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