Jenis, Bahan Baku dan Proses Pembuatan Semen

Semen adalah serbuk atau tepung yang terbuat dari kapur dan material lainnya yang dipakai untuk membuat beton, merekatkan batu bata ataupun membuat tembok (KBBI, 2008). Istilah semen berasal dari bahasa Latin, yaitu caementum yang artinya bahan perekat.

Semen sudah dikenal pada zaman Mesir kuno pada abad ke 5. Pada saat itu semen dibuat dari kalsinasi atau pembakaran batu kapur yang digunakan untuk membangun piramida dan bangunan besar lainnya. Sedangkan bangsa Romawi dan Yunani kuno membuat semen menggunakan slag vulkanik yang berasal dari gunung berapi. Slag vulkanik dicampur dengan kapur gamping (Quicklime) serta gypsum yang kemudian disebut sebagai Pozzolan Cement (Rahadja, 1990).

Semen merupakan suatu bahan yang bersifat hidrolis, yaitu bahan yang akan mengalami proses pengerasan pada pencampurannya dengan air ataupun larutan asam. Bahan dasar semen terdiri dari tiga macam, yaitu clinker/terak semen sebanyak 70% sd 95% (hasil olahan pembakaran batu kapur, pasir silika, pasir besi dan tanah liat), gypsum 5% dan material tambahan lain (batu kapur, pozzolan, abu terbang dan lain-lain).

Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO), silikat (SiO2), alumunia (Al2O3), ferro oksida (Fe2O3), magnesit (MgO), serta oksida lain dalam jumlah kecil (Rahadja, 1990)

Jenis-jenis Semen 

Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI), semen dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

1. Portland Cemen. Adalah jenis yang paling umum dari semen dalam penggunaan umum di seluruh dunia karena merupakan bahan dasar beton dan plesteran semen.
2. Super Masonry Cemen. Semen ini lebih tepat digunakan untuk konstruksi perumahan gedung, jalan dan irigasi yang struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton, hollow brick, paving block, tegel dan bahan bangunan lainnya.
3. Oil Well Cemen (OWC). Merupakan semen khusus yang lebih tepat digunakan untuk pembuatan sumur minyak bumi dan gas alam dengan konstruksi sumur minyak bawah permukaan laut dan bumi. Untuk saat ini jenis OWC yang telah diproduksi adalah class G, HSR (High Sulfat Resistance) disebut juga sebagai BASIC OWC. Bahan aditif dapat ditambahkan/dicampurkan hingga menghasilkan kombinasi produk OWC untuk pemakaian pada berbagai kedalaman dan temperatur. 
4. Semen Putih. Digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni. 
5. Hidropobic cement. Hidrophobic cement adalah klinker yang di giling dengan tambahan asam oleat atau asam streat. 
6. Waterproofed cement. Semen yang digunakan di Inggris yang terbuat dari semen Portland yang ditambahkan calsium, aluminium, atau serat logam lainnya. 
7. Semen alumina. Semen alumina terbuat dari batu kapur dicampur dengan bauksit dengan kadar campuran 60-70% (batu kapur), dan 30-40% (bauksit). Campuran dibakar pada suhu 1.600 derajat C dalam tungku listrik sampai cair, kemudian hasil pembakaran tadi di tambahkan gips.
8. Portland Pozzolan Cement. Adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling clinker, gypsum dan bahan pozzolan. Produk ini lebih tepat digunakan untuk bangunan umum dan bangunan yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, seperti: jembatan, jalan raya, perumahan, dermaga, beton massa, bendungan, bangunan irigasi dan fondasi pelat penuh. 
9. Portland Composite Cement. Digunakan untuk bangunan-bangunan pada umumnya, sama dengan penggunaan OPC dengan kuat tekan yang sama. PCC mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah selama proses pendinginan dibandingkan dengan OPC, sehingga pengerjaannya akan lebih mudah dan menghasilkan permukaan beton/plester yang lebih rapat dan lebih halus.

Berdasarkan aplikasinya, Portland Cemen dibagi menjadi beberapa tipe, yaitu sebagai berikut:

1. Portland Cement Type I (Ordinary Portland Cement). Semen portland tipe I merupakan jenis semen yang paling banyak dibutuhkan oleh masyarakat luas dan dapat digunakan untuk seluruh aplikasi yang tidak membutuhkan persyaratan khusus. Ordinary Portland Cement adalah Semen Portland yang dipakai untuk segala macam kontruksi apabila tidak diperlukan sifat–sifat khusus, misalnya ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi, dan sebagainya. 
2. Portland Cement Type II (Moderate Sulfat Resistance). Semen Portland Tipe II merupakan semen dengan panas hidrasi sedang atau di bawah semen Portland Tipe I serta tahan terhadap sulfat. Semen ini cocok digunakan untuk daerah yang memiliki cuaca dengan suhu yang cukup tinggi serta pada struktur drainase. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama. 
3. Portland Cement Type III (High Early Strength Portland Cement). Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat, sehingga dapat digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan atau yang acuannya perlu segera dilepas. Selain itu juga dapat dipergunakan pada daerah yang memiliki temperatur rendah, terutama pada daerah yang mempunyai musim dingin. Kegunaan pembuatan jalan beton, landasan lapangan udara, bangunan tingkat tinggi, bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap sulfat. 
4. Portland Cement Type IV (Low Heat Of Hydration). Tipe semen dengan panas hidrasi rendah.Semen tipe ini digunakan untuk keperluan konstruksi yang memerlukan jumlah dan kenaikan panas harus diminimalkan. Oleh karena itu semen jenis ini akan memperoleh tingkat kuat beton dengan lebih lambat ketimbang Portland tipe I. Tipe semen seperti ini digunakan untuk struktur beton masif seperti dam dengan gravitasi besar dimana kenaikan temperatur akibat panas yang dihasilkan selama proses curing merupakan faktor kritis. Cocok digunakan untuk daerah yang bersuhu panas.
5. Portland Cement Type V (Sulfat Resistance Cement). Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat. Cocok digunakan untuk pembuatan beton pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi. Sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan,dan pembangkit tenaga nuklir.

Bahan Baku Semen

a. Batu Kapur (Limer Stone) 

Batu Kapur merupakan sumber utama senyawa Kalsium. Batu kapur murni umumnya merupakan kalsit atau aragonit yang secara kimia keduanya dinamakan CaCO3. Kalsium karbonat (CaCO3) di alam sangat banyak terdapat di berbagai tempat. Kalsium karbonat berasal dari pembentukan geologis yang pada umumnya dapat dipakai untuk pembuatan semen Portland sebagai sumber utama senyawa Ca. Batu kapur murni biasanya berupa Calspar (kalsit) dan aragonite. Senyawa Karbonat dan Magnesium dalam batu Kapur umumnya berupa dolomite (CaMg(CO3)2. Dalam proses pembuatan Semen, CaCO3 akan berubah menjadi oksida Kalsium (CaO) dan dolomite berubah bentuk menjadi kristal oksida magnesium (MgO) bebas/Periclase.

b. Tanah Liat (Tanah Liat) 

Tanah Liat (Al2O3.K2O.6SiO2.2H2O) merupakan bahan baku semen yang mempunyai sumber utama senyawa silikat dan aluminat dan sedikit senyawa besi. Tanah liat memiliki berat molekul 796,40 g/gmol dan secara umum mempunyai warna cokelat kemerah-merahan serta tidak larut dalam air. Dalam jumlah amat kecil kadang-kadang juga didapati senyawa-senyawa alkali (Na dan K) yang dapat mempengaruhi mutu semen.

c. Bahan Baku Penunjang 

Bahan baku penunjang adalah bahan mentah yang dipakai hanya apabila terjadi kekurangan salah satu komponen pada pencampuran bahan mentah. Pada umumnya, bahan baku korektif yang digunakan mengandung oksida silika, oksida alumina dan oksida besi yang diperoleh dari pasir silika (silica sand) dan pasir besi (iron sand).

1. Pasir Silika (silica sand). Pasir silika digunakan sebagai pengkoreksi kadar SiO2 dalam tanah liat yang rendah. 
2. Pasir Besi (iron sand). Pasir besi digunakan sebagai pengkoreksi kadar Fe2O3 yang biasanya dalam bahan baku utama masih kurang.

d. Bahan Tambahan

1. Gypsum. Di dalam proses penggilingan terak ditambahkan bahan tambahan Gipsum sebanyak 4-5%. Gipsum dengan rumus kimia CaSO4.2H2O merupakan bahan yang harus ditambahkan pada proses pengilingan klinker menjadi semen. Fungsi gypsum adalah mengatur waktu pengikatan daripada semen atau yang dikenal dengan sebutan retarder.
2. Abu Terbang (Fly Ash). Abu terbang adalah bagian dari sisa pembakaran batubara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk partikel halus amorf dan bersifat Pozzolan yang dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat mengikat.

Proses Pembuatan Semen 

Proses pembuatan semen terdiri dari lima tahap, yaitu sebagai berikut:

1. Penyediaan bahan baku. Bahan baku utama yang digunakan untuk kegiatan produksi semen adalah batu kapur sekitar 75 - 90 % dan tanah liat sekitar 7 - 20 %, sedangkan bahan baku koreksi berupa pasir besi sekitar 1 - 3 % dan pasir silika 1 - 6 %. 
2. Pengeringan dan penggilingan bahan baku. Penggilingan bahan mentah adalah cara untuk memperkecil ukuran bahan mentah menjadi lebih kecil atau membuat luas permukaan material menjadi lebih besar. Tujuan dari penggilingan bahan mentah ini adalah untuk mendapatkan campuran bahan mentah yang homogenik dan untuk mempermudah terjadinya reaksi kimia pada saat klinkerisasi. Selain penggilingan, material juga mengalami pengeringan dengan media pengeringanya berupa gas panas yang dapat berasal dari hot gas generator ataupun dari kiln exchaust gas.
3. Pembentukan klinker (pembakaran). Tepung baku (raw meal) yang telah dihomogenisasi di dalam CF Silo dikeluarkan dan dengan menggunakan serangkaian peralatan transport, tepung baku diumpankan ke kiln. Tepung baku yang diumpankan ke Kiln disebut umpan baku atau umpan kiln (kiln feed). Proses pembakaran yang terjadi meliputi pemanasan awal umpan baku di preheater (pengeringan, dehidrasi dan dekomposisi), pembakaran di kiln (klinkerisasi) dan pendinginan di Grate cooler (quenching). 
4. Penggilingan klinker. Penggilingan dilakukan pada roller press sehingga memiliki ukuran tertentu yang selanjutnya digiling dengan menggunakan alat penggiling berupa tube mill yang berisi bola-bola besi sebagai media penghancurnya. Material yang telah halus dihisap dan dipisahkan dari udara pembawanya dengan menggunakan beberapa perangkat pemisah debu. Hasil penggilingan ini disimpan dalan semen silo yang kedap udara. 
5. Pengantongan semen. Semen dikeluarkan dari semen silo dan diangkut dengan menggunakan belt conveyor masuk ke steel silo. Dengan alat pengantongan berupa rotary packer, semen dikantongi dengan setiap 1 sak berisi 50 kg semen, kemudian dibawa ke truk untuk dipasarkan.

Daftar Pustaka

• Departemen Pendidikan Nasional. 2008. Kamus Bahasa Indonesia. Jakarta: Balai Pustaka.
• Rahadja, Hasan. 1990. Produksi Teknologi Semen. Padang: Indonesia Cement Institute.