Semen portland adalah jenis semen yang paling umum digunakan secara umum di seluruh dunia sebagai bahan dasar beton, mortar, plesteran, dan nat non-khusus. Semen ini dikembangkan dari jenis kapur hidrolik lainnya di Inggris pada awal abad ke-19 oleh Joseph Aspdin, dan biasanya dibuat dari batu kapur. Ini adalah bubuk halus, diproduksi dengan memanaskan batu kapur dan mineral tanah liat dalam kiln untuk membentuk klinker, menggiling klinker, dan menambahkan 2 hingga 3 persen gipsum. Beberapa jenis semen Portland tersedia. Yang paling umum, yang disebut semen Portland biasa (OPC), berwarna abu-abu, tetapi semen Portland putih juga tersedia. Namanya diambil dari kemiripannya dengan batu Portland yang digali di Pulau Portland di Dorset, Inggris. Penamaannya diambil dari nama Joseph Aspdin yang mendapatkan hak paten pada tahun 1824. Putranya, William Aspdin, dianggap sebagai penemu semen Portland "modern" karena pengembangannya pada tahun 1840-an.

Biaya rendah dan ketersediaan batu kapur, serpih, dan bahan alami lainnya yang digunakan dalam semen Portland menjadikannya bahan bangunan yang relatif murah. Penggunaannya yang paling umum adalah dalam produksi beton, material komposit yang terdiri dari agregat (kerikil dan pasir), semen, dan air.

Sejarah

Semen Portland dikembangkan dari semen alami yang dibuat di Inggris sejak pertengahan abad ke-18. Namanya diambil dari kemiripannya dengan batu Portland, sejenis batu bangunan yang digali di Pulau Portland di Dorset, Inggris.

Pengembangan semen portland modern (kadang-kadang disebut semen portland biasa atau normal) dimulai pada tahun 1756, ketika John Smeaton bereksperimen dengan kombinasi batu kapur yang berbeda dan bahan tambahan, termasuk trass dan pozzolan, yang dimaksudkan untuk pembangunan mercusuar, yang sekarang dikenal sebagai Smeaton's Tower. Pada akhir abad ke-18, semen Romawi dikembangkan dan dipatenkan pada tahun 1796 oleh James Parker. Semen Romawi dengan cepat menjadi populer, tetapi sebagian besar digantikan oleh semen portland pada tahun 1850-an. Pada tahun 1811, James Frost memproduksi semen yang disebutnya sebagai semen Inggris. James Frost dilaporkan telah mendirikan pabrik untuk membuat semen buatan pada tahun 1826. Pada tahun 1811, Edgar Dobbs dari Southwark mematenkan semen jenis yang ditemukan 7 tahun kemudian oleh insinyur Prancis Louis Vicat. Semen Vicat adalah kapur hidrolik buatan, dan dianggap sebagai "cikal bakal" semen Portland.

Nama semen portland tercatat dalam direktori yang diterbitkan pada tahun 1823 yang dikaitkan dengan William Lockwood dan mungkin yang lainnya. Dalam paten semen tahun 1824, Joseph Aspdin menyebut penemuannya sebagai "semen portland" karena kemiripannya dengan batu portland. Semen Aspdin tidak seperti semen portland modern, tetapi merupakan langkah awal dalam pengembangan semen portland modern, dan disebut sebagai "proto-portland cement".

William Aspdin telah meninggalkan perusahaan ayahnya, untuk membentuk perusahaan semen sendiri. Pada tahun 1840-an, William Aspdin, tampaknya secara tidak sengaja, memproduksi kalsium silikat yang merupakan langkah tengah dalam pengembangan semen portland. Pada tahun 1848, William Aspdin lebih lanjut memperbaiki semennya. Kemudian, pada tahun 1853, dia pindah ke Jerman, di mana dia terlibat dalam pembuatan semen. William Aspdin membuat apa yang bisa disebut "semen meso-portland" (campuran semen portland dan kapur hidrolik). Isaac Charles Johnson lebih lanjut menyempurnakan produksi "semen meso-portland" (tahap pengembangan menengah), dan mengklaim sebagai bapak semen portland yang sebenarnya.

Pada tahun 1859, John Grant dari Metropolitan Board of Works, menetapkan persyaratan untuk semen yang akan digunakan dalam proyek saluran pembuangan London. Ini menjadi spesifikasi untuk semen portland. Perkembangan selanjutnya dalam pembuatan semen portland adalah diperkenalkannya rotary kiln, yang dipatenkan oleh Frederick Ransome pada tahun 1885 (Inggris) dan 1886 (AS); yang memungkinkan campuran yang lebih kuat, lebih homogen, dan proses pembuatan yang berkelanjutan. Tanur "tak berujung" Hoffmann yang disebut-sebut dapat memberikan "kontrol sempurna atas pembakaran" telah diuji coba pada tahun 1860 dan terbukti menghasilkan semen dengan kualitas yang unggul. Semen ini dibuat di Portland Cementfabrik Stern di Stettin, yang merupakan pabrik pertama yang menggunakan tanur Hoffmann. Asosiasi Produsen Semen Jerman mengeluarkan standar untuk semen Portland pada tahun 1878.

Semen portland telah diimpor ke Amerika Serikat dari Jerman dan Inggris, dan pada tahun 1870-an dan 1880-an, semen ini diproduksi oleh semen Eagle Portland di dekat Kalamazoo, Michigan. Pada tahun 1875, semen portland pertama diproduksi di Coplay Cement Company Kiln di bawah arahan David O. Saylor di Coplay, Pennsylvania. Pada awal abad ke-20, semen portland buatan Amerika telah menggantikan sebagian besar semen portland yang diimpor.

Komposisi

ASTM C150 mendefinisikan semen portland sebagai:

semen hidrolik (semen yang tidak hanya mengeras dengan bereaksi dengan air tetapi juga membentuk produk kedap air) yang diproduksi dengan menghancurkan klinker yang pada dasarnya terdiri dari silikat kalsium hidrolik, biasanya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan antar tanah.

Standar Eropa EN 197-1 menggunakan definisi sebagai berikut:

Klinker semen portland adalah bahan hidrolik yang harus terdiri dari setidaknya dua pertiga massa kalsium silikat, (3 CaO-SiO2, dan 2 CaO-SiO2), sisanya terdiri dari fase klinker yang mengandung aluminium dan besi serta senyawa lainnya. Rasio CaO terhadap SiO2 tidak boleh kurang dari 2,0. Kandungan magnesium oksida(MgO) tidak boleh melebihi 5,0% massa.

(Dua persyaratan terakhir telah ditetapkan dalam Standar Jerman, yang dikeluarkan pada tahun 1909).

Klinker membentuk lebih dari 90% semen, bersama dengan sejumlah kalsium sulfat (CaSO4, yang mengontrol waktu yang ditetapkan), dan hingga 5% konstituen minor (pengisi) sebagaimana diizinkan oleh berbagai standar. Klinker adalah bintil (diameter, 0,2-1,0 inci [5,1-25,4 milimeter]) dari bahan yang disinter yang dihasilkan ketika campuran mentah dengan komposisi yang telah ditentukan dipanaskan hingga suhu tinggi. Reaksi kimia utama yang membedakan semen Portland dari kapur hidrolik lainnya terjadi pada suhu tinggi ini (>1.300 ° C (2.370 ° F)) saat belite (Ca2SiO4) bergabung dengan kalsium oksida (CaO) untuk membentuk alite (Ca3SiO5).

Manufaktur

Klinker semen portland dibuat dengan memanaskan, di dalam kiln semen, campuran bahan mentah hingga suhu kalsinasi di atas 600 °C (1.112 °F) dan kemudian suhu fusi, sekitar 1.450 °C (2.640 °F) untuk semen modern, untuk menyinter bahan menjadi klinker.

Bahan-bahan dalam klinker semen adalah alite, belite, trikalsium aluminat, dan tetracalcium alumino ferit. Aluminium, besi, dan magnesium oksida hadir sebagai fluks yang memungkinkan silikat kalsium terbentuk pada suhu yang lebih rendah, dan berkontribusi kecil terhadap kekuatan. Untuk semen khusus, seperti jenis tahan panas rendah (LH) dan tahan sulfat (SR), perlu untuk membatasi jumlah trikalsium aluminat (3 CaO-Al2O3) yang terbentuk.

Bahan baku utama untuk pembuatan klinker biasanya adalah batu kapur(CaCO3) yang dicampur dengan bahan kedua yang mengandung tanah liat sebagai sumber alumino-silikat. Biasanya, batu kapur yang tidak murni yang mengandung tanah liat atau SiO2 digunakan. Kandungan CaCO3 dari batu kapur ini dapat mencapai 80%. Bahan baku sekunder (bahan dalam campuran mentah selain batu kapur) tergantung pada kemurnian batu kapur. Beberapa bahan yang digunakan adalah tanah liat, serpih, pasir, bijih besi, bauksit, abu terbang, dan terak. Ketika kiln semen dibakar dengan batu bara, abu batu bara bertindak sebagai bahan baku sekunder.

Penggilingan semen

Untuk mencapai kualitas pengaturan yang diinginkan pada produk jadi, sejumlah (2-8%, tetapi biasanya 5%) kalsium sulfat (biasanya gipsum atau anhidrit) ditambahkan ke klinker, dan campuran tersebut digiling halus untuk membentuk bubuk semen jadi. Hal ini dilakukan di pabrik semen. Proses penggilingan dikontrol untuk mendapatkan bubuk dengan rentang ukuran partikel yang luas, di mana biasanya 15% massa terdiri dari partikel berdiameter di bawah 5 μm, dan 5% partikel di atas 45 μm. Ukuran kehalusan yang biasanya digunakan adalah 'luas permukaan spesifik', yang merupakan total luas permukaan partikel per satuan massa semen. Laju reaksi awal (hingga 24 jam) semen pada penambahan air berbanding lurus dengan luas permukaan spesifik. Nilai umumnya adalah 320-380 m2-kg-1 untuk semen tujuan umum, dan 450-650 m2-kg-1 untuk semen 'pengerasan cepat'. Semen diangkut dengan sabuk atau pompa bubuk ke silo untuk disimpan. Pabrik semen biasanya memiliki ruang silo yang cukup untuk satu hingga 20 minggu produksi, tergantung pada siklus permintaan lokal. Semen dikirim ke pengguna akhir dalam bentuk kantong, atau dalam bentuk bubuk curah yang ditiupkan dari kendaraan bertekanan ke dalam silo pelanggan. Di negara-negara industri, 80% atau lebih semen dikirim dalam bentuk curah.

Pengaturan dan pengerasan

Semen mengeras ketika dicampur dengan air melalui serangkaian reaksi kimia yang kompleks yang masih belum dipahami secara menyeluruh. Konstituenyang berbeda secara perlahan mengkristal, dan saling mengunci antar kristal memberikan kekuatan pada semen. Karbon dioksida secara perlahan diserap untuk mengubah portlandit (Ca(OH)2) menjadi kalsium karbonat yang tidak larut. Setelah pengaturan awal, perendaman dalam air hangat akan mempercepat pengaturan. Gipsum ditambahkan sebagai penghambat untuk mencegah pengaturan kilat (atau cepat).

Penggunaan

Penggunaan semen portland yang paling umum adalah dalam produksi beton. Beton adalah material komposit yang terdiri dari agregat(kerikil dan pasir), semen, dan air. Sebagai bahan konstruksi, beton dapat dicetak dalam hampir semua bentuk yang diinginkan, dan setelah dikeraskan, dapat menjadi elemen struktural (penahan beban). Beton dapat digunakan dalam konstruksi elemen struktural seperti panel, balok, dan perabot jalan, atau dapat dicor di tempat untuk bangunan atas seperti jalan dan bendungan. Beton ini dapat dipasok dengan beton yang dicampur di lokasi, atau dapat disediakan dengan beton 'siap pakai' yang dibuat di lokasi pencampuran permanen. Semen portland juga digunakan dalam mortar (dengan pasir dan air saja), untuk plester dan screed, dan pada nat (campuran semen/air yang dimasukkan ke dalam celah untuk mengkonsolidasikan fondasi, dasar jalan, dll.).

Ketika air dicampur dengan semen portland, produk akan mengeras dalam beberapa jam, dan mengeras dalam beberapa minggu. Proses ini dapat sangat bervariasi, tergantung pada campuran yang digunakan dan kondisi pengawetan produk, tetapi beton biasa mengeras dalam waktu sekitar 6 jam dan mengembangkan kekuatan tekan 8 MPa dalam 24 jam. Kekuatannya meningkat menjadi 15 MPa pada 3 hari, 23 MPa pada 1 minggu, 35 MPa pada 4 minggu, dan 41 MPa pada 3 bulan. Pada prinsipnya, kekuatan terus meningkat secara perlahan selama air tersedia untuk hidrasi yang berkelanjutan, tetapi beton biasanya dibiarkan mengering setelah beberapa minggu dan hal ini menyebabkan pertumbuhan kekuatan berhenti.

Jenis

Umum

ASTM C150

Terdapat lima jenis semen portland, dengan variasi dari tiga jenis yang pertama menurut 

ASTM C150.

Semen portland tipe I dikenal sebagai semen umum atau semen untuk keperluan umum. Umumnya diasumsikan kecuali jenis lain ditentukan. Semen ini umumnya digunakan untuk konstruksi umum, terutama saat membuat beton pracetak, dan beton prategang pracetak yang tidak boleh bersentuhan dengan tanah atau air tanah. Komposisi senyawa yang khas dari jenis ini adalah:

55% (C3S), 19% (C2S), 10% (C3A), 7% (C4AF), 2,8% MgO, 2,9% (SO3), 1,0% kehilangan pengapian, dan 1,0% CaO bebas (menggunakan notasi kimia semen).

Batasan komposisi adalah bahwa (C3A) tidak boleh melebihi 15%.

Tipe II memberikan ketahanan sulfat yang moderat, dan mengeluarkan lebih sedikit panas selama hidrasi. Jenis semen ini harganya hampir sama dengan tipe I. Komposisi komposisinya yang khas adalah:

51% (C3S), 24% (C2S), 6% (C3A), 11% (C4AF), 2,9% MgO, 2,5% (SO3), 0,8% kehilangan pengapian, dan 1,0% CaO bebas.

Batasan komposisi adalah bahwa (C3A) tidak boleh melebihi 8%, yang mengurangi kerentanannya terhadap sulfat. Tipe ini untuk konstruksi umum yang terpapar serangan sulfat sedang, dan dimaksudkan untuk digunakan ketika beton bersentuhan dengan tanah dan air tanah, terutama di Amerika Serikat bagian barat karena kandungan sulfur yang tinggi pada tanah. Karena harganya yang mirip dengan tipe I, tipe II banyak digunakan sebagai semen untuk keperluan umum, dan sebagian besar semen portland yang dijual di Amerika Utara memenuhi spesifikasi ini.

Tipe III memiliki kekuatan awal yang relatif tinggi. Komposisi komposisinya yang khas adalah:

57% (C3S), 19% (C2S), 10% (C3A), 7% (C4AF), 3,0% MgO, 3,1% (SO3), 0,9% kehilangan pengapian, dan 1,3% CaO bebas.

Semen ini mirip dengan tipe I, tetapi digiling lebih halus. Beberapa produsen membuat klinker terpisah dengan kandungan C3Sdan/atau C3Ayang lebih tinggi, tetapi hal ini semakin jarang terjadi, dan klinker tujuan umum biasanya digunakan, digiling dengan luas permukaan tertentu yang biasanya 50-80% lebih tinggi. Kadar gipsum juga dapat ditingkatkan sedikit. Hal ini memberikan beton yang menggunakan semen jenis ini kuat tekan tiga hari yang sama dengan kuat tekan tujuh hari tipe I dan II. Kuat tekan tujuh harinya hampir sama dengan kuat tekan 28 hari tipe I dan II. Satu-satunya kekurangannya adalah kekuatan enam bulan tipe III sama atau sedikit lebih rendah dari tipe I dan II. Oleh karena itu, kekuatan jangka panjang dikorbankan. Biasanya digunakan untuk pembuatan beton pracetak, di mana kekuatan satu hari yang tinggi memungkinkan pergantian cetakan yang cepat. Semen ini juga dapat digunakan dalam konstruksi dan perbaikan darurat, serta konstruksi pangkalan mesin dan instalasi gerbang.

Semen portland tipe IV umumnya dikenal dengan panas hidrasinya yang rendah. Komposisi senyawa khasnya adalah:

28% (C3S), 49% (C2S), 4% (C3A), 12% (C4AF), 1,8% MgO, 1,9% (SO3), 0,9% kehilangan pengapian, dan 0,8% CaO bebas.

Persentase (C2S) dan (C4AF) relatif tinggi dan (C3S) dan (C3A) relatif rendah. Batasan untuk jenis ini adalah persentase maksimum (C3A) adalah tujuh, dan persentase maksimum (C3S) adalah tiga puluh lima. Hal ini menyebabkan panas yang dilepaskan oleh reaksi hidrasi berkembang pada laju yang lebih lambat. Akibatnya, kekuatan beton berkembang dengan lambat. Setelah satu atau dua tahun, kekuatannya lebih tinggi dari jenis lainnya setelah proses curing penuh. Semen ini digunakan untuk struktur beton yang sangat besar, seperti bendungan, yang memiliki rasio permukaan dan volume yang rendah. Jenis semen ini umumnya tidak disediakan oleh produsen, tetapi beberapa mungkin mempertimbangkan pesanan khusus dalam jumlah besar. Jenis semen ini sudah tidak diproduksi selama bertahun-tahun, karena semen portland-pozzolan dan tambahan terak tan ur sembur yang digiling menawarkan alternatif yang lebih murah dan lebih dapat diandalkan.

Tipe V digunakan jika ketahanan terhadap sulfat penting. Komposisi senyawa khasnya adalah:

38% (C3S), 43% (C2S), 4% (C3A), 9% (C4AF), 1,9% MgO, 1,8% (SO3), 0,9% kehilangan pengapian, dan 0,8% CaO bebas.

Semen ini memiliki komposisi (C3A) yang sangat rendah yang menyebabkan ketahanan sulfat yang tinggi. Kandungan maksimum (C3A) yang diperbolehkan adalah 5% untuk semen portland tipe V. Batasan lainnya adalah komposisi (C4AF) + 2(C3A) tidak boleh melebihi 20%. Tipe ini digunakan pada beton yang terpapar pada tanah alkali dan sulfat air tanah yang bereaksi dengan (C3A) yang menyebabkan pemuaian yang mengganggu. Tipe ini tidak tersedia di banyak tempat, meskipun penggunaannya umum di Amerika Serikat bagian barat dan Kanada. Seperti halnya tipe IV, semen portland tipe V sebagian besar telah digantikan oleh penggunaan semen biasa dengan tambahan terak tanur sembur butiran tanah atau semen campuran tersier yang mengandung terak dan abu terbang.

Tipe Ia, IIa, dan IIIa memiliki komposisi yang sama dengan tipe I, II, dan III. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa pada Ia, IIa, dan IIIa, zat penahan udara ditumbuk ke dalam campuran. Penahan udara harus memenuhi spesifikasi opsional minimum dan maksimum yang terdapat pada manual ASTM. Jenis-jenis ini hanya tersedia di Amerika Serikat bagian timur dan Kanada, hanya secara terbatas. Tipe ini merupakan pendekatan yang buruk untuk pemasukan udara yang meningkatkan ketahanan terhadap pembekuan pada suhu rendah.

Tipe II (MH) dan II (MH) a memiliki komposisi yang serupa dengan tipe II dan IIa, tetapi dengan panas yang ringan.

Norma EN 197

Norma Eropa EN 197-1 mendefinisikan lima kelas semen umum yang terdiri dari semen portland sebagai konstituen utama. Kelas-kelas ini berbeda dari kelas ASTM.

CSA A3000-08

Standar Kanada menjelaskan enam kelas utama semen, empat di antaranya juga dapat dipasok sebagai campuran yang mengandung batu kapur tanah (di mana akhiran L hadir dalam nama kelas).

Semen portland putih

Semen portland putih atau semen portland biasa putih (WOPC) mirip dengan semen portland biasa berwarna abu-abu dalam segala hal, kecuali tingkat keputihannya yang tinggi. Untuk mendapatkan warna ini diperlukan bahan baku dengan kemurnian tinggi (kandungan Fe2O3 rendah), dan beberapa modifikasi pada metode pembuatannya, antara lain suhu tanur yang lebih tinggi yang diperlukan untuk menyinter klinker tanpa adanya oksida besi yang berfungsi sebagai fluks pada klinker normal. Karena Fe2O3 berkontribusi dalam menurunkan titik leleh klinker (biasanya 1450°C), maka semen putih membutuhkan suhu sintering yang lebih tinggi (sekitar 1600°C). Oleh karena itu, harganya agak lebih mahal daripada produk abu-abu. Persyaratan utamanya adalah memiliki kandungan besi yang rendah yang harus kurang dari 0,5 wt.% yang dinyatakan sebagai Fe2O3 untuk semen putih, dan kurang dari 0,9 wt.% untuk semen putih. Hal ini juga membantu untuk memiliki oksida besi sebagai oksida besi (FeO) yang diperoleh melalui kondisi yang sedikit berkurang di dalam kiln, yaitu beroperasi dengan nol oksigen berlebih di pintu keluar kiln. Hal ini memberikan warna hijau pada klinker dan semen. Oksida logam lainnya seperti Cr2O3 (hijau), MnO (merah muda), TiO2 (putih), dan lain-lain, dalam kadar yang kecil, juga dapat memberikan semburat warna, sehingga untuk proyek tertentu, yang terbaik adalah menggunakan semen dari satu bets.

Masalah keamanan

Kantong semen secara rutin memiliki peringatan kesehatan dan keselamatan yang tercetak di atasnya, karena tidak hanya semen yang sangat basa, tetapi proses pengaturannya juga bersifat eksotermik. Akibatnya, semen basah bersifat sangat kaustik dan dapat dengan mudah menyebabkan luka bakar kulit yang parah jika tidak segera dicuci dengan air. Demikian pula, bubuk semen kering yang bersentuhan dengan selaput lendir dapat menyebabkan iritasi mata atau pernapasan yang parah. Reaksi debu semen dengan kelembapan di sinus dan paru-paru juga dapat menyebabkan luka bakar kimiawi, serta sakit kepala, kelelahan, dan kanker paru-paru.

Produksi semen dengan kadar alkalinitas yang relatif rendah (pH<11) merupakan area yang sedang dalam penyelidikan.

Di Skandinavia, Prancis, dan Inggris, tingkat kromium (VI), yang dianggap beracun dan menyebabkan iritasi kulit, tidak boleh melebihi 2 bagian per juta (ppm).

Di Amerika Serikat, Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja (OSHA) telah menetapkan batas legal(batas paparan yang diizinkan) untuk paparan semen portland di tempat kerja sebesar 50 mppcf (juta partikel per kaki kubik) selama 8 jam kerja per hari. Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) telah menetapkan batas paparan yang direkomendasikan (REL) sebesar 10 mg/m3 paparan total dan 5 mg/m3 paparan pernapasan selama 8 jam kerja. Pada tingkat 5.000 mg/m3, semen portland langsung berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan.

Efek lingkungan

Pembuatan semen portland dapat menyebabkan dampak lingkungan pada semua tahap proses. Ini termasuk emisi polusi udara dalam bentuk debu; gas; kebisingan dan getaran saat mengoperasikan mesin dan selama peledakan di tambang; konsumsi bahan bakar dalam jumlah besar selama pembuatan; pelepasan CO2 dari bahan baku selama proses produksi, dan kerusakan pedesaan akibat penggalian. Peralatan untuk mengurangi emisi debu selama penggalian dan pembuatan semen digunakan secara luas, dan peralatan untuk menjebak dan memisahkan gas buang semakin banyak digunakan. Perlindungan lingkungan juga mencakup pengintegrasian kembali tambang ke dalam pedesaan setelah ditutup dengan mengembalikannya ke alam atau membudidayakannya kembali.

Semen portland bersifat kaustik, sehingga dapat menyebabkan luka bakar kimiawi. Serbuknya dapat menyebabkan iritasi atau, jika terpapar secara parah, kanker paru-paru, dan dapat mengandung sejumlah komponen berbahaya, termasuk silika kristal dan kromium heksavalen. Masalah lingkungan adalah konsumsi energi yang tinggi yang diperlukan untuk menambang, memproduksi, dan mengangkut semen, serta polusi udara terkait, termasuk pelepasan gas rumah kaca karbon dioksida, dioksin, NOx, SO2, dan partikulat. Produksi semen portland menyumbang sekitar 10% dari emisi karbon dioksida dunia. Badan Energi Internasional telah memperkirakan bahwa produksi semen akan meningkat antara 12 dan 23% pada tahun 2050 untuk memenuhi kebutuhan populasi dunia yang terus bertambah. Ada beberapa penelitian yang sedang berlangsung yang menargetkan penggantian semen portland yang sesuai dengan bahan semen tambahan.

Catatan dan Laporan Epidemiologi Paparan Sulfur Dioksida di Pabrik Semen Portland, dari Pusat Pengendalian Penyakit, menyatakan:

Pekerja di fasilitas semen portland, terutama yang membakar bahan bakar yang mengandung sulfur, harus menyadari efek akut dan kronis dari paparan SO2 [sulfur dioksida], dan konsentrasi puncak dan konsentrasi penuh SO2 harus diukur secara berkala..

Sebuah upaya penelitian independen dari AEA Technology untuk mengidentifikasi isu-isu penting bagi industri semen saat ini menyimpulkan bahwa isu-isu lingkungan, kesehatan dan keselamatan yang paling penting yang dihadapi industri semen adalah pelepasan atmosfer (termasuk emisi gas rumah kaca, dioksin, NOx, SO2, dan partikulat), kecelakaan, dan paparan pekerja terhadap debu.

Secara keseluruhan, dengan tenaga nuklir atau tenaga air, dan manufaktur yang efisien, emisi CO2 dapat dikurangi hingga 0,7 kg (1,5 lb) per kg semen, tetapi dapat menjadi dua kali lipat lebih tinggi. Dorongan inovasi untuk masa depan adalah untuk mengurangi sumber 1 dan 2 dengan modifikasi kimiawi semen, dengan penggunaan limbah, dan dengan mengadopsi proses yang lebih efisien. Meskipun manufaktur semen jelas merupakan penghasil emisi CO2 yang sangat besar, beton (yang terdiri dari semen sekitar 15%) cukup baik dibandingkan dengan sistem bangunan modern lainnya dalam hal ini. Bahan-bahan tradisional seperti mortar berbahan dasar kapur serta metode konstruksi berbahan dasar kayu dan tanah menghasilkan emisi CO2 yang jauh lebih sedikit.

Pabrik semen yang digunakan untuk pembuangan atau pengolahan limbah

Karena suhu tinggi di dalam kiln semen, dikombinasikan dengan atmosfer pengoksidasi (kaya oksigen) dan waktu tinggal yang lama, kiln semen digunakan sebagai opsi pemrosesan untuk berbagai jenis aliran limbah; memang, kiln semen secara efisien menghancurkan banyak senyawa organik berbahaya. Aliran limbah juga sering mengandung bahan yang mudah terbakar yang memungkinkan penggantian sebagian bahan bakar fosil yang biasanya digunakan dalam proses tersebut.

Bahan limbah yang digunakan dalam kiln semen sebagai suplemen bahan bakar:

• Ban mobil dan truk - sabuk baja mudah ditoleransi di dalam kiln

• Lumpur cat dari industri mobil

• Limbah pelarut dan pelumas

• Daging dan tepung tulang - limbah rumah jagal karena masalah kontaminasi bovine spongiform encephalopathy  

• Limbah plastik

• Lumpur limbah

• Sekam padi

• Limbah tebu  

• Ikatan kereta api kayu bekas (bantalan rel kereta api)

• Spent cell liner dari industri peleburan aluminium (juga disebut spent pot liner)

Pembuatan semen portland juga memiliki potensi untuk mendapatkan keuntungan dari penggunaan produk sampingan industri dari aliran limbah. Ini termasuk khususnya:

• Terak

• Abu terbang (dari pembangkit listrik)

• Asap silika (dari pabrik baja)

• Gipsum sintetis (dari desulfurisasi)

Disadur dari: en.wikipedia.org

 

Dampak lingkungan dari beton, pembuatannya, dan aplikasinya, sangat kompleks, sebagian disebabkan oleh dampak langsung dari konstruksi dan infrastruktur, serta emisi CO2; antara 4-8% dari total emisi CO2 global berasal dari beton. Komponen utama dari beton adalah semen, yang memiliki dampak lingkungan dan sosialnya sendiri dan berkontribusi besar terhadap beton.

Industri semen adalah salah satu penghasil utama karbon dioksida, salah satu gas rumah kaca. Beton menyebabkan kerusakan pada lapisan bumi yang paling subur, yaitu lapisan tanah lapisan atas. Beton digunakan untuk membuat permukaan keras yang berkontribusi terhadap limpasan permukaan yang dapat menyebabkan erosi tanah, polusi air, dan banjir. Sebaliknya, beton adalah salah satu alat yang paling ampuh untuk pengendalian banjir yang tepat, dengan cara membendung, mengalihkan, dan membelokkan air banjir, aliran lumpur, dan sejenisnya. Beton berwarna terang dapat mengurangi efek pulau panas perkotaan, karena albedo yang lebih tinggi. Namun, vegetasi asli menghasilkan manfaat yang lebih besar. Debu beton yang dilepaskan oleh pembongkaran bangunan dan bencana alam dapat menjadi sumber utama polusi udara yang berbahaya. Kehadiran beberapa zat dalam beton, termasuk bahan tambahan yang berguna dan tidak diinginkan, dapat menyebabkan masalah kesehatan karena toksisitas dan radioaktivitas(biasanya terjadi secara alami). 

Beton basah sangat basa dan harus selalu ditangani dengan peralatan pelindung yang tepat. Daur ulang beton meningkat sebagai tanggapan terhadap peningkatan kesadaran lingkungan, undang-undang, dan pertimbangan ekonomi. Sebaliknya, penggunaan beton mengurangi penggunaan bahan bangunan alternatif seperti kayu, yang merupakan bentuk alami penyerapan karbon.

Debu beton
Pembongkaran bangunan dan bencana alam seperti gempa bumi sering kali melepaskan debu beton dalam jumlah besar ke atmosfer lokal. Debu beton disimpulkan sebagai sumber utama polusi udara yang berbahaya setelah gempa bumi besar Hanshin.

Kontaminasi racun dan radioaktif
Kehadiran beberapa zat dalam beton, termasuk bahan tambahan yang berguna dan tidak diinginkan, dapat menyebabkan masalah kesehatan. Unsur radioaktif alami(K, U, Th, dan Rn) dapat hadir dalam berbagai konsentrasi di dalam beton, tergantung pada sumber bahan baku yang digunakan. Sebagai contoh, beberapa batu secara alami memancarkan Radon, dan Uranium pernah menjadi hal yang umum ditemukan dalam limbah tambang. Zat-zat beracun juga dapat digunakan secara tidak sengaja sebagai hasil kontaminasi dari kecelakaan nuklir. Debu dari puing-puing atau pecahan beton pada saat pembongkaran atau penghancuran dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius, tergantung pada apa yang telah dimasukkan ke dalam beton. Namun, memasukkan bahan berbahaya ke dalam beton tidak selalu berbahaya dan bahkan mungkin bermanfaat. Dalam beberapa kasus, memasukkan senyawa tertentu seperti logam dalam proses hidrasi semen dapat melumpuhkannya dalam keadaan tidak berbahaya dan mencegahnya dilepaskan secara bebas di tempat lain.

Emisi karbon dioksida dan perubahan iklim
Industri semen adalah salah satu dari dua produsen karbon dioksida (CO2) terbesar di dunia, menghasilkan hingga 5% dari emisi gas buatan manusia di seluruh dunia, di mana 50% di antaranya berasal dari proses kimiawi dan 40% dari pembakaran bahan bakar.CO2 yang dihasilkan untuk pembuatan beton struktural (dengan menggunakan ~14% semen) diperkirakan mencapai 410 kg/m3 (~180 kg/ton @ densitas 2,3 g/cm3) (berkurang menjadi 290 kg/m3 dengan penggantian 30% abu terbang pada semen). [Emisi CO2 dari produksi beton berbanding lurus dengan kandungan semen yang digunakan dalam campuran beton; 900 kg CO2 diemisikan untuk pembuatan setiap ton semen, menyumbang 88% dari emisi yang terkait dengan rata-rata campuran beton. Pembuatan semen menyumbang gas rumah kaca baik secara langsung melalui produksi karbondioksida saat kalsium karbonat terurai secara termal, menghasilkan kapur dan karbondioksida,  dan juga melalui penggunaan energi, terutama dari pembakaran bahan bakar fosil.

Salah satu bagian dari siklus hidup beton yang perlu diperhatikan adalah energi yang terkandung dalam beton yang sangat rendah per satuan massa. Hal ini terutama karena bahan yang digunakan dalam konstruksi beton, seperti agregat, pozzolan, dan air, relatif berlimpah dan sering kali dapat diambil dari sumber-sumber lokal. Ini berarti transportasi hanya menyumbang 7% dari energi yang terkandung dalam beton, sementara produksi semen menyumbang 70%. Beton memiliki total energi yang terkandung sebesar 1,69 GJ/tonne, lebih rendah per satuan massa dibandingkan dengan bahan bangunan lainnya selain kayu. Namun, struktur beton seringkali memiliki massa yang besar, sehingga perbandingan ini tidak selalu relevan secara langsung dengan pengambilan keputusan. Selain itu, nilai ini hanya didasarkan pada proporsi campuran hingga 20% fly ash. Diperkirakan bahwa penggantian 1% semen dengan fly ash akan mengurangi konsumsi energi sebesar 0,7%. Dengan beberapa campuran yang diusulkan mengandung sebanyak 80% fly ash, hal ini dapat mewakili penghematan energi yang cukup besar.
Laporan tahun 2022 dari Boston Consulting Group menemukan bahwa investasi dalam bentuk semen yang lebih ramah lingkungan akan menghasilkan pengurangan gas rumah kaca yang lebih besar, per dolarnya, daripada investasi dalam banyak teknologi ramah lingkungan lainnya-meskipun investasi dalam alternatif daging nabati akan menghasilkan pengurangan yang jauh lebih besar daripada ini.

Mitigasi
Perbaikan desain
Ada minat yang semakin besar untuk mengurangi emisi karbon yang terkait dengan beton baik dari sektor akademis maupun industri, terutama dengan adanya kemungkinan penerapan pajak karbon di masa depan. Beberapa pendekatan untuk mengurangi emisi telah disarankan.

Produksi dan penggunaan semen
Salah satu alasan mengapa emisi karbon sangat tinggi adalah karena semen harus dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi agar klinker dapat terbentuk. Penyebab utama dari hal ini adalah alite (Ca3SiO5), mineral dalam beton yang mengeras dalam waktu beberapa jam setelah dituang dan oleh karena itu bertanggung jawab atas sebagian besar kekuatan awalnya. Namun, alite juga harus dipanaskan hingga 1.500 °C dalam proses pembentukan klinker. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa alite dapat digantikan oleh mineral lain, seperti belite (Ca2SiO4). Belite juga merupakan mineral yang sudah digunakan dalam beton. Belite memiliki suhu pemanggangan 1.200°C, yang secara signifikan lebih rendah daripada alite. Selain itu, belite sebenarnya lebih kuat setelah beton mengeras. Namun, belite membutuhkan waktu beberapa hari atau bulan untuk mengeras secara sempurna, sehingga membuat beton menjadi lemah lebih lama. Penelitian saat ini berfokus pada penemuan kemungkinan aditif pengotor, seperti magnesium, yang dapat mempercepat proses pengeringan. Perlu juga dipertimbangkan bahwa belite membutuhkan lebih banyak energi untuk digiling, yang dapat membuat kekuatan penuhnya sama atau bahkan lebih tinggi dari alite..

Pendekatan lain adalah penggantian sebagian klinker konvensional dengan alternatif seperti abu terbang, abu dasar, dan terak, yang semuanya merupakan produk sampingan dari industri lain yang jika tidak, akan berakhir di tempat pembuangan sampah. Fly ash dan bottom ash berasal dari pembangkit listrik tenaga panas bumi, sedangkan slag adalah limbah dari tanur tinggi di industri besi. Bahan-bahan ini perlahan-lahan mulai populer sebagai bahan tambahan, terutama karena berpotensi meningkatkan kekuatan, mengurangi kepadatan, dan memperpanjang daya tahan beton.

Hambatan utama untuk implementasi fly ash dan slag yang lebih luas mungkin sebagian besar disebabkan oleh risiko konstruksi dengan teknologi baru yang belum terpapar pada pengujian lapangan yang panjang. Hingga pajak karbon diterapkan, perusahaan tidak mau mengambil risiko dengan resep campuran beton baru meskipun hal ini dapat mengurangi emisi karbon. Namun, ada beberapa contoh beton "hijau" dan implementasinya. Salah satu contohnya adalah perusahaan beton bernama Ceratech yang telah mulai memproduksi beton dengan 95% fly ash dan 5% aditif cair. Contoh lainnya adalah I-35W Saint Anthony Falls Bridge, yang dibangun dengan campuran beton baru yang mencakup komposisi semen Portland, fly ash, dan terak yang berbeda, bergantung pada bagian jembatan dan persyaratan sifat materialnya. Beberapa perusahaan rintisan sedang mengembangkan dan menguji metode produksi semen alternatif. Sublime dari Somerville, Massachusetts menggunakan proses elektrokimia tanpa tungku, dan Fortera menangkap karbon dioksida dari pabrik konvensional untuk membuat semen jenis baru. Blue Planet dari Los Gatos, California menangkap karbon dioksida yang diemisikan untuk memproduksi beton sintetis. CarbonCure Technologies dari Halifax, Nova Scotia telah memasang sistem mineralisasi karbon di ratusan pabrik beton di seluruh dunia, menyuntikkan dan menyimpan karbon dioksida secara permanen di dalam beton saat sedang dicampur.

Selain itu, produksi beton membutuhkan air dalam jumlah besar, dan produksi global menyumbang hampir sepersepuluh dari penggunaan air industri di seluruh dunia. Jumlah ini mencapai 1,7 persen dari total pengambilan air global. Sebuah studi yang muncul di Nature Sustainability pada tahun 2018 memprediksi bahwa produksi beton di masa depan akan meningkatkan tekanan pada sumber daya air di daerah yang rentan terhadap kondisi kekeringan, menulis, "Pada tahun 2050, 75% dari permintaan air untuk produksi beton kemungkinan akan terjadi di daerah yang diperkirakan akan mengalami tekanan air".

Beton karbon
Karbonatasi, kadang-kadang disebut karbonasi, adalah pembentukan kalsium karbonat (CaCO3) melalui reaksi kimia, yang jika digunakan dalam beton, dapat menyerap karbon dioksida. Kecepatan karbonasi terutama tergantung pada porositas beton dan kadar airnya. Karbonasi pada pori-pori beton hanya terjadi pada kelembaban relatif (RH) 40-90%-ketika RH lebih tinggi dari 90%, karbon dioksida tidak dapat masuk ke dalam pori-pori beton, dan ketika RH lebih rendah dari 40%,CO2 tidak dapat dilarutkan dalam air.

Beton dapat dikarbonasi dengan dua metode utama: karbonasi pelapukan dan karbonasi usia dini. Karbonasi pelapukan terjadi pada beton ketika senyawa kalsium bereaksi dengan karbon dioksida () dari atmosfer dan air () di dalam pori-pori beton. Reaksinya adalah sebagai berikut. Pertama, melalui pelapukan kimiawi,CO2 bereaksi dengan air dalam pori-pori beton membentuk asam karbonat:

Asam karbonat kemudian bereaksi dengan kalsium hidroksida membentuk kalsium karbonat dan air. Setelah kalsium hidroksida (Ca(OH)2) cukup berkarbonasi, komponen utama semen, gel kalsium silikat hidrat (C-S-H), dapat didekarbonasi, yaitu kalsium oksida yang dibebaskan (dapat berkarbonasi).

Karbonasi usia dini adalah ketika CO2 dimasukkan pada tahap awal beton premix segar atau pada saat pengawetan awal, yang dapat terjadi secara alami melalui pemaparan atau dipercepat secara artifisial dengan menambah asupan CO2 secara langsung. Gas karbon dioksida dikonversi menjadi karbonat padat dan dapat disimpan secara permanen di dalam beton. Reaksi CO2 dan kalsium silikat hidrat (C-S-H) dalam semen dijelaskan pada tahun 1974 dalam notasi kimia semen (CCN). 

Sebuah perusahaan Kanada mematenkan dan mengkomersialkan teknologi baru yang menggunakan karbonasi usia dini untuk menyerap CO2. Hal ini dicapai dengan menginjeksikan langsung karbon dioksida cair daur ulang dari penghasil emisi industri pihak ketiga ke dalam tahap pencampuran beton selama proses pembuatan. CO2 kemudian secara kimiawi termineralisasi, menyerap polutan gas rumah kaca dalam infrastruktur beton, bangunan, jalan, dan lain-lain untuk jangka waktu yang lama.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Journal of Cleaner Production, para penulis membuat model yang menunjukkan bahwa CO2 yang diserap meningkatkan kekuatan tekan beton sekaligus mengurangi emisi CO2, sehingga memungkinkan pengurangan pemuatan semen sekaligus memiliki "pengurangan 4,6% dalam jejak karbon".

Metode lain yang diusulkan untuk menangkap emisi adalah dengan menyerap CO2 dalam proses pengawetan melalui penggunaan campuran - khususnya, dikalsium silikat dalam fase 𝛾 - saat beton mengeras. Penggunaan fly ash atau bahan pengganti lain yang sesuai secara teoritis dapat menghasilkan emisi CO2 di bawah 0 kg/m3, dibandingkan dengan emisi beton semen Portland yang mencapai 400 kg/m3. Metode produksi beton ini yang paling efektif adalah dengan menggunakan gas buang pembangkit listrik, di mana sebuah ruang terisolasi dapat mengontrol suhu dan kelembapan..

Pada bulan Agustus 2019, semenCO2 tereduksi diumumkan yang "mengurangi jejak karbon secara keseluruhan pada beton pracetak hingga 70%." Bahan dasar semen ini terutama adalah wollastonite () dan rankinite (), berbeda dengan semen Portland tradisional yang berbahan dasar alite () dan belite (). Proses pembuatan beton dengan emisi rendah yang dipatenkan dimulai dengan pengikatan partikel melalui sintering fase cair, yang juga disebut sebagai densifikasi fase cair hidrotermal reaktif (rHLPD). Larutan air dan CO2 menembus partikel, bereaksi pada kondisi sekitar untuk membentuk ikatan yang menghasilkan kalsium silikat (CSC) yang tidak mengandung kapur dan tidak bersifat hidraulik. Perbedaan antara beton Portland tradisional dan beton kalsium silikat berkarbonasi (CSC-C) ini terletak pada reaksi proses pengawetan akhir antara larutan air-CO2 dan keluarga kalsium-silikat. Menurut sebuah studi tentang salah satu semen dengan emisi rendah, yang disebut Solidia, "Pengawetan CSC-C adalah reaksi yang sedikit eksotermis di mana kalsium silikat berkapur rendah di dalam CSC bereaksi dengan CO2 dengan adanya air untuk menghasilkan kalsit (CaCO3) dan silika (SiO2).

Namun, karena metode karbonasi usia dini telah mendapatkan pengakuan karena kemahiran penyerapan karbon yang substansial, beberapa penulis berpendapat bahwa efek pengawetan karbonasi usia dini mungkin menyerah pada pelapukan karbonasi di kemudian hari. Sebagai contoh, sebuah artikel pada tahun 2020 menulis, "Hasil eksperimen menunjukkan bahwa beton berkarbonasi usia dini dengan rasio w/c yang tinggi (>0.65) lebih mungkin terpengaruh oleh pelapukan karbonasi." Artikel ini memperingatkan bahwa hal ini dapat melemahkan kemampuan kekuatan pada tahap korosi selama masa layan.
Perusahaan Italia, Italcementi, merancang sejenis semen yang diduga dapat mengurangi polusi udara dengan memecah polutan yang bersentuhan dengan beton, melalui penggunaan titanium dioksida yang menyerap sinar ultraviolet. Namun, beberapa ahli lingkungan tetap skeptis dan bertanya-tanya apakah bahan khusus tersebut dapat "memakan" cukup banyak polutan untuk membuatnya layak secara finansial. Gereja Jubilee di Roma dibangun dari beton jenis ini..

Aspek lain yang perlu dipertimbangkan dalam beton karbon adalah kerak permukaan akibat kondisi iklim dingin dan paparan garam yang mencairkan es serta siklus pembekuan-pencairan(pelapukan es). Beton yang diproduksi dengan proses pengawetan karbonasi juga menunjukkan kinerja yang unggul ketika mengalami degradasi fisik, misalnya kerusakan akibat pembekuan dan pencairan, terutama karena efek densifikasi pori-pori yang disebabkan oleh pengendapan produk karbonasi.

Sebagian besar emisiCO2 dari beton berasal dari pembuatan semen. Oleh karena itu, metode untuk mengurangi bahan semen dalam setiap campuran beton adalah satu-satunya metode yang diketahui untuk mengurangi emisi.

Fotokatalisis untuk mengurangi kabut asap
Titanium dioksida (TiO2), bahan semikonduktor yang terbukti menunjukkan perilaku fotokatalitik, telah digunakan untuk menghilangkan nitrogen oksida (dilambangkan NOx) dari atmosfer. Spesies NOx, yaitu oksida nitrat dan nitrogen dioksida, adalah gas atmosfer yang berkontribusi pada hujan asam dan pembentukan kabut asap, yang keduanya merupakan hasil dari polusi perkotaan. Karena pembentukan NOx hanya terjadi pada suhu tinggi, nitrogen oksida biasanya diproduksi sebagai produk sampingan dari pembakaran hidrokarbon. Selain berkontribusi pada peristiwa polusi perkotaan, NOx telah terbukti menyebabkan berbagai macam efek kesehatan dan lingkungan yang merugikan, termasuk memicu gangguan pernapasan, bereaksi dengan bahan kimia atmosfer lainnya untuk membentuk produk berbahaya seperti ozon, nitroarenes, dan radikal nitrat, dan berkontribusi pada efek rumah kaca. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) telah merekomendasikan konsentrasi NOx maksimum 40 μg/ m3. Salah satu cara yang diusulkan untuk mengurangi konsentrasi NOx, terutama di lingkungan perkotaan, adalah dengan menggunakan fotokatalitik TiO2 yang dicampur ke dalam beton untuk mengoksidasi NO dan NO2 membentuk nitrat. Dengan adanya cahaya, TiO2 menghasilkan elektron dan lubang yang memungkinkan NO teroksidasi menjadi NO2 dan NO2 kemudian membentuk HNO3(asam nitrat) melalui serangan radikal hidroksil. 

Sel surya tertanam
Sel surya peka pewarna yang tertanam dalam beton telah diusulkan sebagai metode untuk mengurangi jejak karbon dan energi bangunan. Penggunaan sel surya yang tertanam memungkinkan pembangkitan energi di tempat, yang jika digabungkan dengan baterai, akan memberikan daya yang konstan sepanjang hari. Lapisan atas beton akan menjadi lapisan tipis sel surya yang peka terhadap pewarna. Sel surya peka pewarna sangat menarik karena kemudahan produksi massal, baik melalui roll-printing atau pengecatan, dan efisiensi yang cukup tinggi yaitu 10%. Salah satu contoh komersialisasi konsep ini adalah perusahaan Jerman, Discrete, yang memproduksi produk beton yang disisipi sel surya peka pewarna. Proses mereka menggunakan metode pelapisan semprot untuk mengaplikasikan pewarna organik yang menghasilkan listrik ke beton.

Penyimpanan energi
Penyimpanan energi telah menjadi pertimbangan penting bagi banyak metode pembangkit energi terbarukan, terutama untuk metode yang populer seperti energi surya atau angin, yang keduanya merupakan penghasil energi intermiten yang membutuhkan penyimpanan untuk penggunaan konstan. Saat ini, 96% penyimpanan energi dunia berasal dari hidro yang dipompa, yang menggunakan kelebihan listrik yang dihasilkan untuk memompa air ke bendungan dan kemudian dibiarkan turun dan memutar turbin yang menghasilkan listrik ketika permintaan melebihi pembangkit. Namun, masalah dengan hidro yang dipompa adalah bahwa pengaturannya membutuhkan geografi tertentu yang bisa jadi sulit ditemukan. Konsep serupa yang menggunakan semen sebagai pengganti air telah direalisasikan oleh Energy Vault, sebuah perusahaan rintisan asal Swiss. Mereka menciptakan pengaturan yang menggunakan derek listrik yang dikelilingi oleh tumpukan balok beton seberat 35 ton, yang dapat diproduksi menggunakan produk limbah, untuk menyimpan energi dengan menggunakan pembangkit energi berlebih untuk menggerakkan derek untuk mengangkat dan menumpuk balok beton. Ketika energi dibutuhkan, balok-balok tersebut dibiarkan jatuh dan motor yang diputar akan mengirimkan energi kembali ke jaringan listrik. Pengaturan ini akan memiliki kapasitas penyimpanan sebesar 25-80 MWh.

Perbaikan lainnya
Ada banyak perbaikan lain pada beton yang tidak berhubungan langsung dengan emisi. Baru-baru ini, banyak penelitian yang dilakukan terhadap beton "pintar": beton yang menggunakan sinyal elektrik dan mekanik untuk merespon perubahan kondisi pembebanan. Salah satu jenisnya menggunakan tulangan serat karbon yang memberikan respon elektrik yang dapat digunakan untuk mengukur regangan. Hal ini memungkinkan untuk memantau integritas struktural beton tanpa memasang sensor.

Industri konstruksi dan pemeliharaan jalan mengkonsumsi berton-ton beton padat karbon setiap harinya untuk mengamankan sisi jalan dan infrastruktur perkotaan. Seiring dengan pertumbuhan populasi, infrastruktur ini menjadi semakin rentan terhadap benturan dari kendaraan, menciptakan siklus kerusakan dan limbah yang terus meningkat serta konsumsi beton yang terus meningkat untuk perbaikan (perbaikan jalan sekarang terlihat di sekitar kota kita hampir setiap hari). Sebuah perkembangan besar dalam industri infrastruktur melibatkan penggunaan limbah minyak bumi yang didaur ulang untuk melindungi beton dari kerusakan dan memungkinkan infrastruktur menjadi dinamis, dapat dengan mudah dipelihara dan diperbarui tanpa mengganggu fondasi yang ada. Inovasi sederhana ini mempertahankan fondasi untuk seluruh masa pakai pembangunan.

Bidang penelitian beton lainnya adalah pembuatan beton "tanpa air" tertentu untuk digunakan dalam kolonisasi luar angkasa. Umumnya, beton ini menggunakan belerang sebagai pengikat non-reaktif, yang memungkinkan pembangunan struktur beton di lingkungan tanpa atau sangat sedikit air. Beton ini dalam banyak hal tidak dapat dibedakan dari beton hidraulik normal: beton ini memiliki kepadatan yang sama, dapat digunakan dengan tulangan logam yang ada saat ini, dan kekuatannya benar-benar bertambah lebih cepat daripada beton normal Aplikasi ini belum dieksplorasi di Bumi, tetapi dengan produksi beton yang mewakili dua pertiga dari total penggunaan energi di beberapa negara berkembang, peningkatan apa pun layak dipertimbangkan.

Perubahan penggunaan
Beton adalah salah satu bahan bangunan tertua di dunia. Selama bertahun-tahun, batasan lingkungan yang signifikan telah ditempatkan pada pembuatan dan penggunaan beton karena jejak karbonnya. Produsen menanggapi keterbatasan ini dengan mengubah proses produksi beton, dan mendaur ulang puing-puing beton lama untuk digunakan sebagai agregat dalam campuran beton baru untuk mengurangi emisi ini. Beton telah bertransformasi dari sumber daya alam menjadi proses buatan manusia; bukti penggunaan beton sudah ada sejak lebih dari 8.000 tahun yang lalu. Saat ini, banyak perusahaan konstruksi dan produsen beton telah mengurangi penggunaan semen Portland dalam campuran mereka karena proses produksinya mengeluarkan sejumlah besar gas rumah kaca ke atmosfer.

Alternatif untuk beton
Sebenarnya ada banyak alternatif untuk beton. Salah satunya adalah beton ramah lingkungan yang diproduksi dari bahan limbah daur ulang dari berbagai industri, dan yang lainnya adalah Ashcrete, bahan yang terbuat dari campuran kapur dan air yang berfungsi seperti semen. Terak tungku hitam juga merupakan alternatif yang kuat yang terbuat dari terak besi cair ke dalam air, bersama dengan Micro Silica, Papercrete, semen komposit, dan kaca pasca-konsumen.

Tergantung pada jumlah yang dibutuhkan atau digunakan secara keseluruhan dan jumlah yang dibutuhkan, dalam kombinasi dengan bahan lain, untuk stabilitas struktural per bangunan, banyak bahan lain yang juga memiliki dampak negatif yang besar terhadap lingkungan. Sebagai contoh, meskipun penelitian dan pengembangan untuk mengurangi emisi ini sedang berlangsung, baja menyumbang ~8% dari total emisi gas rumah kaca dunia pada tahun 2021.

Tanah liat
Campuran tanah liat adalah bahan konstruksi alternatif untuk beton yang memiliki jejak lingkungan yang lebih rendah. Pada tahun 2021, prototipe rumah cetak 3D pertama, Tecla, yang dicetak dari tanah dan air yang bersumber secara lokal serta serat dari sekam padi dan bahan pengikat telah selesai dibuat.  Bangunan semacam itu bisa jadi sangat murah, terisolasi dengan baik, stabil dan tahan cuaca, mudah beradaptasi dengan iklim, dapat disesuaikan, dapat diproduksi dengan cepat, hanya membutuhkan sedikit tenaga kerja manual yang mudah dipelajari, membutuhkan lebih sedikit energi, menghasilkan sangat sedikit limbah dan mengurangi emisi karbon dari beton.

Limpasan permukaan
Limpasan permukaan, ketika air mengalir dari permukaan yang kedap air, seperti beton yang tidak berpori, dapat menyebabkan erosi tanah yang parah dan banjir. Limpasan perkotaan cenderung mengambil bensin, oli motor, logam berat, sampah, dan polutan lainnya dari trotoar, jalan raya, dan tempat parkir. Tanpa adanya atenuasi, tutupan kedap air di daerah perkotaan membatasi perembesan air tanah dan menyebabkan lima kali lipat jumlah limpasan yang dihasilkan oleh hutan dengan ukuran yang sama. Laporan tahun 2008 dari Dewan Riset Nasional Amerika Serikat mengidentifikasi limpasan perkotaan sebagai sumber utama masalah kualitas air.

Dalam upaya untuk menangkal efek negatif dari beton kedap air, banyak proyek pengerasan jalan baru telah mulai menggunakan beton kedap air, yang menyediakan tingkat pengelolaan air hujan otomatis. Beton tembus air dibuat dengan peletakan beton yang hati-hati dengan proporsi agregat yang dirancang khusus, yang memungkinkan limpasan permukaan meresap dan kembali ke air tanah. Hal ini mencegah banjir dan berkontribusi pada pengisian air tanah. Jika dirancang dan dilapisi dengan benar, beton tembus air dan area beraspal lainnya juga dapat berfungsi sebagai penyaring air otomatis dengan mencegah zat-zat berbahaya seperti minyak dan bahan kimia lainnya melewatinya. Sayangnya, masih terdapat kekurangan dalam aplikasi beton tembus air dalam skala besar: kekuatannya yang lebih rendah dibandingkan beton konvensional membatasi penggunaannya pada area dengan beban rendah, dan harus diletakkan dengan benar untuk mengurangi kerentanan terhadap kerusakan akibat pembekuan dan penumpukan sedimen.

Panas perkotaan
Baik beton maupun aspal merupakan kontributor utama dari apa yang dikenal sebagai efek pulau panas perkotaan. Menurut Departemen Urusan Ekonomi dan Sosial Perserikatan Bangsa-Bangsa, 55% populasi dunia tinggal di daerah perkotaan dan 68% populasi dunia diproyeksikan menjadi perkotaan pada tahun 2050; selain itu, "dunia diproyeksikan akan menambah 230 miliar m2 (2,5 triliun kaki2) bangunan pada tahun 2060, atau area yang setara dengan seluruh stok bangunan global saat ini. Hal ini setara dengan penambahan seluruh Kota New York ke planet ini setiap 34 hari selama 40 tahun ke depan." Akibatnya, permukaan beraspal menjadi perhatian utama karena konsumsi energi tambahan dan polusi udara yang ditimbulkannya.

Potensi penghematan energi di suatu area juga tinggi. Dengan suhu yang lebih rendah, permintaan akan pendingin ruangan secara teoritis berkurang, sehingga menghemat energi. Namun, penelitian mengenai interaksi antara trotoar reflektif dan bangunan telah menemukan bahwa, kecuali jika bangunan di dekatnya dilengkapi dengan kaca reflektif, radiasi matahari yang dipantulkan oleh trotoar dapat meningkatkan suhu bangunan, sehingga meningkatkan kebutuhan pendingin ruangan.

Selain itu, perpindahan panas dari trotoar, yang mencakup sekitar sepertiga dari kota di Amerika Serikat, juga dapat mempengaruhi suhu dan kualitas udara setempat. Permukaan yang panas menghangatkan udara kota melalui konveksi, sehingga penggunaan material yang menyerap lebih sedikit energi matahari, seperti perkerasan dengan albedo tinggi, dapat mengurangi aliran panas ke dalam lingkungan perkotaan dan memoderasi UHIE. Albedo berkisar antara 0,05 hingga 0,35 untuk permukaan material perkerasan yang saat ini digunakan. Selama masa pakai, material perkerasan yang dimulai dengan albedo yang tinggi cenderung kehilangan reflektansi, sementara material dengan albedo awal yang rendah dapat meningkatkan reflektansi.

Design Trust for Public Space menemukan bahwa dengan sedikit meningkatkan nilai albedo di New York City, efek menguntungkan seperti penghematan energi dapat dicapai, dengan penggantian aspal hitam dengan beton berwarna terang. Namun, pada musim dingin hal ini dapat merugikan karena es akan terbentuk lebih mudah dan bertahan lebih lama pada permukaan berwarna terang karena akan lebih dingin akibat berkurangnya energi yang diserap dari berkurangnya sinar matahari di musim dingin.

Aspek lain yang perlu dipertimbangkan adalah efek kenyamanan termal, serta perlunya lebih banyak strategi mitigasi, yang tidak mengancam kesehatan dan kesejahteraan pejalan kaki terutama selama gelombang panas. Sebuah studi yang muncul di Building and Environment pada tahun 2019 melakukan eksperimen untuk memproyeksikan dampak gelombang panas dan interaksi material albedo tinggi di kota Milan, Italia utara. Dengan menghitung "Indeks Kenyamanan Luar Ruangan Mediterania" (MOCI) dengan adanya gelombang panas, di mana bahan albedo tinggi digunakan di semua permukaan. Penelitian ini mengidentifikasi adanya penurunan iklim mikro di mana terdapat banyak material albedo tinggi. Penggunaan bahan albedo tinggi ditemukan "menyebabkan pembentukan beberapa pantulan antar dan akibatnya peningkatan variabel mikrometeorologi seperti suhu radiasi rata-rata dan suhu udara. Untuk lebih jelasnya, perubahan ini menyebabkan peningkatan MOCI yang pada jam-jam sore hari bahkan dapat mencapai 0,45 unit.".

Konfigurasi perkotaan secara keseluruhan harus tetap menjadi perhatian ketika membuat keputusan karena orang-orang terpapar pada kondisi cuaca dan kenyamanan termal. Penggunaan material albedo tinggi dalam lingkungan perkotaan dapat memberikan efek positif dengan kombinasi yang tepat dari teknologi dan strategi lain seperti: vegetasi, material reflektif, dll. Langkah-langkah mitigasi panas perkotaan dapat meminimalkan dampak terhadap iklim mikro serta habitat manusia dan satwa liar.

Tindakan pencegahan penanganan
Penanganan beton basah harus selalu dilakukan dengan peralatan pelindung yang tepat. Kontak dengan beton basah dapat menyebabkan luka bakar kimiawi pada kulit karena sifat kaustik campuran semen dan air (termasuk air hujan). Memang, pH air semen segar sangat basa karena adanya kalium dan natrium hidroksida bebas dalam larutan (pH ~ 13,5). Mata, tangan, dan kaki harus dilindungi dengan benar untuk menghindari kontak langsung dengan beton basah dan dicuci tanpa penundaan jika perlu.

Daur ulang beton
Daur ulang beton adalah metode yang semakin umum digunakan untuk membuang struktur beton. Puing-puing beton dulunya secara rutin dikirim ke tempat pembuangan akhir untuk dibuang, tetapi daur ulang meningkat karena kesadaran lingkungan yang lebih baik, undang-undang pemerintah, dan manfaat ekonomi.
Beton, yang harus bebas dari sampah, kayu, kertas, dan bahan lainnya, dikumpulkan dari lokasi pembongkaran dan dimasukkan ke dalam mesin penghancur, sering kali bersama dengan aspal, batu bata, dan bebatuan.

Beton bertulang mengandung tulangan dan bala bantuan logam lainnya, yang dikeluarkan dengan magnet dan didaur ulang di tempat lain. Bongkahan agregat yang tersisa disortir berdasarkan ukurannya. Bongkahan yang lebih besar dapat melewati mesin penghancur lagi. Potongan beton yang lebih kecil digunakan sebagai kerikil untuk proyek konstruksi baru. Kerikil dasar agregat diletakkan sebagai lapisan paling bawah di jalan, dengan beton atau aspal baru diletakkan di atasnya. Beton daur ulang yang dihancurkan terkadang dapat digunakan sebagai agregat kering untuk beton baru jika bebas dari kontaminan, meskipun penggunaan beton daur ulang membatasi kekuatan dan tidak diperbolehkan di banyak yurisdiksi. Pada tanggal 3 Maret 1983, sebuah tim peneliti yang didanai pemerintah (VIRL research.codep) memperkirakan bahwa hampir 17% dari TPA di seluruh dunia merupakan produk sampingan dari limbah berbasis beton.

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Pozzolana atau pozzuolana(/ˌpɒts(w)əˈlɑːnə/ POT-s(w)ə-LAH-nə, bahasa Italia: [potts(w)oˈlaːna]), juga dikenal sebagai abu pozzolan(bahasa Latin: pulvis puteolanus), adalah bahan silikat atau silikat-aluminus alami yang bereaksi dengan kalsium hidroksida dengan adanya air pada suhu kamar (lih. reaksi pozzolanik). Dalam reaksi ini terbentuk senyawa kalsium silikat hidrat dan kalsium aluminat hidrat yang tidak larut yang memiliki sifat sementit. Sebutan pozzolana berasal dari salah satu endapan utama abu vulkanik yang digunakan oleh bangsa Romawi di Italia, di Pozzuoli. Definisi modern dari pozzolana mencakup semua material vulkanik( batu apung atau abu vulkanik), yang sebagian besar terdiri dari kaca vulkanik halus, yang digunakan sebagai pozzolan. Perhatikan perbedaannya dengan istilah pozzolan, yang tidak memiliki kaitan dengan asal material tertentu, berbeda dengan pozzolana, yang hanya dapat digunakan untuk pozzolan yang berasal dari gunung berapi, yang terutama terdiri dari kaca vulkanik.

Penggunaan historis
Pozzolana seperti tanah Santorin digunakan di Mediterania Timur sejak 500-400 SM. Meskipun dipelopori oleh bangsa Yunani kuno, bangsa Romawilah yang pada akhirnya sepenuhnya mengembangkan potensi pasta kapur-pozzolan sebagai fase pengikat pada beton Romawi yang digunakan untuk bangunan dan konstruksi bawah air. Vitruvius berbicara tentang empat jenis pozzolana: hitam, putih, abu-abu, dan merah, yang semuanya dapat ditemukan di daerah vulkanik Italia, seperti Napoli. Biasanya, pozzolana dicampur dua banding satu dengan kapur sebelum dicampur dengan air. Pelabuhan Romawi di Cosa dibangun dari beton pozzolana-kapur yang dituangkan di bawah air, tampaknya menggunakan tabung panjang untuk meletakkannya dengan hati-hati tanpa membiarkan air laut bercampur dengannya. Ketiga dermaga tersebut masih terlihat sampai sekarang, dengan bagian bawah air yang secara umum berada dalam kondisi yang sangat baik bahkan setelah lebih dari 2.100 tahun.

Geokimia dan mineralogi
Komponen utama yang aktif secara pozzolanik dari batu apung dan abu vulkanik adalah kaca yang sangat berpori. Sifat abu dan batu apung yang mudah berubah, atau sangat reaktif, membatasi kemunculannya sebagian besar di daerah vulkanik yang baru saja aktif. Sebagian besar pozzolan alami yang digunakan secara tradisional termasuk dalam kelompok ini, yaitu batu apung vulkanik dari Pozzuoli, tanah Santorin, dan bagian yang tidak koheren dari trass Jerman.

Komposisi kimia dari pozzolana bervariasi dan mencerminkan jenis vulkanisme regional. SiO2 menjadi komponen kimia utama, sebagian besar batu apung dan abu yang tidak berubah termasuk dalam kisaran komposisi menengah (52-66 wt% SiO2) hingga asam (>66 wt% SiO2) untuk jenis batuan gelas yang diuraikan oleh IUGS. Piroklastik basa (45-52 wt% SiO2) dan ultrabasa (<45 wt% SiO2) lebih jarang digunakan sebagai pozzolan. Al2O3 hadir dalam jumlah yang cukup besar di sebagian besar pozzolan, Fe2O3 dan MgO hadir dalam proporsi yang kecil saja, seperti halnya jenis batuan yang umum atau lebih asam. Kandungan CaO dan alkali biasanya tidak terlalu banyak tetapi dapat sangat bervariasi dari satu pozzolana ke pozzolana lainnya.

Komposisi mineralogi batuan piroklastik yang tidak berubah terutama ditentukan oleh keberadaan fenokris dan komposisi kimia dari magma induk. Komponen utamanya adalah gelas vulkanik yang biasanya hadir dalam jumlah lebih dari 50 persen. Pozzolan yang mengandung kaca vulkanik yang jauh lebih sedikit, seperti trakhit dari Volvic (Prancis) dengan hanya 25 wt% kurang reaktif. Selain kandungan kaca dan morfologinya yang terkait dengan luas permukaan spesifik, cacat dan tingkat regangan pada kaca juga tampaknya memengaruhi aktivitas pozzolan. Mineral terkait yang umum terdapat sebagai fenokris besar adalah anggota dari seri larutan padat feldspar plagioklas. Pada batuan piroklastik di mana alkali mendominasi Ca, K-feldspar seperti sanidin atau albite Na-feldspar  ditemukan. Leusit hadir dalam Latium pozzolana yang kaya K dan miskin silika. Kuarsa biasanya hadir dalam jumlah kecil dalam pozzolan asam, sementara piroksen dan/atau fenokris olivin sering ditemukan pada bahan yang lebih basa. Xenokris atau fragmen batuan yang tergabung selama peristiwa letusan dan pengendapan yang dahsyat juga ditemukan. Mineral zeolit, opal CT, dan lempung sering kali hadir dalam jumlah kecil sebagai produk perubahan dari gelas vulkanik. Meskipun zeolitisasi atau pembentukan opal CT secara umum bermanfaat untuk aktivitas pozzolan, pembentukan tanah liat memiliki efek buruk pada kinerja campuran kapur-pozzolan atau semen campuran.

Penggunaan modern
Pozzolana berlimpah di lokasi tertentu dan banyak digunakan sebagai tambahan untuk semen Portland di negara-negara seperti Italia, Jerman, Kenya, Uganda, Turki, Cina, dan Yunani. Dibandingkan dengan pozzolan produk sampingan industri, pozzolan dicirikan oleh rentang komposisi yang lebih besar dan variabilitas yang lebih besar dalam sifat fisik. Aplikasi pozzolana dalam semen Portland terutama dikendalikan oleh ketersediaan lokal dari deposit yang sesuai dan persaingan dengan bahan semen tambahan produk sampingan industri yang dapat diakses. Sebagian karena habisnya sumber-sumber yang terakhir dan cadangan pozzolana yang luas yang tersedia, sebagian karena keuntungan teknis yang telah terbukti dari penggunaan pozzolana yang cerdas, penggunaannya diharapkan akan sangat diperluas di masa depan.

Reaksi pozzolan
Reaksi pozzolanik adalah reaksi kimia yang terjadi pada semen portland yang mengandung pozzolan. Reaksi ini merupakan reaksi utama yang terlibat dalam beton Romawi yang ditemukan pada zaman Romawi Kuno. Dasar dari reaksi pozzolanik adalah reaksi asam-basa sederhana antara kalsium hidroksida (sebagai Portlandite) dan asam silikat.

Disadur dari: en.wikipedia.org
 

 

Klinker semen adalah bahan padat yang diproduksi dalam pembuatan semen portland sebagai produk antara. Klinker berbentuk gumpalan atau bintil, biasanya berdiameter 3 milimeter (0,12 inci) hingga 25 milimeter (0,98 inci). Klinker diproduksi dengan cara menyinter (menyatu tanpa mencair sampai titik pencairan) batu kapur dan bahan aluminosilikat seperti tanah liat selama tahap pembakaran semen.

Komposisi dan persiapan
Klinker Portland pada dasarnya terdiri dari empat mineral: dua silikat kalsium, alite (Ca3SiO5) dan belite (Ca2SiO4), bersama dengan trikalsium aluminat (Ca3Al2O6) dan kalsium aluminoferit (Ca2(Al, Fe) 2O5). Fasa mineral utama ini diproduksi dengan memanaskan lempung dan batu kapur bersuhu tinggi.

Bahan baku utama untuk pembuatan klinker biasanya adalah batu kapur yang dicampur dengan bahan kedua yang mengandung lempung sebagai sumber alumino-silikat. Batu kapur yang tidak murni yang mengandung lempung atau silikon dioksida (SiO2) dapat digunakan. Kandungan kalsium karbonat (CaCO3) dari batu kapur ini dapat mencapai 80% berat. Selama proses kalsinasi yang terjadi dalam produksi klinker, batu kapur dipecah menjadi Kapur (kalsium oksida), yang dimasukkan ke dalam produk klinker akhir, dan karbon dioksida yang biasanya dilepaskan ke atmosfer.

Bahan baku kedua (bahan dalam campuran mentah selain batu kapur) bergantung pada kemurnian batu kapur. Beberapa bahan baku kedua yang digunakan adalah: tanah liat, serpih, pasir, bijih besi, bauksit, abu terbang, dan terak.

Klinker semen portland dibuat dengan memanaskan campuran bahan baku yang homogen dalam tanur putar pada suhu tinggi. Produk dari reaksi kimia tersebut menyatu pada suhu sintering, sekitar 1.450°C (2.640°F). Aluminium oksida dan besi oksida hanya hadir sebagai fluks untuk mengurangi suhu sintering dan hanya berkontribusi sedikit terhadap kekuatan semen.
Untuk semen khusus, seperti jenis tahan panas rendah (LH) dan tahan sulfat (SR), perlu dilakukan pembatasan jumlah trikalsium aluminat yang terbentuk.

Klinker dan reaksi hidrasinya dikarakterisasi dan dipelajari secara rinci dengan banyak teknik, termasuk kalorimetri, pengembangan kekuatan, difraksi sinar-X, pemindaian mikroskop elektron, dan mikroskop gaya atom.

Penggunaan
Klinker semen portland (disingkat k dalam norma Eropa) digiling menjadi bubuk halus dan digunakan sebagai pengikat dalam banyak produk semen. Sejumlah kecil gipsum (kurang dari 5 wt.%) harus ditambahkan untuk menghindari pengaturan kilat dari trikalsium aluminat (Ca3Al2O6), fase mineral yang paling reaktif (reaksi hidrasi eksotermik) dalam klinker Portland. Ini juga dapat dikombinasikan dengan bahan aktif lain atau tambahan semen untuk menghasilkan jenis semen lain termasuk, mengikuti standar EN 197-1 Eropa:

• CEM I: klinker Portland murni (Ordinary Portland Cement, OPC)
• CEM II: semen komposit dengan tambahan pengisi batu kapur atau terak tan ur sembur (BFS) secara terbatas
• CEM III: semen tanur tiup BFS-OPC                                      
• CEM IV: semen pozzolan                                      
• CEM V: semen komposit (dengan tambahan BFS, abu terbang, atau asap silika dalam jumlah besar)

Klinker adalah salah satu bahan dari batuan buatan yang meniru batu kapur dan disebut pulhamite sesuai dengan nama penemunya, James Pulham (1820-1898). Bahan lainnya adalah semen Portland dan pasir. Pulhamite bisa sangat meyakinkan dan populer dalam menciptakan taman batu yang tampak alami pada abad kesembilan belas.
Klinker, jika disimpan dalam kondisi kering, dapat disimpan selama beberapa bulan tanpa kehilangan kualitas yang berarti. Karena hal ini, dan karena dapat dengan mudah ditangani oleh peralatan penanganan mineral biasa, klinker diperdagangkan secara internasional dalam jumlah besar. Produsen semen yang membeli klinker biasanya menggilingnya sebagai tambahan untuk klinker mereka sendiri di pabrik semen mereka. Produsen juga mengirimkan klinker ke pabrik penggilingan di daerah-daerah di mana bahan baku pembuatan semen tidak tersedia.

Alat bantu penggilingan klinker
Gipsum ditambahkan ke klinker terutama sebagai aditif yang mencegah pengaturan kilat semen, tetapi juga sangat efektif untuk memfasilitasi penggilingan klinker dengan mencegah aglomerasi dan pelapisan bubuk di permukaan bola dan dinding pabrik.
Senyawa organik juga sering ditambahkan sebagai alat bantu penggilingan untuk menghindari aglomerasi bubuk. Trietanolamina (TEA) biasanya digunakan pada 0,1 wt.% dan terbukti sangat efektif. Aditif lain kadang-kadang digunakan, seperti etilen glikol, asam oleat, dan dodesil-benzena sulfonat.

Hidrasi mineral klinker
Setelah penambahan air, mineral klinker bereaksi membentuk berbagai jenis hidrat dan "mengeras" (mengeras) saat pasta semen terhidrasi menjadi beton. Hidrat kalsium silikat (C-S-H) (hidrat dari mineral alite dan belite ) merupakan komponen "perekat" utama beton. Setelah pengaturan awal, beton terus mengeras dan mengembangkan kekuatan mekanisnya.
28 hari pertama adalah waktu yang paling kritis untuk pengerasan. Beton tidak mengering tetapi dapat dikatakan bahwa beton akan mengeras. Semen adalah pengikat hidrolik yang hidrasinya membutuhkan air. Semen dapat mengeras dengan sempurna di bawah air. Air sangat penting untuk pengerasannya dan kehilangan air harus dihindari pada usia muda untuk menghindari perkembangan retak. Beton muda dilindungi dari pengeringan (penguapan air yang tidak bereaksi). Metode tradisional untuk mencegah pengeringan adalah dengan menutup produk dengan kain goni basah atau menggunakan terpal plastik.
Untuk proyek yang lebih besar, seperti jalan raya, permukaannya disemprot dengan larutan senyawa pengawet yang meninggalkan lapisan kedap air.

Kontribusi terhadap pemanasan global
Pada tahun 2018, produksi semen menyumbang sekitar 8% dari seluruh emisi karbon di seluruh dunia, yang berkontribusi besar terhadap pemanasan global. Sebagian besar emisi tersebut dihasilkan dalam proses pembuatan klinker.

Disadur dari: en.wikipedia.org

 

Industri semen merupakan satu dari sekian banyak industri yang menjadi dasar perkembangan perindustrian dan perekonomian yang ada di Indonesia. Peran semen sangat penting dalam pengembangan pembangunan khususnya infrastruktur. Sejak tahun 1970-an, industri semen menjadi prioritas dalam pembangunan, sehingga posisi Indonesia berubah dari pengimpor semen menjadi pengekspor semen. Namun demikian, meskipun memberikan manfaat yang besar bagi pembengunan dan pertumbuhan ekonomi, industri semen juga menghasilkan emisi yang tinggi, yang perlu dikendalikan.

Sejarah Berdirinya Pabrik Semen di Indonesia
Pabrik semen yang pertama kali didirikan terletak di Sumatera Barat tahun 1912 yaitu Pabrik Semen Indarung dengan produksi sebanyak 50.000 per tahun. Pada masa prakemerdekaan telah dua kali diadakan peningkatan produksi yaitu tahun 1926 dan tahun 1935. Setelah kemerdekaan, pada tahun 1971, pabrik semen tersebut diambil alih oleh BUMN dan berganti dengan nama PT Semen Padang. kapasitas produksi yang dihasilkan pun dinaikkan menjadi 500.00 ton pertahun pada tahun 1975, dan 2,13 juta ton pada tahun 1988.

Pabrik semen kedua adalah Pabrik Semen Gresik yang pada tahun pertama berproduksi yaitu tahun 1957 telah mampu memproduksi sebanyak 250.000 ton. Pabrik yang didirikan atas kerjasama pemerintah Indonesia dan Cekoslowakia tersebut diubah menjadi BUMN penuh dengan status PT Persero, dengan produksi 1,21 ton pada tahun 1988.

Sumber: id.wikipedia.org
 

PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk ("Indocement") adalah salah satu produsen semen terbesar di Indonesia. Saat ini, Indocement dan anak perusahaannya mengoperasikan beberapa unit bisnis yperusang meliputi manufaktur dan penjualan semen (bisnis inti) dan beton siap pakai, agregat serta trass. Indocement memiliki sekitar 6.000 karyawan dan 13 pabrik dengan total produksi tahunan sebesar 24,9 juta ton semen. Sepuluh pabrik berlokasi di Pabrik Citeureup, Bogor, Jawa Barat; dua pabrik di Pabrik Cirebon, Cirebon, Jawa Barat; dan satu pabrik di Pabrik Tarjun, Kotabaru, Kalimantan Selatan.

Perkembangan Indocement tidak lepas dari Salim Group yang mendirikan perusahaan semen pertama bernama PT Distinct Indonesia Cement Enterprise pada tahun 1973, kemudian dibuka pabrik dan kapasitas produksi 500.000 ton per tahun pada tanggal 4 Agustus 1975. . Tak lama kemudian, PT Perkasa Indonesia Cement Enterprise (1976), PT Perkasa Indah Indonesia Cement Putih Enterprise (1978), PT Perkasa Agung Utama Indonesia Cement Enterprise (1979), PT Perkasa Inti Abadi Indonesia Cement Enterprise (1980) dan PT Perkasa. . Perusahaan Semen Abadi Mulia Indonesia (1980) dan PT Tridaya Manunggal Perkasa Cement (1981) yang kemudian dikenal dengan nama Indocement Group. Dalam 10 tahun, Grup Indocement memiliki delapan pabrik semen dengan kapasitas produksi tahunan sebesar $7,7 juta, dan telah menjadi perusahaan semen terbesar di Indonesia, melebihi banyak perusahaan semen milik pemerintah.

Indocement, perusahaan yang terkait erat dengan merger, menerima penyertaan modal sebesar Rp 364 miliar (setara dengan 35% saham) dari pemerintah pada tahun 1985 karena merupakan "sektor penting". Sebanyak $120 juta ditarik dari beberapa bank pemerintah. Sebagai bagian dari penyertaan modal ini, seluruh perusahaan semen milik Salim Group dilebur menjadi PT Indocement Tunggal Prakarsa (dahulu PT Inti Cahaya Manunggal) pada 16 Januari 1985. Dan dengan listing pada 5 Desember 1989, Indocement resmi go public. perusahaan Saham di Bursa Efek Indonesia (dahulu Bursa Efek Jakarta) menawarkan kepemilikan 10% dengan harga penawaran Rp 10.000 per saham. Ekspansi terus dilakukan, dan pada tahun 2000 PT Indocement Tunggal Prakarsa memiliki 12 pabrik, salah satunya eks PT Indo Kodeco Cement yang digabungkan pada tanggal 29 Desember 2000.

Sejak April 2001, HeidelbergCement Group, yang berbasis di Jerman dan salah satu produsen peralatan konstruksi terbesar di dunia, telah mengakuisisi saham mayoritas (61%) di Indocement. Penjualan tersebut dilakukan untuk membantu restrukturisasi utang Indocement saat itu. Grup Salim sendiri (melalui PT Mekar Perkasa) telah menguasai 13% saham Indocement selama bertahun-tahun, sedangkan sisa saham pemerintah yang diperoleh pada tahun 1985 akhirnya dilepas antara tahun 2001 hingga 2003. Per 31 Desember Per 2016, pemegang saham mayoritas Indocement dipegang oleh Birchwood Omnia Ltd. (HeidelbergCement Group) sebesar 51,00% dan Perseroan sebesar 49,00%. Kepemilikan HeidelbergCement berkurang menjadi 51% setelah menawarkan 14% sahamnya kepada publik pada tahun 2009. Pada tanggal 7 November 2023, Indocement mengumumkan perubahan kepemilikan mayoritas di Birchwood Omnia Ltd. Untuk Bahan Heidelberg AG. Saat ini INTP memiliki 13 pabrik dengan total kapasitas produksi semen tahunan sebesar 25,5 juta ton.

Pada tanggal 1 September 2022, Indocement menandatangani perjanjian sewa guna usaha dengan PT Semen Bosowa Maros dan PT Bosowa Corporindo untuk mendukung produksi dan pemasaran semen di wilayah Indonesia bagian timur.

Pada tanggal 17 November 2023, Indocement mengumumkan telah menandatangani perjanjian jual beli saham bersyarat untuk mengakuisisi 100% saham PT Semen Grobogan, sebuah perusahaan semen yang berlokasi di provinsi Jawa Tengah. Pada 30 November 2023, Indocement mengumumkan telah menyelesaikan pembelian Semen Grobogan dengan nilai transaksi Rp 1,49 triliun.

Susunan Komite dan Direksi

PT Indoce Berdasarkan Hasil Rapat Tahunan Tunggal Prakarsa Tbk. Dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 5 Mei 2023 di Ruang Melati Wisma Indocement. Berikut susunan anggota dan direksi PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk.

Dewan Komisaris

• Komisaris Utama: Kevin Gluskie

• Wakil Komisaris Utama/Komisaris Independen: Tedy Djuhar

• Wakil Komisaris Utama/Komisaris Independen: Simon Subrata

• Komisaris Independen: Franciscus Welirang

• Komisaris: Juan Francisco Defalque

• Komisaris: René Samir Aldach

• Komisaris: F.X. Sutijastoto, M.A.

Direksi

• Direktur Utama: Christian Kartawijaya

• Wakil Direktur Utama: Benny S. Santoso

• Direktur: Hasan Imer

• Direktur: Troy Dartojo Soputro

• Direktur: David J. Clarke

• Direktur: Oey Marcos

• Direktur: Holger Mørch

Operasional

Produk

Per 31 Desember 2016, kapasitas produksi semen Indocement sebesar 24,9 juta ton. Selain itu, Indocement memiliki kapasitas produksi tahunan sebesar 5 juta meter kubik campuran beton dengan 38 batching plant dan 632 truk pengaduk, menghasilkan 2,7 juta ton agregat. Indocement memiliki 13 pabrik, 10 di antaranya berlokasi di Citeureup, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Dua di Cirebon, Jawa Barat, dan satu di Tarjun, Provinsi Kota Bharu, Kalimantan Selatan.

Produk utama Indocement adalah semen Portland biasa yang disingkat OPC sejak tahun 2005 dan semen Portland komposit yang disingkat PCC. Indocement juga memproduksi semen jenis lain seperti Portland Tipe II, Tipe V dan Semen Oil Dock. Indocement merupakan satu-satunya produsen semen putih di Indonesia. Pada bulan Oktober 2016, Indocement meluncurkan merek kedua bernama Semen Rajawali, rangkaian produk Portland Pozzolan Cement (PPC), untuk memenuhi permintaan semen berkualitas tinggi dengan harga terjangkau.

Semen yang dijual adalah semen merk Tiga Roda dan Semen Rajawali. Selain produksi semen melalui perdagangan “Semen Tiga Roda”, Indocement juga memiliki banyak produk seperti beton siap pakai dan produk pertambangan. Indocement mempunyai rangkaian produk sebagai berikut:

• Portland Composite Cement (PCC): PCC diproduksi untuk aplikasi umum seperti perumahan, gedung tinggi, jembatan, jalan beton dan beton. dan beton padat. PCC memiliki kekuatan yang sama dengan Semen Portland Tipe I.

• Semen Portland Biasa (OPC): OPC juga dikenal sebagai semen abu-abu dan terdapat lima jenis semen standar. Indocement memproduksi OPC Tipe I, II dan V. OPC Tipe I merupakan beton mutu tinggi yang cocok untuk berbagai aplikasi seperti gedung, gedung tinggi, jembatan dan konstruksi jalan. OPC tipe II dan V lebih protektif terhadap kandungan sulfat dalam air dan tanah.

• Oil Well Cement (OWC): OWC adalah semen khusus untuk pengeboran minyak dan gas, baik onshore maupun offshore. OWC dicampur ke dalam mortar semen dan dimasukkan di antara pipa bor dan simpul lubang bor, sehingga semen dapat mengeras dan mengikat pipa ke cetakan.

• Semen Putih : Semen putih digunakan untuk dekorasi eksterior dan interior bangunan. Saat ini Indocement merupakan satu-satunya produsen beton putih di India, Indocement dapat memenuhi permintaan beton putih di pasar dalam negeri. Mortar Serba Guna TR-10

• - Mortar Serbaguna TR-10 merupakan mortar serba guna yang dirancang untuk aplikasi beton bata merah, beton bata merah, dan perataan lantai.

• TR-15 Thinbed: TR-15 Thinbed adalah mortar yang dirancang untuk batu bata ringan. kontak

• TR-20 Plaster Plus : TR-20 Plaster Plus merupakan mortar plester bata ringan.

• TR-30 White Adhesive : TR-30 White Asian sangat baik untuk aplikasi perekat dan perekat. Komposisi TR30 White Asia terdiri dari semen putih "Tiga Roda", kapur (magnesium karbonat) dan bahan tambahan khusus lainnya. Dengan menggunakan perekat putih TR30, permukaan pelapis menjadi halus, daya rekat tinggi sehingga mengurangi kerusakan dan pengelupasan permukaan, pengoperasian cepat dan mudah, pelapis tipis dan ekonomis, serta dapat digunakan pada lantai beton. . menambahkan putih tempelkan itu kalengan .

• Duracem: Duracem merupakan semen Portland yang menggunakan limbah industri baja sebagai bahan bakunya. Duracem ramah lingkungan dan tahan lama sehingga sangat direkomendasikan untuk pengerjaan dermaga, bendungan, dan proyek beton massal.

• Ready-Mix Concrete: Beton siap pakai adalah proses pencampuran OPC dengan campuran yang tepat (pasir dan batu) dan air, kemudian dikirim ke lokasi pelanggan dengan truk semen dan dituangkan serta diproses. Semen premix merupakan produk yang bernilai tambah tinggi, dengan rendemen yang lebih tinggi dibandingkan produk semen lainnya. Produk ini diproduksi oleh anak perusahaan Indocement.

• Agregat: Pertambangan agregat (andesit) Rumpin dan Purwakarta di Jawa Barat, dengan total cadangan andesit sebesar $130 juta melalui anak perusahaan Indocement, akan memperkuat posisi Indocement sebagai pemasok bahan konstruksi..

Pabrik Semen Indocement

Indocement memiliki tiga kompleks pabrik yang terletak di Pulau Jawa dan Pulau Kalimantan, kompleks pabrik tersebut adalah:

1. Kompleks Pabrik Citeureup

   • Kompleks Pabrik Citeureup terletak di Citeureup, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Kompleks ini merupakan komplek terbesar milik PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk. Dikompleks ini terdapat delapan pabrik yang masih beropersi penuh, yaitu Plant 1, Plant 2, Plant 3, Plant 4, Plant 5, Plant 6, Plant 7, Plant 8, Plant 11 dan Plant 14.

2. Kompleks Pabrik Cirebon

   • Kompleks ini terletak di Palimanan, Kabupaten Cirebon, Jawa Barat. Kompleks ini memiliki dua buah pabrik, yaitu Plant 9 dan Plant 10.

3. Kompleks Pabrik Tarjun

   • Kompleks Pabrik Tarjun terletak di kabupaten Kotabaru, Kalimantan Selatan. Tedapat satu buah pabrik yang beroperasi disini, yaitu Plant 12.

4. Kompleks Pabrik Grobogan

   • Kompleks Pabrik Grobongan terletak di Kecamatan Tanggungharjo, Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah. Pabrik ini memiliki kapasitas produksi sebesar 1,8 juta ton clinker per tahun dan 2,9 juta ton semen.

Distribusi dan Logistik 

Untuk mengatur rantai pasok semen merek "Tiga Roda", Indocement memiliki berbagai komponen dan metode transportasi semen yang baik. Indocement memiliki beberapa terminal semen untuk memudahkan distribusi semen ke pelanggan kami.

Terminal Indocement

Indocement memiliki sepuluh terminal semen yang tersebar di seluruh Indonesia, yaitu:

1. Terminal Tanjung Priok, Jakarta Utara, DKI Jakarta

2. Terminal Tanjung Perak, Surabaya, Jawa Timur

3. Terminal Pontianak, Pontianak, Kalimantan Barat

4. Terminal Lembar, Lombok, Nusa Tenggara Barat

5. Terminal Samarinda, Kalimantan Timur

6. Terminal Cigading, Cilegon, Banten

7. Terminal Sepanjang, Sidoarjo, Jawa Timur

8. Terminal Dawuan, Cikampek, Jawa Barat

9. Terminal Lampung, Bandar Lampung, Lampung

10. Terminal Palembang, Palembang, Sumatera Selatan

11. Terminal Kuala Tanjung, Medan, Sumatera Utara

Selain premis, Indocement mendistribusikan semen melalui transportasi darat dan laut. Pengiriman tersebut terutama untuk mendistribusikan semen dari pabrik Tarjun di Kalimantan Selatan. Indocement terus menambah jumlah kontainer yang keluar dari Tarjun. Untuk memenuhi permintaan dari daerah lain, jumlah peti kemas ditingkatkan dari 1.200 TEU menjadi 2.100 TEU pada akhir tahun 2013. Sistem pemuatan ini tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca, sehingga memungkinkan untuk meningkatkan produksi di pabrik Tarjun.

Indocement juga menggunakan transportasi darat, antara lain truk dan kereta api. Indocement memiliki 6 jalur kereta api untuk transportasi semen. Tiga KA berangkat dari Stasiun Nambo di Desa Bantarjati, Kecamatan Klapanungal, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. Dua rute berangkat dari Stasiun Kalimas di Kota Surabaya, Jawa Timur, sedangkan satu rute lainnya berangkat dari Ketapang, Kabupaten Banyuwangi, Jawa Timur. Total kapasitas muat seri ini adalah 2.400 ton per hari. Tiga kereta berbeda berangkat dari Stasiun Arjawinangun di Cirebon dan menuju Purwokerto di Jawa Tengah, melalui Purwokerto ke Wangon di Banyumas. Total kapasitas muat rangkaian kereta ini adalah 1.900 ton semen per hari.

Sertifikasi PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk.

Perusahaan berupaya meraih berbagai sertifikasi untuk memastikan praktik tata kelola perusahaan yang baik. Perusahaan memperoleh sertifikat berikut:

1. Sertifikasi Sistem Manajamen Mutu ISO 9001:2008 sejak Maret 1995

2. Sertifikasi Sistem Manajemen Lingkungan ISO 14001:2004 sejak Agustus 2002

3. Sertifikasi Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan Kerja OHSAS 18001:2007 Sejak Juni 2004

4. Sertifikasi Sistem Manajemen Kesehatan dan Keselamatan Kerja (SMK3) sejak Juli 2000

5. Sertifikasi Sistem Manajemen Keamanan ISO 28000:2007 Sejak Juli 2015 untuk Pabrik Citeureup

6. Sertifikasi Sistem Manajemen Keamanan ISO 28000:2007 Sejak November 2012 untuk Pabrik Palimanan

7. Sertifikasi Sistem Manajemen Keamanan ISO 28000:2007 Sejak November 2012 untuk Pabrik Tarjun

8. ISO 17025:2005 - General Requirements For The Competence of Testing and Calibration Laboratories sejak Juli 2006 untuk Laboratorium di Kompleks Pabrik Citeureup

9. ISO 17025:2005 - General Requirements For The Competence of Testing and Calibration Laboratories sejak Agustus 2006 untuk Laboratorium di Kompleks Pabrik Palimanan

10. ISO 17025:2005 - General Requirements For The Competence of Testing and Calibration Laboratories sejak Mei 2007 untuk Laboratorium di Kompleks Pabrik Tarjun

Prestasi

PT Indocement Tunggap Prakarsa Tbk. juga memegang beberapa kategori penghargaan MURI (Museum Rekor Indonesia), yaitu:

1. Rekor "Temu Keluarga Toko Bahan Bangunan Terbanyak (Sambil Bermain Angklung Bersama)"

2. “Relief (lukisan 2 dimensi) motif batik dan tenun berbahan dasar semen putih dan bubur kertas terbesar di dunia”

3. “roadshow event terbanyak di 96 perguruan tinggi seluruh Indonesia dalam waktu tiga bulan”

4. “Pengiriman Semen Menggunakan Kereta Api dengan Jarak Terpanjang”

Penghargaan

• Top Brand Award untuk kategori semen dan mortar

• Corporate Image Award untuk kategori semen

• Anugerah Business Review untuk kategori merek top

• Pemecah Rekor Muri dengan Panel Art Stone

Kontroversi

Aksi Petani Kendeng

Indocement, anak perusahaan HeidelbergCement, terlibat dan mempunyai andil besar dalam pembangunan pabrik semen kontroversial di Pulau Jawa, Indonesia. Tujuan menetap di Pegunungan Kendeng mendapat tentangan dari masyarakat yang tinggal di sana. Selain berkontribusi terhadap rusaknya ekosistem yang kompleks, pembangunan pabrik semen dan tambang karst di Pegunungan Kendeng berdampak langsung terhadap penghidupan masyarakat sekitar. Beberapa dari orang-orang ini adalah petani dan petani.

Kekerasan meningkat pada tahun 2014 dan sejak itu lebih dari 20 perempuan setempat, sebagian besar ibu-ibu, tinggal di tenda-tenda protes yang didirikan di lokasi tersebut. Penjaga di pabrik semen membatasi waktu pemeriksaan anggota keluarga menjadi 10 menit. Banyak aktivis yang bergabung dan mendukung "Kendengand Womenquot; Saya tidak bisa menghubungi mereka. Karena itu, perusahaan semen dituding melanggar hak asasi manusia.

Pada bulan Desember 2014, Alderman Pati mengeluarkan izin pembangunan pabrik semen, namun warga yang menolak izin tersebut mengajukan gugatan ke PTUN Semarang. Warga memenangkan persidangan, dan pemerintah serta perusahaan mengajukan permohonan ke PTUN Surabaya, sehingga warga mengajukan gugatan ke Mahkamah Agung dan Mahkamah Agung mengajukan kasasi, dan Agung memutuskan untuk menolak permohonan kasasi warga tersebut, sehingga memungkinkan adanya perusahaan dan pemerintah untuk melanjutkan proses pembangunan pabrik.

Pada tanggal 10 April 2016, hari ke-666 berdirinya lokasi pembangunan pabrik semen, sembilan perempuan asal Kendeng menggelar upacara di depan Istana Kepresidenan Jakarta. Selain mengkritik penciptaan tanaman dan produk organiknya sebagai "kekeliruan 'pembangunan' yang merugikan masyarakat adat dan petani", Kendeng Wahine mengeluarkan pernyataan politik yang mengatakan bahwa "perusahaan Jerman tidak boleh berinvestasi" di HeidelbergCement. “Kerusakan lingkungan dan pelanggaran hak asasi manusia terjadi di setiap negara di dunia.”

Disadur dari: en.wikipedia.org