalah tergolong lempung sedimen yang mengandung feldspat
yang tergabung dengan plastis. Sifat dan keadaan bahan :
a. Plastis
b. Pengeringannya baik
c. Kadar besi oksida dan titan oksida agak tinggi karenanya warna bakarnya
adalah abu-abu
d. Warna mentahnya abu-abu, kuning kotor.
Tanah lempung mengandung senyawa-senyawa besi yang memberikan warna merah
setelah dibakar. Susunan mineral tanah lempung mengandung :
a. Mineral-mineral yang memberi sifat plastis
b. Senyawa-senyawa besi yang memberi warna
c. Kadang-kadang tergantung dari batuan asal lempung tersebut dan keadaan
sekitarnya, dapat juga tercampur kapur, dolomit, magnesit
d. Kadang-kadang juga mengandung batuan-batuan kecil
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Batu gamping
Batu gamping adalah batuan gunung berapi yang telah mengalami pelapukan baik
pelapukan fisik maupun kimia. Gamping biasanya dijual sebagai kapur tohor
(quicklime) yang mengandung kalsium tinggi dengan kandungan CaO.
Batu gamping yang terdapat di alam menurut genesanya terjadi akibat dua
proses yaitu :
a. Proses Sedimentasi
Batu gamping yang terjadi akibat proses sedimentasi melalui sedimentasi
organik dan sedimentasi kimia serta sedimentasi mekanik. Proses sedimentasi
terjadi karena adanya tumbuhan laut (koloni binatang foraminifera, algae dan
renik lainnya) yang telah mati dan diendapkan didasar laut dengan kondisi
yang tenang. Batu gamping yang terjadi akibat sedimentasi kimia terjadi akibat
proses kimia yang berlangsung secara terus-menerus di lautan luas dengan
larutan yang terkandung didalamnya, sedangkan sedimentasi mekanik yang
terjadi pada batu gamping diakibatkan oleh adanya proses akumulasi dari
lumpur-lumpur yang mengandung karbonat. Proses pembentukan batu
gamping melalui proses sedimentasi secara terus-menerus dan berlangsung
cukup lama sehingga terbentuk endapan batu gamping.
b. Proses Pelapukan
Pada proses pelapukan ini, sumber unsur karbonatnya adalah karbon dioksida
(CO2) dari udara dan mineral-mineral yang mengandung unsur-unsur karbonat
yang terdapat pada batuan asal yang tersebar dipermukaan bumi. Dalam
bentuk yang umum adalah melalui proses pelapukan pada masa batu gamping
sehingga membentuk larutan kalsium karbonat (CaCO3
) yang pada larutannya
oleh media air diangkut dan diendapkan dilingkungan laut.
Gamping dapat digunakan sebagai pereaksi dalam proses sulfit dalam
pembuatan kertas. Kecocokan gamping untuk suatu pemakaian tertentu bergantung
pada komposisi dan sifat-sifat fisiknya, yang semuanya itu dapat dikendalikan dengan
Universitas Sumatera Utara
memilih batu gampingnya dan mengatur proses pembuatannya. Biasanya gamping
harus digiling sebelum dipakai.
Ditinjau dari komposisinya, ada beberapa jenis gamping. Gamping hidraulik
didapatkan dari pembakaran batu gamping yang mengandung lempung, dan sifat
produk yang didapatkan setelah diberi air adalah beragam sekali, mulai dari dempul
sampai seperti semen. Gamping berkadar kalsium tinggi hanya dapat mengeras
dengan menyerap karbon dioksida dari udara, yang prosesnya lambat. Gamping
hidraulik juga mengeras dengan perlahan, tetapi dapat digunakan didalam air.
Gamping hidrasi makin banyak dipakai dalam industri bangunan sebagai pengganti
gamping tohor, walaupun beratnya lebih tinggi. Gamping tohor hampir selalu
dimatikan atau dihidrasi sebelum dipakai.
Gamping selalu merupakan komoditi yang murah karena endapan batu
gamping terdapat dimana-mana. Gamping dihasilkan dari batuan gunung berapi yang
letaknya berdekatan dengan pusat konsumsi, karbonat kalsium dan magnesium
didapat dari endapan batu gamping marmer, kapur, dolomit, atau kulit kerang.
Batu gamping dibakar menurut ukuran masing-masing, di dalam tanur vertikal
untuk membuat gamping bongkahan, atau didalam tanur putar horizontal untuk
gamping halus. Batu gamping merupakan batuan sedimen karbonat yang terdapat di
alam. Tampak luar bahan tambang batu gamping berwarna putih, putih kekuningan,
abu-abu hingga hitam. Batu gamping merupakan salah satu bahan galian industri yang
potensinya sangat besar.
Sifat fisik batu gamping :
i. Warna putih kotor, putih keabu-abuan sampai kuning keabu-abuan
ii. Berbuih bila dideteksi
iii. Berat jenis 2,60 – 2,70
Kegunaan batu gamping :
i. Industri semen
ii. Bahan pemutih
iii. Penetral keasaman tanah
Universitas Sumatera Utara
iv. Bahan bangunan
v. Pengembang dan pengisi dalam industri cat, karet, kertas dan kosmetik
Komposisi kimia :
i. CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, Na2
ii. CaO > 35 %
O
2.7 Kekuatan Pasta Semen dan Faktor air Semen
Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang dipakai waktu
proses hidrasi berlangsung. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses
hidrasi hanya kira-kira 25 persen dari berat semennya, penambahan jumlah air akan
mengurangi kekuatan setelah mengeras. Pasta semen yang mengeras merupakan
bagian yang porous. Konsentrasi hasil-hasil hidrasi yang padat pada seluruh ruang
atau volume yang tersedia (volume yang semula ditempati oleh air dan semen)
merupakan suatu nilai indek porositas. Kuat tekan pasta semen dipengaruhi oleh besar
pori-pori di antara gel-gel atau pori-pori hasil hidrasi. Kelebihan air mengakibatkan
pasta semen berpori lebih banyak, sehingga hasilnya kurang kuat dan juga lebih
porous (berpori). Porositas semen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus
berikut ini :
Porositas = %1001 xxVb
mkmb
airρ−
…………..(2.3)
Dengan :
mb = massa basah (gram)
mk = massa kering (gram)
ρair = 1 gr/cm
3
2.8 Sifat Kimia Semen
Universitas Sumatera Utara
Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran (loss of ignition) dilakukan pada semen
untuk menentukan kehilangan berat jika semen dibakar sampai sekitar 900-1000o
C.
Kehilangan berat ini terjadi karena adanya kelembaban dan adanya karbondioksida
dalam bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap.
Adanya kelembaban udara menyebabkan proses prehidrasi semen.
Kelembaban tersebut mungkin disebabkan atmosfir yang mengandung air selama atau
sesudah pembuatan. Karbon dioksida juga terambil dari atmosfir. Kehilangan berat
dari pembakaran ini merupakan ukuran kesegaran semen. Karena hidroksida dan
karbon dari kapur dan magnesium bukan merupakan unsur perekat maka disebut
unsur pengisi. Semakin sedikit kehilangan berat berarti semakin sedikit unsur
pengisinya, dan ini berarti semen semakin baik.
Universitas Sumatera Utara