Material Semen

1. Pengertian Semen

 Semen adalah suatu bahan yang mempunyai sifat adhesif dan kohesif yang mampu melekatkan fragmen-fragmen mineral menjadi suatu kesatuan massa yang padat. Semen yang digunakan untuk bahan beton adalah semen portland atau semen portland pozolan yang berupa semen hidrolik sebagai perekat bahan susun beton.

1.2.    Sifat – Sifat Semen

1.2.1 Susunan Kimia Semen

Semen portland dibuat dari serbuk mineral kristalin yang komposisi utamanya disebut mayor oksida, terdiri dari : kalsium atau batu kapur (CaCO₃), aluminium oksida (Al₂O₃), pasir silikat (SiO₂), dan bijih besi (FeO ₂) serta senyawa-senyawa lain yang jumlahnya hanya beberapa persen dari jumlah semen yaitu minor oksida yang terdiri dari : MgO, SO₃, K₂O, NaO₂.

Empat unsur yang paling penting dalam semen adalah:

1.      Trikalsium Silikat (C₃S) atau 3CaO.SiO₃

Berpengaruh besar terhadap pengerasan semen terutama sebelum mencapai 15 hari.

2.      Dikalsium silikat (C₂S) atau 2CaO.SiO₂

Berpengaruh besar terhadap pengerasan semen sebelum mencapai umur 14 hari. Unsur C₂S ini juga membuat semen tahan terhadap serangan kimia (chemical attack) dan juga mengurangi besar susutan pengeringan.

3.      Trikalsium Aluminat (C₃A) atau 3CaO.Al₂O₃

Berpengaruh besar terhadap pengerasan semen sesudah 24 jam.

4.      Tetrakalsium aluminoferit (C₄AF) atau 4CaO.Al₂O₃.FeO₂

Kurang begitu besar pengaruhnya terhadap kekerasan semen atau beton.

1.2.2 Hidrasi Semen

Hidrasi semen adalah reaksi yang terjadi antara silikat dan aluminat pada semen dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Hidrasi semen bersifat eksotermis dengan panas yang dikeluarkan kira – kira 110 kalori/gram.

Panas hidrasi didefinisikan sebagai kuantitas panas dalam dalam kalori/gram pada semen yang terhidrasi. Waktu berlangsungnya dihitung sampai proses hidrasi berlangsung sampai sempurna pada temperature tertentu. Laju hidrasi dan perubahan panas bertambah besar sejalan dengan semakin halusnya semen.

1.2.3  Kekuatan Semen dan FAS

Kekuatan semen yang dipakai sangat tergantung pada jumlah air yang dipakai waktu proses hidrasi berlangsung. Sebaiknya selalu diusahakan jumlah air yang dipakai sesedikit mungkin agar kekuatan beton tidak terlalu rendah. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses hidrasi kira – kira 25% dari berat semennya. Penambahan jumlah air akan mengurangi kekuatan beton setelah mengeras.

1.2.4  Sifat Fisis Semen

Sifat – sifat fisis semen adalah

a         Kehalusan Butir.

Semakin halus butiran semen, semakin luas permukaannya sehingga semakin cepat pula proses hidrasinya. Hal ini berarti bahwa butir – butir semen yang halus akan menjadi kuat dan menghasilkan panas hidrasi yang lebih cepat dari pada semen dengan butir – butir yang lebih kasar. Menurut SII 0013-81 paling sedikit 90% berat semen harus lolos ayakan lubang  9 mm.

b        Waktu Ikatan

Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan semen untuk mencapai keadaan kaku tahap pertama dan cukup kuat untuk menerima tekanan.

c         Panas Hidrasi

Panas hidrasi adalah kuantitas panas dalam kalori/gram pada semen yang terhidrasi.

d        Berat Jenis.

Berat jenis semen berkisar pada 3,15. Berat jenis digunakan dalam hitungan perbandingan campuran.

1.2.5 Sifat Kimia Semen

Kesegaran Semen. Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran (loss of ignition) dilakukan pada semen untuk menentukan kehilangan berat jika semen dibakar sampai sekitar (900 – 1000)°C. Kehilangan berat ini terjadi karena adanya kelembaban dan adanya karbon dioksida dalam bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap. Kehilangan berat dari pembakaran ini merupakan ukuran kesegaran semen. Semakin sedikit kehilangan berat berarti semakin sedikit unsur pengisinya dan ini berarti semen semakin baik.

1.3  Jenis – Jenis Semen

Berikut jenis-jenis semen portland yang sering digunakan dalam konstruksi

Tabel 1.1 Jenis Semen Portland    

Jenis	Penggunaan
I	Konstruksi biasa dimana persyaratan yang khusus tidak diperlukan
II	Konstruksi biasa dimana diinginkan perlawanan terhadap panas hidrasi yang sedang
III	Jika kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan diinginkan
IV	Jika panas hidrasi yang rendah yang diinginkan
V	Jika daya tahan tinggi terhadap sulfat yang diinginkan

Sumber: SNI ( Chu-Kia-Wang, 1983 )

1.4 Pembuatan Semen

Semen Portland Pozolan dapat dibuat dengan dua cara. Cara pertama menggiling bersama klinker semen dan pozolan. Sedangkan cara kedua dengan mencampur sampai rata gerusan semen dan pozolan halus. Penggilingan dua material secara bersama-sama pada cara pertama lebih mudah daripada cara kedua. Pada semen portland pozolan menghasilkan panas hidrasi lebih sedikit daripada semen biasa. Sifat ketahanan terhadap kotoran dalam air lebih baik, sehingga cocok sekali jika dipakai untuk bangunan di tepi laut, bangunan pengairan dan beton massa.

Reaksi antara air dengan semen dibedakan menjadi dua periode yaitu periode pengikatan dan periode pengerasan. Periode pengikatan adalah peralihan dari kondisi plastis ke kondisi keras. Kondisi  pada periode pengikatan yaitu :

1.      Kondisi pada saat semen mulai menjadi kaku setelah semen itu diaduk dengan air. Kondisi ini disebut pengikatan awal.

2.      Kondisi yang berlangsung antara permulaan semen menjadi kaku sampai saat semen beralih ke kondisi keras dan padat, atau kondisi ini dapat diartikan disebut waktu pengikatan .

Periode pengerasan adalah penambahan kekuatan setelah pengikatan selesai. Pengerasan mula-mula berlangsung terus secara cepat, kemudian lebih lambat untuk  jangka waktu yang lama.

Mengingat hal-hal tersebut diatas maka pelaksanaan pengecoran harus dilaksanakan sebelum terjadinya pengikatan awal. Spesifikasi untuk semen mensyaratkan bahwa awal pengikatan dari pasta semen tidak boleh kurang dari satu jam setelah dicampur dengan air.

IMAJINATIF REKAYASA
"Tatang Kukuh W."
tatang_kukuh@yahoo.com (seoarang pemuda yg tak akan lelah untuk bermanfaat dan berprestasi) 

Jenis dan Karakteristik Material BETON

1.1.Pengertian Beton

Beton adalah hasil pencampuran semen portland, air, dan agregat. Kadang-kadang juga ditambah bahan tambahan yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan, serat, sampai bahan buangan non kimia dengan perbandingan tertentu.

Pada proses terbentuknya beton, semen dan air akan membentuk pasta semen yang berfungsi sebagai perekat / pengikat dalam proses pengerasan. Pada proses pengerasan, pasta semen dan agregat halus ( pasir ) akan membentuk mortar yang akan menutup rongga-rongga antara agregat kasar ( kerikil atau batu pecah ) sedangkan pori-pori antara agregat halus diisi oleh pasta semen yang merupakan campuran antara semen dengan air sehingga butiran-butiran agregat saling terikat dengan kuat dan terbentuklah suatu massa yang kompak/padat.

1.2 Jenis – Jenis Beton
Ada bermacam – macam jenis beton, yaitu :
a. Beton Ringan
    Beton ringan adalah beton yang dibuat dengan beban mati dan kemampuan penghantaran panas yang lebih  kecil dengan berat jenis kurang dari 1800 kg/m3.
b. Beton Massa
     Beton massa adalah beton yang dituang dalam volume besar, yaitu perbandingan antara volume dan luas permukaannya besar. Biasanya beton massa dimensinya lebih dari 60 cm.
c. Ferrosemen
     Ferrosemen adalah suatu bahan gabungan yang diperoleh dengan cara memberikan suatu tulangan berupa anyaman kawat baja sebagai pemberi kekuatan tarik dan daktilitas pada mortar semen.
d. Beton Serat (Fibre Concrete)
    Beton Serat (Fibre Concrete) adalah bagian komposit yang terdiri dari dari beton biasa dan bahan lain yang berupa serat. Serat dalam beton ini berfungsi mencegah retak – retak sehingga menjadikan beton lebih daktail daripada beton biasa.
e. Beton Non Pasir (No-Fines Concrete),
    Beton Non Pasir (No-Fines Concrete) adalah bentuk sederhana dari jenis beton ringan yang diperoleh dengan cara menghilangkan bagian halus agregat pada pembuatan beton. Tidak adanya agregat halus dalam campuran menghasilkan suatu sistem berupa keseragaman rongga yang terdistribusi di dalam massa beton serta berkurangnya berat jebis beton.
f. Beton Siklop
    Beton Siklop adalah beton normal / beton biasa yang menggunakan ukuran agregat yang relatif besar. Ukuran agregat kasar dapat mencapai 20 cm, namun proporsi agregat yang lebih besar ini sebaiknya tidak lebih dari 20 % agregat seluruhnya.
g. Beton Hampa
   Beton Hampa adalah beton yang setelah diaduk, dituang, dan dipadatkan sebagaimana beton biasa, air sisa reaksi disedot dengan cara khusus yang disebut cara vacuum. Air yang tertinggal hanya air yang dipakai untuk reaksi dengan semen sehingga beton yang diperoleh sangat kuat.
h. Beton Mortar
  Beton Mortar adalah adukan yang terdiri dari pasir, bahan perekat, dan air. Mortar dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: mortar lumpur, mortar kapur, dan mortar semen.

1.3 Sifat – Sifat Beton

1.3.1 Beton Segar
Hal – hal penting yang berkaitan dengan sifat – sifat beton segar adalah
1. Kemudahan pengerjaan ( workability )
Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan.
Unsur – unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar :
a. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton.
b. Makin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar dikerjakan.
c. Penambahan semen kedalam campuran yang diikuti dengan bertambahnya air pada campuran untuk memperoleh nilai fas tetap.
d. Gradasi campuran pasir dan kerikil.
e. Pemakaian butir maksimum kerikil.
f. Pemakaian butir – butir batuan yang bulat.

2. Pemisahan kerikil.
Kecenderungan butir – butir kerikil untuk memisahkan diri dari campuran adukan beton disebut segregation.
Kecenderungan pemisahan kerikil dapat diperbesar dengan cara:
a. Mengurang semen pada campuran adukan beton
b. Menambah jumlah air.
c. Memperbesar butir kerikil.
d. Memperkasar permukaan kerikil.

Pemisahan kerikil dari adukan beton kurang baik setelah beton mengeras Untuk mengurangi kecenderungan pemisahan kerikil tersebut maka diusahakan hal – hal sebagai berikut:
a. Memberikan air secukupnya ( sesuai dengan kebutuhan )
b. Adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian terlalu tinggi
c. Cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara yang betul.

3. Pemisahan air
Kecenderungan air untuk naik ke atas (memisahkan diri) pada beton segar yang baru saja dipadatkan disebut bleeding.
Pemisahan air dapat dikurangi dengan cara – cara berikut:
a. Memberi lebih banyak semen.
b. Menggunakan air sesedikit mungkin.
c. Menggunakan pasir lebih banyak

1.3.2 Beton Keras
Sifat – sifat mekanis beton keras adalah :
A. Sifat jangka pendek atau sesaat
Sifat jangka pendek terdiri dari :
1. Kekuatan tekan.

• Kuat tekan beton dipengaruhi oleh :
• Perbandingan air semen dan tingkat pemadatannya.
• enis semen dan kualitasnya .
• Jenis dan lekak – lekuk bidang permukaan agregat.
• Umur (pada keadaan normal kekuatan bertambah sesuai dengan umurnya).
• Suhu (kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu).
• Efisiensi dan perawatan.

2. Kekuatan tarik
Kekuatan tarik beton berkisar seperdelapanbelas kuat desak beton pada waktu umurnya masih muda dan berkisar seperduapuluh sesudahnya. Kekuatan tarik biasanya tidak diperhitungkan di dalam perencanaan bangunan beton. Kuat tarik merupakan bagian penting di dalam menahan retak – retak akibat perubahan kadar air dan suhu.

3. Kekuatan geser
Di dalam praktek, kekuatan geser beton selalu diikuti oleh kekuatan desak dan tarik oleh lenturan bahkan di dalam pengujian tidak mungkin menghilangkan elemen lentur.

A. Sifat jangka panjang
Sifat jangka panjang terdiri dari:
1. Rangkak
    Rangkak adalah penambahan terhadap waktu akibat beton yang bekerja.
Faktor – faktor yang mempengaruhi rangkak adalah:
a. Kekuatan
    Rangkak dikurangi bila kenaikan kekuatan semakin besar
b. Perbandingan campuran
    Bila fas dan volume pasta semen berkurang maka rangkak berkurang.
c. Agregat
d. Rangkak bertambah bila agregat makin halus)
e. Perawatan
f. Umur
g. Kecepatan rangkak berkurang sejalan dengan umur beton

2. Susut
Susut adalah berkurangnya volume elemen beton karena terjadi kehilangan uap air ketika terjadi penguapan. Faktor – faktor yang mempengaruhi besarnya susut adalah :
a. Agregat sebagai penahan susut pasta semen
b. Faktor air semen (semakin besar fas semakin besar pula efek susut)
c. Ukuran elemen beton (kelajuan dan besarnya susut akan berkurang bila volume elemen betonnya semakin besar)
d. Kondisi lingkungan
e. Banyaknya penulangan
f. Bahan tambahan.

1.4 Kelebihan dan Kekurangan Beton

1.4.1 Kelebihan Beton
Kelebihan beton dibanding dengan bahan bangunan lain adalah
1. Harganya relatif murah karena menggunakan bahan-bahan dasar dari bahan lokal, kecuali semen Portland.
2. Beton termasuk tahan aus dan tahan kebakaran sehingga biaya perawatannya rendah
3. Beton termasuk bahan yang berkekuatan tekan tinggi dan mempunyai sifat tahan terhadap pengkaratan / pembusukan oleh kondisi lingkungan.
4. Ukuran lebih kecil jika dibandingkan dengan beton tak bertulang atau pasangan batu.
5. Beton segar dapat dengan mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk apapun dan ukuran seberapapun tergantung keinginan .

1.1.4.2 Kekurangan Beton
Kekurangan beton dibanding dengan bahan bangunan lain adalah:
1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan atau tulangan kasa.
2. Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah sehingga dilatasi (constraction joint) perlu diadakan pada beton yang berdimensi besar untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
3. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.
4. Beton tidak kedap air sehingga air yang membawa kandungan garam dapat masuk dan merusak beton.
5. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung secara seksama agar setelah dikombinasikan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail terutama pada struktur tahan gempa.

1.5 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kuat Tekan Beton

Faktor – faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton adalah:
a. Pengaruh cuaca berupa pengembangan dan penyusutan yang diakibatkan oleh pergantian panas dan dingin.
b. Daya perusak kimiawi, seperti air laut (garam), asam sulfat, alkali, limbah, dan lain-lain.
c. Daya tahan terhadap aus (abrasi) yang disebabkan oleh gesekan orang berjalan kaki, lalu lintas, gerakan ombak, dan lain-lain.

1.6 Zat – Zat yang Mengurangi Kekuatan Beton

Ditinjau dari aksinya, zat – zat yang berpengaruh buruk pada beton dapat dibedakan menjadi tiga yaitu:
a. Zat yang mengganggu proses hidrasi semen
b. Zat yang melapisi agregat sehingga mengganggu terbentuknya lekatan yang baik antara agregat dan pasta semen
c. Butiran – butiran yang tidak tahan cuaca yang bersifat lemah dan menimbulkan reaksi kimia antara agregat dan pastanya.
Zat – zat pengganggu ini dapat berupa kandungan organik, lempung atau bahan – bahan halus lainnya, misalnya silt atau debu pecahan batu, garam, shale, lempung, kayu, arang, pyrites (tanah tambang yang mengandung belerang), dan lain – lain.

1.7 Evaluasi Pekerjaan Beton

Kekuatan beton yang diproduksi di lapangan cenderung bervariasi dari adukan ke adukan. Besar variasi tergantung pada berbagai faktor antara lain:
a. Variasi mutu bahan (agregat) dari satu adukan dengan adukan berikutnya
b. Variasi cara pengadukan
c. Stabilitas pekerja

Pengawasan terhadap mutu beton yang dibuat di lapangan dilakukan dengan cara membuat diagram hasil uji kuat tekan beton dari benda – benda uji yang diambil selama pelaksanaan. Dalam buku “Perencanaan Campuran dan Pengendalian Mutu Beton” (1994) tercantum bahwa beton yang dibuat dapat dinyatakan memenuhi syarat (mutunya tercapai) jika kedua persyaratan berikut terpenuhi:
a. Nilai rata – rata dari semua pasangan hasil uji (yang masing – masing pasangan terdiri dari empat hasil uji kuat tekan) tidak kurang dari (fc’+0,82 Sc).
b. Tidak satupun dari hasil uji tekan (rata – rata dari dua silinder) kurang dari 0,85fc’.

Jika salah satu dari dua persyaratan tersebut di atas tidak terpenuhi, maka untuk adukan berikutnya harus diambil langkah – langkah untuk meningkatkan kuat tekan rata – rata betonnya.

Khusus jika persyaratan kedua yang tidak terpenuhi maka selain memperbaiki adukan beton berikutnya harus pula diambil langkah – langkah untuk memastikan bahwa daya dukung struktur beton yang sudah dibuat masih tidak membahayakan terhadap beban yang akan ditahan.

Langkah – langkah itu antara lain:
a. Analisis ulang struktur berdasarkan kuat tekan beton sesungguhnya (actual)
b. Uji tidak merusak (non-destructive test), misalnya dengan Schmidt Rebound Hammer (Hamer Test), Pull-out Tet, Ultrasonic Pulse Velocity Test, atau semi destructive test, yaitu uji bor inti, dan sebagainya


IMAJINATIF REKAYASA
"Tatang Kukuh W."
tatang_kukuh@yahoo.com (seoarang pemuda yg tak akan lelah untuk bermanfaat dan berprestasi)
.