Sumber gambar : thermofisher.comSemen merupakan salah satu material yang memiliki peran penting di dalam pembuatan bangunan. Walaupun sekarang terdapat beberapa jenis, akan tetapi bahan baku pembuatannya pada dasarnya adalah sama. Hampir semua orang mengetahui bahwa membuatnya tidak semudah seperti yang dibayangkan. Namun demikian, bukankah di dunia ini tidak ada yang tidak mungkin jika kita pelajari? Untuk itu mari kita pahami bersama pembuatan semen dari sudut pandang orang kimia.
Baca juga: Apa Saja Komposisi Semen?
Semen dan Sejarah
Semen zaman dahulu bukanlah seperti yang sekarang digunakan. Bahkan namanya pada waktu itu belum ada, yang ada hanyalah perekat dan penguat bangunan. Semuanya berawal dari zaman Kerajaan Romawi yang berhasil membuat bahan perekat yang dinamai dengan pozzuolana. Campuran bahan ini terdiri dari batu kapur dan abu vulkanis, dimana ia akan aktif setelah melalui proses pembakaran. Setelah kekaisaran Romawi mengalami keruntuhan, bahan campuran pozziolana ini sempat langka bahkan hampir dikatakan punah dari pasaran. Kata semen sendiri diambil dari bahasa latin “caementum”, yang memiliki arti “memotong menjadi bagian-bagian kecil yang tidak beraturan.
Selanjutnya pada abad ke-18, ramuan bahan ini ditemukan kembali oleh seorang insinyur berkebangsaan Inggris yang bernama John Smeaton. Dirinya berhasil membuat bahan perekat dari batu kapur yang dicampurkan dengan tanah liat. Waktu itu, campuran perekat ia gunakan untuk membangun menara suar bernama Eddystone yang berlokasi dekat lepas pantai Cornwall di Inggris. Akan tetapi, yang mematenkan bahan ajaib ini bukanlah Smeaton, melainkan Joseph Aspidin. Insinyur yang sama-sama berkebangsaan Inggris ini mengurus hak patennya pertama kali pada tahun 1824. Karyanya dinamai dengan “semen portland”. Hal ini dikarenakan temuannya tersebut dikatakan mirip dengan tanah liat yang berada di Pulau Portland, Inggris. Terakhir pada tahun 1845, Isaac Johnson berhasil melakukan penelitian tentang semen yang selanjutnya akan berguna bagi industri semen yang sekarang.
Proses Pembuatan
Semen dibuat dengan menggiling bersama batu kapur dan sumber aluminosilikat, seperti tanah liat, serpih, atau pasir. Kemudian ia dipanaskan dengan campuran hingga 1500 ° C dalam tungku semen putar. Reaksi penting pertama yang terjadi di bagian suhu yang lebih rendah dari tungku (900 ° C) adalah kalsinasi batu kapur. Reaksi ini merupakan proses pemanasan ke suhu tinggi untuk mengoksidasi atau menguraikan suatu zat dan mengubahnya menjadi bubuk. Ketika kalsium karbonat (kapur) terurai menjadi kalsium oksida (kapur) dan karbon dioksida dimatikan. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi kalsium oksida bereaksi dengan aluminosilikat dan silikat untuk membentuk Ca 2SiO 4, Ca3SiO5, dan Ca 3Al 2O yang cair. Proporsi relatif dari senyawa-senyawa ini menentukan sifat-sifat akhir bahan ini. Saat senyawanya dingin, mereka membeku menjadi bentuk yang disebut klinker. Klinker digiling menjadi bubuk halus dan sejumlah kecil kalsium sulfat (gipsum) ditambahkan untuk membentuk semen Portland.
Beton diproduksi dengan mencampur semen dengan pasir, kerikil, atau batu yang dihancurkan dan air. Seringkali aditif dalam jumlah kecil ditambahkan untuk mencapai sifat tertentu. Misalnya, aliran dan dispersi ditingkatkan dengan menambahkan bahan polimer seperti resin fenolik, dan ketahanan terhadap kerusakan es ditingkatkan dengan menambahkan surfaktan. Ketika air ditambahkan ke semen, terjadi reaksi hidrasi kompleks yang menghasilkan hidrat seperti Ca3Si 2O 7⋅H2O, Ca3Si 2O 7⋅3H2O, dan Ca (OH) 2
2 Ca SiO (s) 2H O (l) → Ca Si O H O (s) Ca (OH) (aq)
2 Ca SiO (s) 4 H O (l) → Ca Si O 3H O (s) Ca (OH) (aq)
Hidrat ini membentuk gel atau bubur yang melapisi permukaan pasir atau agregat dan mengisi lubang untuk membentuk beton padat. Sifat-sifat beton ditentukan oleh proporsi relatif kalsium silikat dan kalsium aluminosilikat dalam semen yang digunakan, zat tambahan, dan jumlah air, yang menentukan tingkat hidrasi.
Bahan baku untuk pembuatan semen sering mengandung jejak natrium dan kalium sulfat, dan natrium dan kalium hidroksida terbentuk selama proses hidrasi. Hidroksida ini bertanggung jawab atas retak, bengkak, dan distor
Semoga bermanfaat.
Sumber:
Hidayat, Syarif. 2009. Semen, Jenis dan Aplikasinya. Kawan Pustaka.
Shriver & Atkins. 2010. Inorganic Chemistry, 5th Edition. Oxford Press: New York
