Mengapa semen bisa mengeras??

Lama... lama neh gak nulis, sekali-kali lah nulis yang ada hubungan nya ma kimia, ah.... Kata dosenku sih, mahasiswa kalo Fb an kebanyakan isinya ngeluh.. okedeh bu, saya gak ngeluh disini deh,.. ;)

dimulai ya, nulis tentang kimianya,...

Ceritanya gini ni...

Seminggu yang lalu Tanggal 26 okrober 2011 saya diberi tugas dari dosen mata kuliah dasar-dasar sains. Tugasnya, mengamati sesuatu yang menarik diluar gedung GKB. Akhirnya saya turun dari lantai 3 gedung GKB dan duduk di sebelah barat gedung. Pada saat itu, perhatian saya tertuju pada tukang yang mengerjakan proyek pembagunan gedung disebelah gedung cakrawala. Saya melihat, bagian dasar bangunan yang terbuat dari batu bata dan semen. Ketika mengamati itu, muncul pertanyaan yang timbul dalam pikiran saya. Mengapa semen yang awalnya mempunyai tekstur bubuk, ketika bereaksi dengan air, seolah-olah dia dapat menjadi perekat antara batu bata, dan dapat mengeras dan kokoh hingga mampu mnopang bangunan sebesar itu?. Dan sebenarnya, pertanyaan itu dapat dijabarkan menjadi 2 pertanyaan:

*

Kandungan kimia apa saja yang terdapat dalam semen?
*

Reaksi apakah yang terlibat dalam pengerasan semen tersebut sehingga mampu mengubah struktur semen menjadi lebih kompak dan kokoh?.

Keesokan harinya, saya mencoba browsing di internet untuk mencari jawaban dari pertanyaan-pertanyaan yang saya rumuskan.

Sebelum menjawab pertanyaan-pertanyaan yang ada, perlu diketahui, apasih yang disebut dengan semen? Semen adalah perekat hidrolis. Senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen tersebut dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu :

1). Semen non-hidrolik dan

2). Semen hidrolik.

Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras didalam air. Contoh semen hidrolik antara lain semen portland, semen pozzolan,semen alumina, semen terak, semen alam dan lain-lain. Lain halnya dengan semen hidrolik, semen non hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras didalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non hidrolik adalah kapur (Mulyono, 2003).

Semen Portland Semen Portland merupakan perekat hidrolis yang dihasilkan dari penggilingan klinker yang kandungan utamanya adalah kalsium silikat dan satu atau dua buah bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan. Komposisi yang sebenarnya dari berbagai senyawa yang ada berbeda-beda dari jenis semen yang satu dengan yang lain, untuk berabagai jenis semen ditambahkan berbagai jenis material mentah lainnya.

Jenis-Jenis Semen Portland Sesuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi lokasi maupun kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi, dalam perkembangannya dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain :

1.

Semen Portland Biasa Semen Portland jenis ini digunakan dalam pelaksanaan konstruksi beton secara umum apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus, misalnya ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi rendah, kekuatan awal yang tinggi dan sebagainya. ASTM mengklasifikasikan jenis semen ini sebagai tipe I.
2.

Semen Portland dengan Ketahanan Sedang Terhadap Sulfat Semen jenis ini digunakan pada konstruksi apabila sifat ketahanan terhadap sulfat dengan tingkat sedang, yaitu kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing 0,8% - 0,17% dan 125 ppm, serta pH tidak kurang dari 6. Pada daerah lokasi tertentu, yang dimanan suhu agak tinggi maka untuk mengurangi penguapan air selama pengeringan agar tidak terjadi retak akibat susut (shrinkage) yang besar, maka perlu ditambahkan sifat moderat “heat of hydration”. ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe II.
3.

Semen Portland dengan Kekuatan Awal Tinggi Merupakan semen Portland yang digiling lebih halus dan mengandung tricalsium silikat (C3S) lebih banyak dibanding semen Portland biasa (Murdock, 1991). ASTM mengklasifikasikan semen ini sebagai tipe III. Semen jenis ini memiliki pengembangan kekuatan awal yang tinggi dan kekuatan tekan pada waktu yang lama juga lebih tinggi dibanding semenPortland biasa, umumnya digunakan pada keadaan-keadaan darurat, misalnya pembetonan pada musim dingin.
4.

Semen Portland dengan Panas Hidrasi Rendah Semen jenis ini memiliki kandungan tricalsium silikat (C3S) dan tricalsium aluminat (C3A) yang lebih sedikit, tetapi memiliki kandungan C3S yang lebih banyak dibanding semen Portland biasa dan memiliki sifat-sifat : a. Panas hidrasi rendah

b. Kekuatan awal rendah, tetapi kekuatan tekan pada waktu lama sama dengan semen Portland biasa

c. Susut akibat proses pengeringan rendah d. Memiliki ketahanan terhadap bahan kimia, terutama sulfat. ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe IV.

1.

Semen Portland dengan Ketahanan Tinggi Terhadap Sulfat Semen jenis ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Kekuatantekan pada umur 28 hari lebih rendah dibanding semen Portland biasa. Semen ini diklasifikasikan sebagai tipe V pada ASTM. Semen jenis ini digunakan pada konstruksi apabila dibutuhkan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat, yaitu kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing 0,17% - 1,67% dan 125 ppm – 1250 ppm, seperti pada konstruksi pengolah limbah atau konstruksi dibawah permukaan air. 6. Semen Portland dengan Kekuatan Awal Sangat Tinggi. Semen jenis ini memiliki pengembangan kekuatan awal yang sangat tinggi. Kekuatan tekan pada umur 1 hari dapat menyamai kekuatan umur 3 hari daritekan pada umur 28 hari lebih rendah dibanding semen Portland biasa. Semen ini diklasifikasikan sebagai tipe V pada ASTM. Semen jenis ini digunakan pada konstruksi apabila dibutuhkan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat, yaitu kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing 0,17% - 1,67% dan 125 ppm – 1250 ppm, seperti pada konstruksi pengolah limbah atau konstruksi dibawah permukaan air.
2.

Semen Portland dengan Kekuatan Awal Sangat Tinggi

Semen jenis ini memiliki pengembangan kekuatan awal yang sangat tinggi. Kekuatan tekan pada umur 1 hari dapat menyamai kekuatan umur 3 hari darisemen dengan kekuatan awal tinggi. Semen ini digunakan pada konstruksi yang perlu segera diselesaikan atau pekerjaan perbaikan beton. 7. Semen Portland Koloid Semen jenis ini digunakan untuk pembetonan pada tempat dalam dan sempit. Pada penggunaanya semen ini digunakan dalam bentuk koloid dan dipompa. 8. Semen Portland Blended Semen Portland blended dibuat dengan mencampur material selain gypsum kedalam klinker. Umumnya bahan yang dipakai adalah terak dapur tinggi (balst-furnase slag), pozzolan, abu terbang (fly ash) dan sebagainya. Jenis-jenis semen Portland blended adalah :

a. Semen Portland Pozzolan (Portland Pozzolanic Cement)

b. Semen Portland Abu Terbang (Portland Fly Ash Cement)

c. Semen Portland Terak Dapur Tinggi (Portland Balst-Furnase Slag Cement)

d. Semen Super Masonry

Terjadinya proses pengerasan dan Pengikatan Semen Apabila air ditambahkan kedalam semen portland, maka terjadi reaksi antara komponen-komponen semen dengan air yang dinamakan Hidrasi. Reaksi tersebut akan menghasilkan senyawa-senyawa hidrat. Senyawa hidrat terdiri dari: 1. Calcium Silicate hydrate + Ca(OH)2. 2. Calcium Aluminate Hydrate (3CaO.Al2O3.3H2O). 3. Calcium Sulfuric Aluminate Hydrate (3CaO.Al2O3.3CaSO4.3H2O)4. Semuanya dalam bentuk “Cement Gel”.

1. Pada awal mula reaksi hydrasi tersebut akan menghasilkan pengendapan Ca(OH)2, etteringite dan C-S-H akan membentuk coating pada partikel semen serta etteringite akan membentuk coating pada 3CaO.Al2O3, hal ini akan mengakibatkan reaksi hydrasi akan tertahan, periode ini disebut Dormant Periode.

2. Dormant Periode ini terjadi pada 1 jam hingga 2 jam, dan selama itu pasta masih dalam keadaan plastis dan workable. Periode ini berakhir dengan pecahnya coating tersebut dan segera reaksi hydrasi terjadi kembali dan Initial Set segera tercapai.

3. Selama periode beberapa jam, reaksi hydrasi dari 3CaO.SiO2 terjadi dan menghasilkan C-S-H dengan volume lebih dari dua kali volume semen. C-S-H ini akan mengisi rongga dan membentuk titik-titik kontak yang menghasilkan kekakuan.

4. Pada tahap berikutnya terjadi konsentrasi dari C-S-H dan konsentrasi dari titik-titik kontak yang akan menghalangi mobilitas partikel-partikel semen, yang akhirnya pasta menjadi kaku dan Final Setting dicapai dan proses pengerasan mulai terjadi secara steady. ok, thats all. tulisan pertama ku tentang kimia. biz ni nulis apa lagi ya....