Senyawa Kimia Yang Terkandung Dalam Semen Portland

Semen pada dasarnya merupakan bahan baku pembuat beton untuk kebutuhan konstruksi. Bahan semen diproduksi dengan berbagai macam karakteristik, dan digunakan dalam berbagai keperluan, misalnya untuk irigasi, gedung, pelabuhan dan lain sebagainya.

Semen menjadi bahan utama dalam membuat beton, karena selain memiliki sifat-sifat dasar yang diperlukan untuk membuat beton, sifat semen juga sebagai pengeras tiap fraksi material, dengan kandungan senyawa kimia yang berinteraksi dan bereaksi terhadap setiap fraksinya, sehingga manjadikan beton terbentuk dan keras pada rentang waktu tertentu.

Berikut ini, penjelasan mengenai Senyawa Kimia Yang Terkandung Dalam Semen Portland.

Baca Juga : Campuran Bahan Pembuat Beton

Ada 4 unsur kimia yang menjadi senyawa utama dalam semen Portland, sebagai berikut :

1. Senyawa C3S

Trikalsium Silikat (3CaO. SiO2) yang disingkat  C3S, adalah senyawa yang mengeras dalam beberapa jam dan dapat melepas panas.

Kualitas dan kuantitas yang terbentuk dalam ikatan, menentukan pengaruh terhadap kekuatan beton pada umurnya, khususnya 14 hari pertama.

Senyawa C3S jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas. Panas tersebut akan mempengaruhi kecepatan mengeras sebelum hari ke-14.

2. Senyawa C2S

Dikalsium Silikat (2CaO. SiO2) yang disingkat menjadi C2S, adalah formasi senyawa yang perlahan, dengan pelepasan panas yang lambat.

Senyawa ini berpengaruh terhadap proses peningkatan kekuatan yang terjadi dari 14 sampai 28 hari, dan memiliki ketahanan agresi kimia yang relative tinggi, penyusutan yang relative rendah.

Senyawa C2S lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. C2S memberikan ketahanan terhadap serangan kimia (chemical attack) dan mempengaruhi susut terhadap pengaruh panas akibat lingkungan.

3. Senyawa C3A

Trikalsium Aluminat (3CaO. AL2O3) yang di singkat menjadi C3A, adalah senyawa yang mengalami hidrasi sangat cepat, disertai sejumlah besar panas, yang menyebabkan pengerasan awal, kurang ketahanan terhadap agresi kimiawi, menunjukan desintegrasi (perpecahan) oleh sulfat yang ada di air tanah, mudah mengalami perubahan volume, sehingga mudah retak.

Senyawa ini kurang diinginkan karena hanya sedikit memberi sumbangan pada kekuatan mortar, dan apabila terjadi agresi sulfat, formasi calcium suphoaluminat (ettringite) yang dihasilkan, dapat menyebabkan disrubtion.

Senyawa ketiga, C3A, bereaksi secara exothermic dan beraksi sangat cepat, memberikan kekuatan awal yang sangat cepat pada 24 jam pertama.

C3A bereaksi dengan air yang jumlahnya sekitar 40% dari beratnya. Karena persentasinya dalam semen yang kecil (sekitar 10%), maka pengaruhnya pada jumlah air untuk reaksi menjadi kecil.

Unsur ini sangat berpengamh pada nilai panas hidrasi tertinggi, baik pada saat awal maupun pada saat pengerasan berikutnya yang sangat panjang. Semen yang mengandung unsur C3A lebih dari 10% tidak akan tahan terhadap serangan sulfat.

Prinsip dasar pemilihan semen yang akan digunakan sebagai bahan campuran beton yang tahan terhadap serangan sulfat adalah berapa banyak kandungan senyawa C3A-nya.

Semen yang tahan sulfat harus memiliki kandungan C3A tidak lebih dari 5%. Semen yang kandungan C3A-nya tinggi, jika terkena sulfat yang terdapat pada air atau tanah akan mengeluarkan C3A yang bereaksi dengan sulfat dan mengambang sehingga mengakibatkan retak-retak pada betonnya.

Untuk struktur drainase yang kandungan sulfatnya lebih tinggi dari normal, harus digunakan bahan campuran beton yang tahan terhadap serangan sulfat.

Semen yang akan digunakan harus memiliki kandungan C3A sekitar 0.10%-0.20% (ACI 318-83:2-7). Semen portland Tipe II biasanya mengandung C3A lebih kecil dari 8%).

Untuk struktur yang benar-benar akan terekspos serangan sulfat, sebaiknya digunakan semen Tipe V, dimana kandungan C3A maksimumnya sekitar 5% (ACI.318-83:2-7).

 

Baca Juga : Jenis Beton Dalam Konstruksi

4. Senyawa C4AF

Tertrakalsium aluminoferrit (4CaO. AL2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi C4AF, adalah senyawa Aluminoferit kurang penting karena tidak tampak banyak pengaruh terhadap kekuatan dan sifat semen.
Senyawa ini, kurang begitu besar pengaruhnya juga terhadap kekerasan semen atau beton sehingga kontribusinya dalam peningkatan kekuatan kecil.

Keempat senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang saling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70%-80% dari berat semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen (Semen dan air saling bereaksi. Persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.

Baik C3S maupun C2S membutuhkan air sekitar 21%-24% dari beratnya untuk bereaksi. Senyawa C3S membebaskan kalsium hidroksida hampir tiga kali dari yang dibebaskan oleh C2S.

Jika kandungan C3S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan tekan awal yang tinggi dan panas hidrasi yang tinggi, sebaliknya jika kandungan C2S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan tekan awal yang rendah dan ketahanan terhadap serangan kimia yang tinggi.

Di samping keempat senyawa tadi, di dalam semen portland juga masih terdapat beberapa senyawa lain yang dapat mempengaruhi senyawa atau oksida lainnya.

Senyawa-senyawa ini berasal dari hasil bawaan bahan dasarnya atau bahan tambahan dalam proses pembuatan semen. Senyawa atau oksida yang lain tersebut antara lain:

1. MgO

Senyawa ini adalah hasil pembawaan dari bahan dasar kapur yang digunakan. Jumlah MgO dalam semen portland, dibatasi maksimum 4%.

Jika kadarnya melebihi jumlah ini akan mengakibatkan semen menjadi tidak kekal ( berubah bentuk) setelah pengerasan terjadi.

Perubahan bentuk ini terjadi setelah pengerasan terjadi beberapa lama (setelah sekian bulan atau bahkan tahun). Perubahan bentuk terjadi karena mengembangnya MgO, dari oksida membentuk hidrat MgO(OH)2.

2. Kapur Bebas (CaO)

Karena susunan kimia ini yang kurang tepat pada waktu pembuatan, dan atau karena pembakaran yang kurang sempurna, dapat terjadi CaO (kapur kotor) yang tidak terikat ke dalam empat senyawa semen.

3. Bagian Tidak Larut

Zat ini merupakan bagian yang tidak larut dalam HCl. Umumnya zat tersebut adalah senyawa tanah atau silikat yang tidak berubah menjadi empat senyawa semen.

Kadar bagian ini yang terlalu tinggi pada semen (maksimum 3%) menunjukkan bahwa pembakaran atau penyusutan senyawa semen kurang baik, atau terdapat kemungkinan bahwa semen tadi telah dengan sengaja dibubuhi benda lain setelah penggilingan selesai.

Meskipun akibat penambahan ini tidak membahayakan sifat semennya, tetapi semen yang mengandung terlalu banyak bahan ini, akan berkurang daya ikatnya karena tercampur benda yang tidak berguna.

4. Kadar Alkali

Di dalam semen portland, kadar alkali biasanya rendah (kurang dari 1%). Kadar alkali dalam semen mempengaruhi waktu pengerasan.

Pemakaian kadar alkali yang lebih dari 0,6% dapat mengakibatkan terjadi reaksi pengembangan bila semen dicampur agregat yang bersifat alkali reaktif yaitu agregat yang megandung silika amorf (gas alam, batu api, opal, dan lain-lain).

5. Kadar Hilang Pada Pemijaran

Zat C; biasanya airini adalah dari benda-benda yang terbang pada suhu 88 atau CO2. semen yang kadar hilang pijarnya tinggi, adalah semen yang telah mengandung bagian-bagian yang mengeras. Kadar bagian ini dibatasi maksimum 3-4.

f. Kadar Gips

Gips dalam semen ditambahkan untuk memperlambat pengerasan klinker semen. Jika klinker semen digilinga tanpa penambag gips, bubuk halus klinker akan segara bersenyawa dengan air dan adonan itu akan mengeras dalam waktu kurang lebih 10 menit.

Hal ini akan menyulitkan dalam pemakaian semen. Dengan demikian untuk memperlambat pengerasan bubuk klinker dicampur gips.

Penambahan bahan ini dalam semen adalah maksimum 4% dari berat klinker. Dalam analisis kimi, gips akan terlihat sebagai senyawa SO3 da dibatasi jumlahnya sampai kuarang lebih 2,5%-3%.

Sumber Referensi :
ASTM C-150
Cokrodimuldjo, 1992