Nama : Muhammad Yusro Annur

N.I.M : 0907136138

Mata Kuliah : Bahan Kontruksi Teknik Kimia (BKTK)

Kelas : A

Soal

Mengapa semen, gelas, dan refraktori termasuk dalam klasifikasi dan ciri-ciri keramik ? jelaskan !

Jawab ;

Semen

Semen mempunyai arti kata mampu mengikat partikel-partikel menjadi satu (Riyanto, 1991). Istilah semen pertama kali dikemukakan pada zaman Roma yang mendapatkan bahwa air yang ditambah pada campuran kapur tohor gamping yang sudah dibakar (CO) dengan abu volkanik dari kata puzzuoli memproduksi serangkaian reaksi yang menyebabkan gumpalan itu menghablur kembali dan mengeras, oleh bangsa Roma disebut sebagai pozzoland cement. Kemudian pada tahun 1984 disempurnakan oleh Yoseph Aspidin menjadi portland cement.

Semen portaland adalah semen yang disusun oleh senyawa-senyawa utama CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. semen portland mengandung satu atau lebih senyawa kalsium sulfat. Senyawa ini terbentuk pada waktu penggilingan karena adanya penambahan bahan-bahan mentah. Campuran tersebut membentuk clinker yang kemudian ditambah dengan gypsum maka akan terbentuk semen portland.

Bahan Baku Semen portland.

Bahan baku semen porland diantaranya adalah

1. Batu gamping (77%).

Batu gamping ini digunakan untuk mendapatkan komposisi CaO. Batugamping yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat tertentu, antara lain:

o Mempunyai kadar karbonat tinggi (> 48%).o Mempunyai kadar Mg rendah (< 1,8%).

o Tidak mengandung Zn dan Pb.

o Mempunyai kadar air kurang dari 20%.

o Sedikit mengandung sulfat, sulfit dan alkali.

2. Batu lempung (15%).

Batu lempung digunakan untuk mendapatkan komposisi Al2O3 dan SiO2. batulempung yang digunakan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

o Mempunyai kadar SiO2 tinggi (> 48%).o Sedikit mengandung sulfit, sulfat dan alkali.

3. Pasir kuarsa (6%).

Pasir kuarsa digunakan sebagai bahan pengoreksi komposisi SiO2. pasir kuarsa sangat dibutuhkan apabila kandungan kwarsa pada batulempung rendah.

4. Pasir besi (2%).

Pasir besi digunakan untuk memudahkan proses pelelehan bahan-bahan mentah pada saat pengilingan.

5. Gypsum.

Pada semen portland gypsum ini dipakai untuk memperlambat proses pengerasan seman. Gypsum ini merupakan material terakhir yang ditambahkan kedalam clinker dan digiling secara bersama-sama sampai tercapai ukuran butir tertentu.

Disamping bahan-bahan tersebut di atas diperhatikan pula beberapa senyawa kimia yang apabila jumlahnya berlebihan akan mempengaruhi mutu semen dan proses pembakaran, sehingga jumlahnya perlu dibatasi. Senyawa-senyawa tersebut antara lain MgO, K2O, Na2O, SO3, CL, dan foshfor. Dampak yang ditimbulkan oleh senyawa-senyawa tersebut adalah:

1. MgO yang terlalu tinggi dapat menyebabkan:o Viskositas tinggi.

o Mudah terjadi keretakan karena adanya pemuaian bentuk.

o Clinker cenderung menggumpal pada saat pembakaran sehingga mempengaruhi jalannya operasi.

2. Alkali (K2O dan Na2O), bila terlalu tinggi dapat menyebabkan:

o Meningkatnya sifat mudah terbakar pada temperatur rendah.

o Visikositas meningkat.

3. Senyawa sulfur (SO2, SO3, SO4), apabila terlalu tinggi dapat mengakibatkan:

o Menurunkan temperatur terbentuknya fase cair sebesar 100°C dan menurunkan viskositas.

4. Khlorida (Cl), bila terlalu tinggi dapat menyebabkan:o Terbentuk labih banyak senyawa KCl dan NaCl yang dapat menyebabkan

masalah dalam operasional dimana seluruh senyawa akan menguap pada tahap pembakaran.

o Menambah pembentukan fase cair.

5. Fosfor, bila terlalu tinggi dapat menyebabkan:

o Mempercepat reaksi clinkerisasi.

Gelas

Gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Senyawa tersebut diperoleh dengan membekukan lelehan yang lewat dingin. Gelas ialah produk yang “amorf dan bening dengan kekerasan dan elastisitas yang cukup, tetapi sangat rapuh.

Pembuatan Gelas

Gelas dibuat dari campuran pasir kuarsa, soda, batu. kapur, natrium sulfat, feldspar, senyawa boron dan aluminium serta bahan aditif lain, tergantung pada jenisnya. Dalam oven, campuran dileburkan misalnya pada temperatur 600oC. Leburan tersebut didinginkan sampai Pembuatan gelas kira-kira 1100oC.

Produk-produk jadi atau setengah jadi (misalnya pelat, pipa, benda berongga, batang dan barang yang dipres) dapat dibuat langsung dari leburan tersebut. Hal penting dalam pembuatan bahan itu adalah pendinginan bertahap dan perlahan-lahan.Mula-mula bahan didinginkan sampai temperatur transformasi(perubahan dari plastis ke elastis). Setelah perubahan tersebut, bahan didinginkan lagi hingga tuntas. Dengan cara demikian tidak akan terjadi tegangan dalam bahan yang dapat mengakibatkan retak secara tiba-tiba pada bahan ketika digunakan.

Sifat-sifat

Gelas merupakan bahan yang dapat ditembus oleh cahaya tampak dan sinar infra merah, tetapi tidak oleh sinar ultraviolet. Gelas yang mengandung Pb tidak dapat dilewati oleh sinar Rontgen. Pemanasan akan menyebabkan pemuaian gelas yang besarnya sangat berbeda satu sama lain (tergantung koefisien pemuaian). Bila pemanasan atau pendinginan berlangsung terlalu cepat atau terkonsentrasi pada satu titik, akan terjadi tegangan. Karena gelas bersifat rapuh, tegangan tersebut dapat menimbulkan retakan. Bahan aditif khusus seperti boron oksida dapat membuat gelas kimia lebih tahan terhadap bahan kimia dan perubahan temperatur.

Kuarsa memiliki sifat tennis yang lebih baik karena koefisien pemuaiannya sangat kecil.Gelas merupakan isolator listrik yang baik dan penghantar panas yang buruk (terutama glass wool). Gelas kimia akan berubah sifatnya setelah digunakan bertahun-tahun atau dalam waktu yang lebih singkat lagi bila dipakai untuk temperatur yang lebih dari 150oC. Perubahan ini dimulai dengan teradinya kristalisasi pada beberapa tempat dan akhimya pada seluruh tempat. Dengan demikian, gelas menjadi lebih rapuh dan tidak dapat digunakan.

Ketahanan kimia Gelas sangat mudah rusak oleh lelehan alkali, alkali karbonat, (pH10), hidrogen, fluorida, dan agak mudah rusak oleh basa panas dengan pH 7 – 10, serta larutan panas asam anorganik yang mengandung air, misalnya HCl 30%.

Refraktori

Refraktori secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu bahan tahan terhadap suhu tinggi yang berbentuk bata dan bubuk (powder), sedangkan refraktori menurut ilmu material adalah bahan anorganik yang tidak meleleh atau melebur pada suhu tinggi, sering juga disebut high temperature material. Dalam industri, refraktori adalah sebagai bahan anorganik dalam konstruksi peralatan yang digunakan untuk memanaskan, membakar, atau melebur bahan industri (Hari, 2002)

Kandungan Senyawa Refraktori

Bahan-bahan yang terdapat dalam refraktori, biasanya merupakan senyawa oksida logam yang memiliki daya tahan terhadap suhu tinggi. Berikut ini beberapa senyawa oksida yang terdapat dalam refraktori:

Nama Material Titik Lebur (oC) Nama Material Titik Lebur (oC)

Silikon OksidaKalsium Oksida

Magnesium Oksida

Besi (III) Oksida

17132572

2800

1580

2050

VanadiumWolfram

Karbon

Krom Oksida

19003410

3727

2275

Alumunium Oksida

Tabel 2.1 Kandungan yang terdapat dalam refraktori

(1)   Silikon Oksida

Silikon oksida banyak dijumpai dalam bebatuan dan mineral-meneral, mempunyai titik leleh 1713 oC. Silikon oksida juga dapat dibentuk dari silikon yang direaksikan dengan oksigen membentuk dioksida.

(2)   Kalsium Oksida

Senyawa padat putih dengan titik leleh 2572 °C dibentuk melalui pemanasan kalsium dengan oksigen atau dari penguraian kalsium karbonat (batu kapur).

(3)   Magnesium Oksida

Magnesium oksida mempunyai titik leleh 2800°C, dapat dibuat dengan memanaskan magnesium dengan oksigen, atau dari penguraian garam-garam Mg-nya seperti Mg(OH)2, MgCO3, Mg(NO3)2.

(4)   Besi (III) Oksida

Suatu zat padat berwarna coklat kemerah-merahan dengan titik leleh 1580 oC, yang dapat diperoleh dengan memanaskan Fe(OH)3 atau FeSO4 pada suhu tinggi (Sunarya, 2003).

Sifat-sifat Refraktori

Aksi kimia mugkin terjadi karena kontak dengan kerak, abu bahan bakar, gas tanur, atau dengan produk-produk seperti kaca atau baja. Oleh karena itu, untuk penggunaan refraktori perlu diperhatikan bahan baku yang digunakan, suhu pengerjaan didalam tanur, dan beban yang diberikan pada waktu pemanasan, serta reaksi kimia yang berlangsung.

(1)   Titik lebur.

Kebanyakan refraktori komersial melunak secara berangsur dalam jangkauan suhu yang cukup luas dan tidak mempunyai titik cair yang tajam, karena biasanya terdiri dari berbagai mineral. Seperti pada refraktori untuk dinding tanur, biasanya refraktori melunak secara berangsur akibat adanya aksi kimia yang disebabkan berbagai kondisi pada tanur. Titik lebur dari beberapa contoh umum refraktori, baik yang berupa zat murni maupun produk teknis, dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Bahan Titik Lebur (0C)

Bata lempung api Kaolinit 1600 – 17501785

Bata silika

Bata bauksit

Bata lempung alumina tinggi

Mulit

Silimanit

Forsterit

Kromit

Bata krom

Alumina

Silikon karbida

Bata magnesia

Bata zirkonia

Boron nitride

1700

1732 – 1850

1802 – 1880

1810

1816

1890

1770

1950 – 2200

2050

2700

2200

2200 – 2700

2720

Tabel 2.2 Titik lebur berbagai refraktori

(2)   Porositas

Porositas berkaitan langsung dengan berbagai sifat fisika bata lainnya, termasuk ketahanan terhadap serangan kimia. Makin tinggi porositas suatu bata, makin mudah bata tersebut dipenetrasi oleh fluks cair dan gas. Untuk setiap jenis bata tertentu, bata yang porositasnya paling rendah adalah yang paling keras dan paling tinggi konduktivitas termal dan kapasitas kalornya.

(3)   Ketahanan terhadap perubahan suhu

Bata yang mempunyai ekspansi termal paling rendah dan teksturnya paling kasar, sangat tahan terhadap perubahan termal yang berlangsung mendadak dan juga paling sedikit mengalami regangan (Austin, 1996).

Kesimpulan

Dari penjelasan semen, gelas, dan refraktori diatas merupakan hal-hal yang termasuk dalam keramik, seperti

1. Prinsipnya keramik.

Keramik tradisional

Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory).

Keramik halus

Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). Penggunaannya: elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis. (Joelianingsih, 2004).

2. Bahan Pembuatan Keramik.

Koalin.

Kaolin merupakan masa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Kaolin mempunyai komposisi hidrous alumunium silikat (2H2O.Al2O3.2SiO2), dengan disertai mineral penyerta.

Flaspar.

Felspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral yaitu kalium felspar (KAlSi3O8), natrium felspar (NaAlSi3O8), kalsium felspar (CaAl2Si2O8) dan barium felspar (Ba Al2Si2O8) sedangkan secara mineralogi felspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-felspar.

Pasir Kuarsa.

Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya, kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65, titik lebur 17150C,

bentuk kristal hexagonal, panas sfesifik 0,185, dan konduktivitas panas 12 – 1000C.

3. Karakteristik Keramik.

Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

Tahan korosi.

Kuat dan keras namun mudah rapuh.

Sifatnya dapat berupa magnetik dan non-magnetik.

Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor.

Memiliki sifat termal yang tinggi dan bersifat optik yang dapat menangkap dan meneruskan cahaya.