BAB I

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 Rumusan 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.

1.4 Manfaat

Makalah ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain:

a. Dapat memberikan informasi tentang jenis-jenis semen.

b. Menambah pengetahuan tentang semen bagi para pembaca.

c. Memberikan informasi pengaruh atau dampak dari industri semen dan cara menanggulangi dampak negatifnya.

d. Dapat menjadi referensi bagi pembaca.

BAB II

LANDASAN TEORI

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 (http://nurlailahcuteinfo.blogspot.com/2012/04/makalah-pembuatan-semen.html, 27 Oktober 2015, 19.45 WIB).

Semen berasal dari bahasa latin caementum yang berarti bahan perekat. Secara sederhana, definisi semen adalah bahan perekat atau lem, yang bisa merekatkan bahan-bahan material lain seperti batu batadan batu koral hingga bisa membentuk sebuah bangunan, sedangkan dalam pengertian secara umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang memiliki sifat mampu mengikat bahan-bahn padat menjadi kesatuan yang kompak dan kuat (Bonardo Pangaribuan, Holcim).

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 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.

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).

3.2 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.2SiO_2.3H₂O) pada suhu 30^oC

2 (3CaO.2SiO₂) + 6H₂O 3CaO.2SiO_2.3H₂O + 3 Ca(OH)₂

2 (3CaO.2SiO₂) + 4H₂O 3CaO.2SiO_2.2H₂O + 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 30^oC 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 gypsummenghasilkan 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 (30^oC):

3CaO. Al₂O₃+ 6H₂O 3CaO. Al₂O₃. 6H₂O

Hiderasi C₃A dengan gypsum (30^oC):

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 settingdan hardening. Agar besaran kelembabannya dapat dijaga, maka keretakan beton dapat dihindari. Penyusutan ini dipengaruhi juga kadar C₃A yang terlalu tinggi.

h. Kelembaban

Kelembaban timbul karena semen menyerap uap 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-mineral 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 gravitydigunakan untuk mengetahui seberapa jauh kesempurnaan pembakaranklinker, dan juga menetahui apakah klinker tercampur dengan impuritis.

j. False Set

Proses yang terjadi bila adonan mengeras dalam waktu singkat. False Setdapat dihindari dengan melindungi semen dari pengaruh udara luar, sehingga alkali karbonat tidak terbentuk didalam semen.

3.3 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.

3.4 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.

3.5 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 IV

PENUTUP

4.1 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.

4.2 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:

Industri, diharapkan sebelum membuang limbah pabriknya harus dimenetralisasinya atau mendaurnya.

Pemerintah, diharapkan melakukan pengawasan yang ketat terhadap industri-industri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya.

Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan pengawasan kinerja industri-industri terutama masalah penanggulangan limbahnya.

BAB V

DAFTAR PUSTAKA

http://henrinurcahyo.wordpress.com/2007/08/05/pabrik-semen-dan-ancaman-ekologis/

http://nches.blogspot.com/2009/10/dampak-semen-dari-segi-positif-maupun.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Semen#Jenis_semen

http://henrinurcahyo.wordpress.com/2007/08/05/pabrik-semen-dan-ancaman ekologis/