Material Semen

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.

PERKERASAN JALAN RAYA

Konstruksi perkerasan ialah suatu konstruksi yang terdiri dari satu atau  beberapa lapisan bahan perkerasan yang terletak pada suatu landasan yang telah mengalami pemadatan yang bersifat elastis, diamana mutu dan bahan setiap lapisan perkerasan berbeda-beda, disusun sedemikian rupa dengan cara lapisan yang paling kuat di atas lapisan paling bawahnya, demikian seterusnya sampai ketanah dasar (Silvia Sukirman , 1995). Berdasarkan bahan pengikatnya dan konstruksi perkerasan jalan  dapat dibagi menjadi 2 jenis :

1.      Perkerasan lentur (Fleksibel Pevemend) yaitu perkerasan yang menggunakan aspal sebagai bahan pengikat. Lapisan-lapisan perkerasan bersifat memikul dan menyebarkan beban ketanah dasar.

2.      Perkerasan kaku (Rigith Pavemend) yaitu perkerasan yang menggunakan semen sebagai bahan pengikat. Paket beton tanpa tulangan diletakkan di atas tanah dasar tanpa lapis pondasi bawah. Beban lalu lintas sebagian besar dipikul oleh plat beton.

Lapis pondasi atas dan pondasi bawah memberikan sambungan yang besar terhadap daya dukung perkerasan terutama didapat dari plat beton. Hal tersebut disebabkan oleh plat beton yang cukup kaku sehingga dapat menyebarkan beban pada bidang yang luas sehingga menghasilkan tegangan yang rendah pada lapiasan-lapisan perkerasan kaku :

1.      Perkerasan beton semen

Yaitu perkerasan kaku dengan beton semen sebagai lapis aus terhadap empat jenis perkerasan beton kaku yaitu :

a.    Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan.

b.   Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan.

2.      Perkerasan komposit

Yaitu perkerasan kaku dengan plat beton semen sebagai lapis pondasi dan aspal beton sebagai lapis permukaan.

Jenis lapisan pondasi yang umum digunakan di Indonesia adalah :

a.       Agregat bergradasi baik, dapat dibagi atas :

·      Batu pecah base A.

·      Batu pecah base B

·      Batu pecah base C.

Batu pecah base A mempunyai gradasi lebih kasar dari pada batu pecah Base B, batu pecah Base B lebih kasar dari pada batu pecah Baes C.

b.      Pondasi  Macadam.

 

                                              Gambar 2.1 Pondasi macadam

                                            (Sumber : Silvia Sukirman, 1999)

c.       Pondasi Telford.

Kostruksi ini terdiri dari batu pecah berukkuran 15/20 > 25/30 yang disusun tegak. Batu-batu kecil yang diletakkan di atasnya untuk menutup pori-pori yang ada dan memberikan permukaan yang rata.

                                          Gambar 2.2 Pondasi telford

                                       (Sumber : Silvia Sukirman, 1999)

d.      Penetrasi Macadam.

e.       Aspal beton pondasi.

f.       Stabilitas dari :

·      Stabilitas agregat dengan semen (Cement Treated Base).

·      Stabilitas agregat dengan kapur (Line Treated Base).

·      Stabilitas agregat dengan  asphalt (Asphlt Treated Base).

                                                                      

1.   Lapisan Pondasi Bawah (Sub Base Course)

      Lapisan perkerasan yang terletak diantara lapisan pondasi atas dan tanah dasar dinamakan lapis pondasi bawah (Subgrade).

Lapis pondasi bawah ini berfungsi sebagai :

1.      Bagian dari konstruksi perkerasan untuk menyebarkan beban roda ketanah dasar.

Lapisan ini harus cukup kuat, mempunyai CBR 20% dan plastisitas indeks (IP) ≤10%.

2.      Efisiensi penggunaan material, lapisan pondasi bawah lebih murah dari pada lapis pondasi bagian atas.

3.      Lapisan perserapan, agar air tidak berkumpul di pondasi.

4.      Lapisan pertama agar pekerjaan berjalan lancar. Hal ini sehubungan dengan kondisi lapangan memaksa harus segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca, atau lemahnya daya dukung tanah dasar memikul roda-roda alat berat, untuk itulah lapisan pondasi harus memenuhi syarat filter.

Bahannya dari bermacam-macam tanah setempat (CBR>/20%, PI<10%) yang relativ lebih baik dari tanah dasar dan dapat digunakan sebagai bahan pondasi bawah.

Jenis lapis pondasi bawah yang umumnya digunakan di Indonesia adalah:

1.   Agregat bergradasi baik, dibedakan atas :

·   Sirtu/pitrun Base A.

·   Sirtu/pitrun Base B.

·   Sirtu/pitrun Base C.

Sirtu Base A mempunyai gradasi lebih kasar dari sirtu Base B.

2.   Stabilitas.

a. Stabilitas  agregat dengan semen (Cemen Treated Subbase).

b.Stabilitas  agregat dengan kapur (Lume Treated Subbase).

c. Stabilitas tanah dengan semen (Soil Treated Subbase).

d.      Stabilitas tanah dengan kapur (Soil Lime Stabilazion).

2.   Lapisan Tanah Dasar (Subgrade)

      Lapis tanah setebal 50-100 cm dimana di atasnya akan diletakkan lapisan pondasi bawah dinamakan lapisan tanah dasar.

      Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik, jika tidak maka biasa dapat didatangkan dari tempat lain dan dipadatkan atau tanah yang di distabilitaskan dengan kapur atau dengan bahan lainnya. Pemadatan yang baik jika dilakukan pada kadar optimum dan usahakan kadar air tersebut kostan/stabil selama usia rencana. Hal ini dicapai dengan membuat drainase yang memenuhi syarat yang telah ditentukan.

      Ditinjau dari muka air tanah asli, maka lapis tanah dasar dapat dibedakan atas :

·         Lapisan tanah dasar tanah galian.

                                                Gambar 2.3 Tanah dasar tanah galian

·         Lapisan tanah dasar tanah timbunan.

                                              Gambar 2.4 Tanah dasar timbunan

·      Lapisan tanah dasar tanah asli.

 

                                                 Gambar 2.5 Tanah dasar tanah asli