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