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.
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 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.
Material itu sendiri adalah benda yang dengan sifat-sifatnya
yang khas dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan atau produk. Dan Sains
material yaitu suatu cabang ilmu yang meliputi 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.
1.2 Perumusan Masalah
a. Apa yang dimaksud
dengan semen itu sendiri ?
b. Apa saja jenis-jenis semen dan kegunaanya ?
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 dan kegunaanya
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.
BAB II
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 dan Kegunaanya
1.
Semen abu-abu
(Portland) adalah semen bubuk berwarna abu-abu kebiruan, yang dibentuk dari
batu kapur berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan
bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester.
Berdasarkan persentase kandungannya, semen ini terdiri atas lima tipe, yaitu
tipe 1, 2, 3, 4, dan 5.
Tipe 1, semen Portland jenis umum, yaitu jenis semen Portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton secara umum yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus.
Tipe 2, semen jenis umum dengan perubahan-perubahan, yaitu jenis semen yang tahan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
Tipe 3, semen Portland dengan kekuatan awal tinggi. Jenis ini untuk membangun struktur bangunan yang menuntut kekuatan tinggi atau cepat mengeras.
Tipe 4, semen Portland dengan panas hidrasi yang rendah. Jenis ini khusus untuk penggunaan panas hidrasi serendah-rendahnya.
Tipe 5, semen Portland tahan sulfat. Jenis ini merupakan jenis khusus untuk digunakan pada bangunan yang terkena sulfat seperti ditanah, atau di air yang tinggi kadar alkalinya.
Tipe 1, semen Portland jenis umum, yaitu jenis semen Portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton secara umum yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus.
Tipe 2, semen jenis umum dengan perubahan-perubahan, yaitu jenis semen yang tahan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
Tipe 3, semen Portland dengan kekuatan awal tinggi. Jenis ini untuk membangun struktur bangunan yang menuntut kekuatan tinggi atau cepat mengeras.
Tipe 4, semen Portland dengan panas hidrasi yang rendah. Jenis ini khusus untuk penggunaan panas hidrasi serendah-rendahnya.
Tipe 5, semen Portland tahan sulfat. Jenis ini merupakan jenis khusus untuk digunakan pada bangunan yang terkena sulfat seperti ditanah, atau di air yang tinggi kadar alkalinya.
2.
Semen putih
adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan
penyelesaian, seperti sebagai pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama
kalsit (calcite) limestone murni.
3.
Semen sumur minyak adalah semen khusus yang
digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat
maupun di lepas pantai.
4.
Mixed & fly
ash cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan
buatan merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung
amorphous silika, aluminium oksida, besi oksida, dan oksida lainnya dalam
berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat
beton, sehingga menjadi lebih keras.
Semen merupakan salah satu komoditi strategis karena peranannya yang sangat vital sebagai komponen pembangunan fisik. Semen dibutuhkan untuk membuat beton dan pondasi, merekatkan bata, keramik, batu alam, melicinkan dinding, dan membentuk relief. Aplikasinya antara lain untuk pembangunan perumahan, gedung, pembangunan sarana transportasi seperti pembuatan jalan, jembatan, pelabuhan, bantalan kereta api beton, tiang listrik dan sebagainya. (*/Tigaroda).
Semen merupakan salah satu komoditi strategis karena peranannya yang sangat vital sebagai komponen pembangunan fisik. Semen dibutuhkan untuk membuat beton dan pondasi, merekatkan bata, keramik, batu alam, melicinkan dinding, dan membentuk relief. Aplikasinya antara lain untuk pembangunan perumahan, gedung, pembangunan sarana transportasi seperti pembuatan jalan, jembatan, pelabuhan, bantalan kereta api beton, tiang listrik dan sebagainya. (*/Tigaroda).
2.3
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 senyawa-senyawa yang terkandung dalam semen ( C2S,
C3S, C3A, C4AF)
b.
Hiderasi Kalsium Silikat ( C2S, C3S)
Kalsium Silikat di dalam air akan
terhidrolisa menjadi kalsium hidroksidsa Ca(OH)2 dan kalsium silikat
hidrat (3CaO.2SiO2.3H2O) pada suhu 30oC
2 (3CaO.2SiO2) + 6H2O
3CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2
2 (3CaO.2SiO2) + 4H2O
3CaO.2SiO2.2H2O + 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 30oC akan menghasilkan kalsium alumina
hidrat (3CaO. Al2O3. 3H2O) yang mana
kristalnya berbentuk kubus di dalam semen karena adanya gypsum maka
hasil hiderasi C3A 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
(30oC):
3CaO. Al2O3+
6H2O
3CaO. Al2O3. 6H2O
Hiderasi C3A dengan gypsum
(30oC):
3CaO. Al2O3 + 3
CaSO4+ 32H2O
3CaO.Al2O3 + 3 CaSO4
+ 32H2O
Penambahan gypsum pada semen
dimaksudkan untuk menunda pengikatan, hal ini disebabkan karena terbentuknya
lapisan ettringite pada permukaan-permukaan Kristal C3A.
d.
Hiderasi C4AF (30 H2O oC)
4CaO. Al2O3. Fe2O3+
2Ca(OH)2+10H2O
4CaO.Al2O3.6H2O
+ 3CaO.Fe2O3.6H2O
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 + 5H2O
C2S. 5H2O
C3S + 5H2O
C2S6. 5H2O + 13 Ca(OH)2
C3A+ 3Cs+ 32H2O
C3A. 3Cs+.32H2O
C4AF +
7H2O
C3A.6 H2O+ CF. H2O
MgO+ H2O
Mg(OH)2
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 C3A yang terlalu tinggi.
h.
Kelembaban
Kelembaban timbul karena semen
menyerap uaap air dan CO2 dan dalam jumlah yang cukup banyak
sehigga terjadi penggumpalan. Semen yang menggumpal kualitasnya akan menurun
karena 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 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.
2.4 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 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.
2.5 Dampak
dari Industri Semen
A. 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.
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 hujan.
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,
·
Dentuman dinamit yang digunakan pada waktu
pengambilan kapur
H. 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 tersebut.
2.6 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
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
industri-industri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya.
c.
Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan pengawasan kinerja
industri-industri terutama masalah penanggulangan limbahnya.
sumber:
Read more:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar