dril-018 suspensi semen

Dril-018-Suspensi Semen 1

SSSuuussspppeeennnsssiii SSSeeemmmeeennn

TUJUAN

Pendahuluan Komposisi Klinker Semen

Tricalcium Silicate Dicalcium Silicate Tricalcium Aluminate Tetracalcium Aluminoferrite

Teknik pembuatan Bubuk Semen

Proses Peleburan Proses Pembakaran Proses Pendinginan Proses Penggilingan

Klasifikasi Semen Proses Hidrasi Semen

Hidrasi Pada Temperatur Rendah Hidrasi Pada Temperatur Tinggi

2 Dril-018-Suspensi Semen

1. Pendahuluan

Slurry atau suspensi semen yang digunakan pada waktu operasi penyemenan sumur pemboran minyak dan gas bumi terdiri atas komponen dasar dan komponen-komponen tambahan. Komponen dasarnya adalah semen Portland, sedangkan komponen tambahannya adalah salah satu atau beberapa macam aditif yang dapat menjadikan semen memiliki performansi yang sesuai dengan kebutuhan.

1.1. Komposisi Klinker Semen

Semen yang biasa digunakan dalam pemboran minyak dan gas bumi di industri perminyakan adalah semen Portland. Semen Portland tersebut mempunyai 4 komponen utama, yaitu :

1.1.1. Tricalcium Silicate

Tricalcium Silicate (3CaO.SiO2) dinotasikan sebagai C3S yang dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2. Komponen ini merupakan yang terbanyak komposisinya dalam semen Portland, sekitar 40 - 45% untuk semen retarder dan sekitar 60 - 65% untuk semen yang strengthnya cepat naik (high-early strength cement). Komponen C3S pad semen memberikan strength yang terbesar.

1.1.2. Dicalium Silicate

Dicalcium Silicate (2CaO.SiO2) dinotasikan sebagai C2S, yang juga dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2. Komponen ini sangat penting dalam memberikan final strength semen. Karena C2S ini menghidratnya lambat maka tidak berpengaruh dalam setting time semen. Kadar C2S dalam semen tidak lebih dari 20%.

1.1.3. Tricalcium Aluminate

Tricalcium Aluminate (3CaO.Al2O3) dinotasikan sebagai C3A, yang terbentuk dari reaksi antara CaO dengan Al2O3. Walaupun kadarnya lebih kecil dari komponen silikat (sekitar 15% untuk highearly strength semen dan sekitar 3% untuk semen yang tahan terhadap sulfat), namun berpengaruh pada rheologi suspensi semen dan pengembangan strength awal semen.

1.1.4. Tetracalcium Aluminoferrite

Tetracalcium Aluminoferrite (4CaO.Al2O3.Fe2O3) dinotasikan sebagai C4AF yang terbentuk dari reaksi CaO, Al2O3 dan Fe2O3. Komponen ini hanya sedikit pengaruhnya pada strength semen. API menjelaskan bahwa kadar C4AF ditambah dengan dua kali kadar C3A tidak boleh lebih dari 24% untuk semen yang tahan terhadap kandungan sulfat yang tinggi. Penambahan oksida besi yang berlebihan akan menaikan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A, dan berfungsi menurunkan panas hasil reaksi/hidrasi C3S dan C2S. Selain empat komponen dasar yang ditemukan dalam klinker ini, dalam proses akhirnya semen Portland ditambah dengan beberapa zat kimia tergantung pada klasifikasi semen itu sendiri. Zat-zat kimia itu adalah gypsum, alkali, sulfat, magnesium, free lime dan campuran lain. Pada konsentrasi normalnya zat-zat ini tidak memberikan efek khusus pada setting semen, tetapi pengaruhnya lebih terasa

1.2. T

p

dpPm

tep

1

pada suspe

ukuraparamporosdari kpartikdiantabutira

Teknik Pem

Semeemilihannya

Materan Material abrik seme

Perbedaanyamenggunaka

Setelaersebut akanenggilingan

.2.1. ProseA. DMateuntucam

laju hidrasnsi semen la

Struktur bn partikel d

meter ini memitas dari klin

klinker mengkel bulat tetaara partikel-an klinker (lih

⇪⇪ G

mbuatan Bu

n Portlanda sangat mem

rial-material Argillaceous

en mempuna hanya terlen dry proces

ah melalui sn melalui pruntuk kemu

es PeleburaDry Process erial-materia

uk dianalisis puran terseb

si, resistansiainnya.

butir klinkerdan proses mpengaruhinker sendiri. gkristal sebaapi dengan upartikel C3S

hat Gambar

Gambar 1. St

ubuk Seme

d terbuat mpengaruhi

mentah ters merupakannyai metodaetak pada pss atau wet

salah satu proses pemb

udian dipak.

an

al mentah sakomposisin

but siap diba

i terhadap

sangat bepemanggan kristalisasi dSecara umu

agai partikel ukuran yang . C4AF mem1).

truktur Serb

en

dari matekomposisi b

rsebut ada n material yaa sendiri uroses pelebprocess.

proses pelebbakaran, pro

ama-sama dnya. Setelahawa ke Kiln.

zat-zat kim

rvariasi, tergngan serta pdari berbagam, C3S (alitebulat. C2S lebih kecil. P

mbentuk fasa

buk Klinker

rial-materialbubuk seme

dua macamang berisi cluntuk menguran materia

buran, mateoses pending

ihancurkan, didapat koCampuran i

mia tertentu

gantung papendinginanai macam see), sebagai k(belite) menPartikel ini ma interstitial

Semen

l mentah n yang dihas

m yaitu matelay atau minghasilkan sal- material

erial-materialginan, dan

lalu ditempomposisi kimini biasanya

u dan sifat-

da bahan bnnya. Paramenyawa akhiromponen utngkristal sebmenempati p

dengan stru

tertentu, ysilkan.

erial Calcareneral clay. Seemen Portlmentah, apa

l mentah seakhirnya pr

atkan di silomia yang seberukuran 1

-sifat

baku, eter-r dan tama bagai posisi uktur

yang

eous etiap land. akah

emen roses

o-silo esuai, 100 -

⇪⇪

⇪⇪

⇪⇪

200 meshskema per

⇪⇪ Gambar

⇪⇪ GambaB. Wet ProProses ini energi yanprocess idihancurkakerikilnya mill’ dan sdi bawa kedan 5

⇪⇪ Gambar

h supaya mralatannya d

r 2. Diagram

ar 3. Prosesocess rumit diban

ng lebih besni lebih man, sementkeluar. Kem

setelah di dae Kiln. Susun

r 4. Diagram

aksimal konapat dilihat

m Alir Prose

s Penghancu

ndingkan desar untuk m

mudah dikotara materiamudian keduapat komposnan dan skem

m Alir Prose

ntak antar ppada gamba

s Pembuata

uran Kolom

ngan dry prmenguapkan

ntrol. Mateal argillaceoua material sisi kimia yanma peralata

es Pembuata

partikel-partar 2 dan 3

an Semen M

m Semen Me

rocess karenair nantiny

erial calcareous dicampmentah digng diinginkannya dapat

an Semen M

tikelnya. Sus

Metoda Keri

etoda Kering

na lebih memya di Kiln. Neous terlebpur air aggiling di ’wean, campurandilihat pada

Metoda Basa

sunan dan

ng

g

mbutuhkan Namun wet

ih dahulu ar kerikil-

et grinding n siap-siap

a gambar 4

ah

1

1

⇪⇪ G

.2.2. Prose

procemelalu

⇪⇪ Gam

.2.3. Prose

terganpendimengpendi

Gambar 5. P

es Pembaka

Setelah mss), campuraui beberapa

100 oC 500 oC 900 oC dehidroksila900-1200 oC1250 - 12801280 oC = fterjadi.

mbar 6. Pros

es Pending

Kualitas ’ntung dari nginan lamakibatkan snginan cep

Proses Peng

aran

elalui salah an masuk keproses temp

= pembeba= dehidroks = kristali

asi dan dekoC = reaksi an0 oC = mfasa liquid t

ses Pembak

inan

’Clinker’, prkecepatan

mbat, kristalistrength sempat akan

ghancuran B

satu proses e ’rotary kilnperatur (liha

asan air bebasilasi mineraisasi mine

omposisi CaCntara CaCO3

ulai terbentuterus membe

aran Bahan

roduk yangn dan meisasi klinkermen akan tdihasilkan

Batuan Sem

peleburan dn’ dan dipant gambar 6)

as l-mineral cla

eral-mineral CO3. atau CaO deuk fasa liquientuk dan k

n Semen Me

g dihasilkantoda proser mempunytinggi dan produk se

men Metoda

di atas (dry pnaskan perlaberikut :

ay clay yan

engan alumid

komponenko

enjadi Klinke

n dari rotaes pendingyai produk

lama. Sedaep-erti gela

Basah

process atauahan-lahan y

ng menga

inosilicates.

omponen se

er Mineral

ary klin saginan. Bila

yang baik angkan bila as yang d

u wet yang

alami

emen

angat laju dan laju

dapat

1.2.4. P

⇪⇪ 1.3. Klasifi

dinotaspada ke

menyulitkantetapi tidak

Proses Pen

Setekemudian aini biasanyapembebasa

Bubusilo-silo ini,

Gambar 7

ikasi Seme

Klasifikasi ssikan dari A sedalaman ya

n penggilinglama.

nggilingan

elah clinker kan mengal ditambahkan CaO dan u

uk semen ybubuk seme

. Proses Pen

n

semen Portlsampai H (lihang akan dis

gan clinker,

didinginkanami proses pan gipsum suntuk mengh

yang dihasilken kemudian

nggilingan,

and dibuat hat Tabel 1, emen, temp

ini dapat m

perlahan-lapenggilingaekitar 3 - 5%hindari flash

kan kemudin dipak.

Penghalusa

oleh API yTabel 2 dan

peratur dan t

engakibatka

ahan dan din (lihat Gam

% yang berg setting.

an dianalisis

an dan Peng

yang dibagin Tabel 3). Kltekanan form

an strength

itempatkan mbar 7) . Sela

una untuk m

s dan ditem

gepakan Se

dalam 8 kasifikasi ini d

masi.

cepat naik

di silosilo, ama proses mengontrol

mpatkan di

emen

kelas yang didasarkan

Tabel

Tabe

l 1. Standar

el 2. Kompo

Semen API

osisi Semen

I

KeSemjenASTKeSemyansulKeSemhigmoKeSemkonjugKeSemkonjugKeSemkonterKeSemmedipini

T

las A men kelas A

nis ini terdapTM C 150 tiplas B men kelas B ng tahan terfate resistanlas C men kelas Cgh early stroderate dan las D men kelas Dndisi sumur ga dalam jenlas E men kelas E ndisi sumur ga dalam jenlas F men kelas Fndisi sumur sedia dalamlas G men kelas erupakan sepakai untuk tersedia dal

Tabel 3.Kom

ini digunakpat dalam tpe 1.

digunakan drhadap kand

nt).

C digunakanrength (strehigh sulfate

D digunakan yang mempis moderate

digunakan yang mempis moderate

F digunakanyang memp jenis high s

G digunakamen dasar. sumur yangam jenis mo

mposisi Klin

kan dari kedaipe biasa (o

dari kedalamdungan sulfa

dari kedalangth-nya ce resistant.

untuk kedalpunyai tekane dan high su

untuk kedalpunyai tekane dan high su

n dari kedalpunyai tekansulfate resista

an dari kedBila ditamb

g dalam danoderate dan

nker Minera

alaman O (pordinary type

man 0 sampaat menenga

aman 0 samepat naik).

laman dari 6nan dan temulfate resista

aman dari 6nan dan temulfate resista

aman 10.00nan dan temant.

dalaman 0 sbahkan dengn range temphigh sulfat r

l Pada Seme

ermukaan) se) saja, dan

ai 6000 ft, daah dan tingg

pai 6000 ft, Semen ini

6000 ft sampmperatur tingant.

6000 ft sampmperatur tingant. Tabel 1 K

00 ft sampamperatur san

sampai kedgan acceleraperatur yangresistant.

en API

sampai 6000 mirip deng

an tersedia dgi (moderate

dan memptersedia da

pai 12000 ft, ggi. Semen i

pai 14000 ft, ggi. Semen iKlasifikasi se

i 16000 ft, ngat tinggi.

dalaman 800ator, semeng cukup bes

0 ft. Semen gan semen

dalam jenis e dan high

punyai sifat alam jenis

dan untuk ni tersedia

dan untuk ni tersedia

emen

dan untuk Semen ini

00 ft, dan n ini dapat sar. Semen


Kelas H Semen Kelas H digunakan dari kedalaman 0 sampai kedalaman 8000 ft, dan merupakan pula semen dasar. Dengan penambahan accelerator dan retarder, semen ini dapat digunakan pada range kedalaman dan temperatur yang besar. Semen ini hanya tersedia dalam jenis moderate sulfate resistant.

1.4. Proses Hidrasi Semen

Hidrasi merupakan suatu reaksi kimia yang terjadi antara zat padat dan zat cair, sehingga larutan yang terjadi akhirnya akan mengeras. Pada suspensi semen yang digunakan dalam operasi perminyakan, hidrasi yang terjadi adalah antara clinker, kalsium sulfat dan air, sehingga suspensi semen tersebut akhirnya mengeras.

Temperatur merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi hidrasi semen Portland. Laju hidrasi, kestabilan dan morfologi hasil hidrasi sangat tergantung pada temperatur. Temperatur tinggi dapat mempercepat laju hidrasi, namun dapat mengganggu kestabilan semen dan merubah morfologi komponen-komponen semen.

Hingga temperatur 140 oF (40oC), produk hidrasi yang terjadi sama dengan produk hidrasi yang terjadi pada temperatur lingkungan. Pada temperatur yang tinggi terjadi perubahan yang nyata pada miksrostruktur dan morfologi gel C-S-H. Diatas temperatur 230oF (110oC), gel C-S-H tidak lagi stabil dan akan mengkristal. Terjadi perubahan struktur kalsium aluminat dari bentuk heksagonal ke kubik dengan cepat, ettringite dapat stabil hingga temperatur 230 oF (110oC) dan diatas temperatur ini terurai menjadi kalsium monosulfoaluminat.

Peristiwa hidrasi pada semen Portland berdasarkan kondisi temperatur lingkungan yang dialaminya dapat dibedakan menjadi hidrasi pada temperatur rendah dan hidrasi pada temperatur tinggi.

1.4.1. Hidrasi Pada Temperatur Rendah

Komponen-komponen pada semen Portland bersifat ’anhydrous’, yaitu bila bertemu air maka komponen- komponen tersebut pecah dan menghidrat seperti suspensi, dan akhirnya mengeras. Penelitian mengenai hidrasi semen sebagian besar mempelajari mengenai kelakuan masing-masing komponen semen dalam lingkungan liquid, dan menghubungkannya dengan kelakuan komponen-komponen secara keseluruhan.

Dari hasil penelitian ini didapati perbedaan di dalam hidrasi kinetik dan bentuk produk hidrasi, yang akan dijelaskan dalam hidrasi fasa silikat dan hidrasi fasa aluminat. Walaupun hidrasi kedua fasa ini berbeda, namun saling mempengaruhi satu dengan lainnya. Sebagai contoh hidrasi C3A dibatasi dengan adanya hidrasi C3S, karena munculnya kalsium hidroksida dapat memperlambat reaksi dari gipsum. Hidrasi sistim semen Portland ini merupakan proses kimia yang kompleks, yang lebih rumit dari hidrasi masing- masing fasa. Namun seringkali hidrasi semen Portland ini mengambil model dari hidrasi fasa silikat, karena terdapat banyak kesamaan antara kedua hidrasi tersebut walaupun harus ditambahkan dengan beberapa parameter. Pada gambar 8 diperlihatkan hidrasi sistem semen Portland.

A. Hidrasi Fasa Silikat Komponen silikat (C3S dan C2S) dalam semen Portland merupakan komponen yang paling banyak jumlahnya, sering lebih dari 80% total material. C3S

merupakaC2S umumHasil reaksdan kalsiuyang terjad

2C

2C

Kalsium stergantungdalam air,umumnya hidrat sempada semeheksagonaProses hiperioda rePeriode in

⇪⇪ Hidrasi ya(lihat gamgel C-S-H,dan pengberpengarberpengargambar 11

123

n unsur utamnya tidak lesi kimia C3Sm hidroksiddi adalah se

C3S + 6H --

C2S + 4H --

ilikat hidratg pada rasio, temperatudisebut den

men . Portlaen yang meal, yang konsidrasi awalnaktivity yangi tidak terlalu

Gambar 8ng besar tebar 9 dan 1 hidrasi C3S

gembangan ruh pada fruh pada fi1), yaitu : . Preinductio. Induction P. Acceleratio

ma dengan ebih dari 20%S dan C2S dda, yang umbagai beriku

---> C3S2H

----> C3S2H

t sebenarnyo C:S dan H:r, adanya a

ngan Gel C-Sand secara kengeras. Sedsentrasinya dnya berlangg lambat yanu mempeng

8. Proses Hidrjadi pada s

10). Karena ’sangat berpawal stren

final strengnal strength

on Period Period on Period

konsentras%. engan air m

mum dikenal ut :

3 + 3CH

H3 + CH

ya tidak selaS. Hal ini te

aditif dan uS-H. Gel C-Skeseluruhan dang kalsiumdalam semegsung singkng disebut ’Iaruhi rheolo

drasi Semensaat laju hid’kelebihan’ lpengaruh pangth semength semen. h semen. P

i mencapai

menghasilkandengan nam

alu berkomrgantung damur reaksi. -H ini terdapdan merup

m hidroksidan antara 15 kat, dan fanduction Pe

ogi suspensi

n Fungsi Wadrasi C3S meaju hidrasi C

ada saat pros. Sedangka

SedangkanPeriode hidr

70% semen

n kalsium silma Portland

mposisi C3S2Hari konsentra

Kalsium silpat sekitar 7pakan bahana dalam ben- 20%.

asa silikat mriod’. semen.

aktu elebihi laju hC3S ini dan ses pengera

an hidrasi Cn hidrasi Crasi C3S ad

ntara kadar

likat hidrat dite. Reaksi

H3, karena asi kalsium ikat hidrat

70 % dalam n pengikat ntuk kristal

mengalami

hidrasi C2S banyaknya san semen C2S hanya C2S hanya da 5 (lihat

4. Dece5. Diffu

⇪⇪

⇪⇪

⇪⇪ Ga

eleration Persion Period

⇪⇪ Gamba

⇪⇪ Gamba

ambar 11. T

iod

ar 9. Proses

ar 10. Proses

Tahapan Pro

s Hidrasi C2

s Hidrasi C3

oses Hidrasi

S

3S

i Semen


1. Preinduction Period Periode ini hanya beberapa menit saja. Reaksi eksotermal yang besar pada periode ini diakibatkan oleh pembasahan bubuk semen dan kecepatan hidrasi awal. Lapisan awal gel C-S-H terbentuk atas permukaan C3S yang anhydrous. Saat komponen C3S kontak dengan air, ion-ion O2

- dan SiO4- berubah menjadi

ion-ion OH- dan H3SiO4-.Reaksi ini berlangsung cepat dan diikuti dengan

terputusnya permukaan berproton, yang sesuai dengan reaksi berikut : 2Ca3SiO5 + 8H2O ---- 6Ca 2+ + 100H- + 2H3SiO4

- Kemudian larutan yang terjadi menjadi supersaturated (lewat jenuh) dan terjadi endapan gel C-S-H. 2Ca 2++2OH-+2H3SiO4- -- Ca2(OH)2H4Si2O7+ H2O Reaksi di atas mengumpamakan bahwa gel C-S-H awal mempunyai rasio C:S sekitar 1. Dan jumlah anion silikat dalam gel C-S-H ini banyak pada waktu hidrasi yang berlangsung singkat. Endapan gel C-S-H terjadi di permukaan C3S, dimana mempunyai konsentrasi ionik yang besar sehingga lapisan tipis terjadi pada permukaan C3S. Kedua reaksi di atas dapat ditulis menjadi : 2Ca3SiO5 + 7H2O --- Ca2(OH)2H4Si2O7 + 4Ca2+ + 8OHSelama periode ini, konsentrasi lewat jenuh kalsium hidroksida belum tercapai. Hal ini dikarenakan konsentrasi kapur bertambah selama berlangsungnya proses hidrasi. 2. Induction Period Pada periode ini, laju pembebasan panas berkurang. Penambahan gel C-S-H lambat, dan konsentrasi Ca2+ dan OH- terus bertambah. Ketika konsentrasi lewat jenuh tercapai, endapan kalsium hidroksida mulai terjadi. Pada temperatur lingkungan, lamanya periode ini berlangsung beberapa jam. 3. Acceleration Period dan Deceleration Period Pada akhir periode induksi, hanya sedikit dari C3S yang menghidrat. Pada acceleration period, padatan Ca(OH)2 mengkristal dan gel C-S-H terjebak kedalam ruangan- ruangan kosong dalam air membentuk jaringan yang menyatu, dan mulai mengembangkan strength. Porositas sistem menurun karena endapan hidrat. Akhirnya perpindahan ion-ion pada jaringan gel C-S-H terhalangi, dan kecepatan hidrasi menurun. Periode ini berlangsung beberapa hari. Acceleration period dan deceleration period biasanya disebut dengan ’Setting Period’, karena cepatnya interval waktu antara kedua periode ini. 4. Diffusion Period Pada periode ini, hidrasi berlangsung dalam kedaan lambat dan porositas sistem berkurang. Jaringan produk hidrat menjadi lebih tebal dan strength bertambah besar. Kristal Portlandite terus berkembang dan memakan butiran C3S yang berakibat hidrasi total tidak pernah tercapai.


B. Hidrasi Fasa Aluminat Fasa aluminat, terutama komponen C3A, sangat reaktif pada hidrasi yang berlangsung singkat. Walaupun kadar aluminat lebih kecil dari pada kadar silikat, namun aluminat ini berpengaruh terhadap rheology suspensi semen dan pengembangan strength awal semen. Hidrasi fasa aluminat yang terjadi pada komponen C3A dan C4AF umumnya sama, perbedaannya pada waktu hidrasi C4AF yang lebih lama dari waktu hidrasi C3A. Seperti pada C3S, maka langkah hidrasi awal C3A adalah reaksi antara permukaan anhydrous yang solid dengan air. Reaksi irreversible menuntun hidroksilasi anion AlO2- dan O2- ke dalam [Al(OH)4]-, yang mengakibatkan terputusnya permukaan berproton. Ca3Al2O6 + 6H2O -- 3Ca2++2[Al(OH)4]-+4OH- Larutan dengan cepat menjadi lewat jenuh, sehingga timbul kalsium aluminat hidrat. 6Ca2++4[Al(OH)4]-+8OH-+15H2O ----- Ca2[Al(OH)5]2.3H2O+2[Ca2Al(OH)7.6H2O] Kedua reaksi di atas digabungkan menjadi : 2C3A + 27 H ---- C2AH8+C4AH19 Kalsium aluminat hidrat pada persamaan ini hampir stabil kondisinya dan terjadi dalam bentuk kristal heksagonal. Kemudian berubah menjadi lebih stabil dalam bentuk kubik (C3AH6), menurut reaksi dibawah ini : C2AH8 + C4AH19 --- 2C3AH6 + 15 H Tidak seperti kalsium silikat hidrat, kalsium aluminat hidrat tidak amorphous dan tidak mempunyai lapisan pelindung. Karenanya pada hidrasi fasa aluminat tidak ada periode induksi dan hidrasinya berlangsung cepat. Hidrasi C3A dikontrol dengan penambahan 3 - 5% gipsum pada clinker sebelum digiling. Karena kontak dengan air, sebagian gipsum pecah. Ion-ion kalsium dan sulfat bereaksi dengan ion aluminat dan ion hidroksil membentuk kalsium Trisulfoaluminat Hidrat yang biasa dikenal sebagai mineral Ettingite, seperti terlihat pada reaksi dibawah ini : 6 Ca 2++2 [Al(OH)4]-+3 SO4

2-+ 4 OH- + 26 H2O ----> Ca6 [Al(OH)6]2 (SO4)3. 26 H2O Ettringite terjadi dalam bentuk kristal jarum yang timbul pada permukaan C3A, yang menghindari hidrasi berikutnya. Jadi periode induksi seolah-olah dibuat. Selama periode ini, gipsum secara perlahan-lahan habis dan ettringite terus timbul. Kemudian hidrasi C3A menjadi lebih cepat, saat gipsum mulai habis. Konsentrasi ion sulfat berkurang dengan tajam. Ettringite menjadi tidak stabil dan berubah menjadi kalsium monosulfoaluminat hidrat. C3A.3CS.32H+2C3A+4H ------> 3C3A.CS.12H Sedang C3A sisa yang tidak menghidrat membentuk kalsium aluminat hidrat. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Lach dan Bures menyatakan bahwa etringite dapat stabil sampai temperatur 110oC (230 oF). Dan menurut Satava dan Veprek, kalsium monosulfoaluminat dapat stabil sampai temperatur 374 oF (190 oC).


1.4.2. Hidrasi Pada Tempertaur Tinggi

Gel C-S-H merupakan produk awal pada temperatur tinggi, dan sebagai material pengikat pada trmperatur yang lebih tinggi, Gel C-S-H mengalami metamorfosis yang selalu menyebabkan turunnya compressive strength dan menaikkan permeabilitas semen.

Kejadian ini umum disebut dengan istilah Strength Retrogression, yang pertama kali dikemukakan oleh SWAYZE pada tahun 1954.

Pada temperatur tinggi, gel C-S-H sering berubah fasa menjadi Alpha Dicalcium Silicate Hydrate (α-C2SH), yang berbentuk kristal dan lebih padat bentuknya dibandingkan Gel C-S-H. Timbulnya α-C2SH ini menyebabkan volume semen menyusut sehingga mengganggu keutuhan semen. Akibatnya mempengaruhi kelakuan compressive strength dan permeabilitas semen di atas temperatur 110oC (230oF). Compresive strength akan hilang dalam waktu 1 bulan dan permeabilitas akan naik.

Masalah strength retrogresion dapat dicegah dengan menambahkan bubuk kapur silika dalam bubuk semen, sebelum dicampur dengan air.

Pada gambar 12 melukiskan kondisi bermacam-macam komponen kalsium silika. Rasio C:S diplot terhadap temperatur. Gel C-S-H mempunyai ratio rata-rata sekitar 1,5. Terjadinya α-C2SH diatas temperatur 230oF dapat dicegah dengan penambahan silika guna mengurangi ratio C:S (Menzel, Kalousek, Carter dan Smith).

Penambahan silika sekitar 35-40% BWOC, sehingga mengurangi rasio C:S menjadi 1.

Pada kondisi diatas 230oF ini, sebuah mineral yang diketahui sebagai Tobermorite (C5S6H5) terbentuk, yang dapat mempertahankan sifat strength tinggi dan permeabilitas rendah. Kenaikan temperatur sampai 150oC (300oF) menyebabkan tobermorite berubah menjadi Xonilite (C6S6H) dan sebagian kecil Gyrolite (CS3H2). Namun kadang-kadang Tobermorite dapat bertahan hingga temperatur 250oC (482oF), karena adanya penggantian aluminium dalam struktur atom semen Portland.

Bertambah baiknya kelakuan ’kestabilan silika’ semen Portland pada temperatur tinggi dapat dilihat pada gambar 13. Pada temperatur 249oC (480oF), Truscottite (C7S12H3) mulai terbentuk.

Dan mendekati temperatur 400oC (750oF), baik Xonotlite dan Truscottite mencapai keadaan yang stabil, dan bila melebihi temperatur stabil ini maka keduanya dapat merusak semen.

Disamping mineral-mineral diatas terbentuk pula mineral lainnya seperti Pectolite (NC4S6H), Scawtite (C7S6CH2), Reyerite (KC14S24H5), Kilchoanite (serupa dengan C3S2H), dan Calciochonorodite (serupa dengan C5S2H). Namun mineral-mineral ini tidak begitu mempengaruhi sifat- sifat semen.

Semen yang mengandung truscottite selalu memberikan sifat permeabilitas yang rendah. Bentuk Pectolite, Sodium kalsium silikat hidrat, dalam pengembangan semen membuat semen lebih tahan terhadap korosi yang disebabkan adanya air asin. Sementara scawtite berpengaruh dalam peningkatan compressive strength semen walaupun hanya sedikit. Umumnya semen yang

mengmemp

⇪⇪ Gam

⇪⇪ Ga

andung kalspunyai comp

mbar 12. Pem

mbar 13.Co

sium silikatpressive stre

mbentukan Rasio C

ompressive

hidrat dengngth yang ti

Mineral FunaO/SiO2 Pa

Strength daWaktu

gan rasio C:inggi dengan

ngsi Tempeada Semen

an Permeab

:S kurang dn permeabil

eratur Untuk

bilitas Seme

ari 1 cendeitas rendah.

k Berbagai

en Fungsi

rung


DAFTAR PUSTAKA

1. Wischers, G., "Zement Taschenbuch", 48. Ausgabe, Verein Deutscher Zementwerke e.V. (VDZ), Bauverlag Gmbh., Duellesdorf, Germany, 1984

2. Nelson E.B., "Well Cementing", Schlumberger Educational Series, Houston- Texas, 1990.

3. Smith D.K., "Worldwide Cementing Practices", First Edition, American Petroleum Institute (API), Johston Printing Company, 1991.

4. nn., "Cementing Tables", Halliburton Servives, 1981. 5. Paxson J., "Casing and cementing", Second Edition, Petroleum Extension Service,

Texas, 1982. 6. Smith D.K., "Cementing", SPE of AIME, New York, 1976. 7. nn., "Cementing Technology", Dowel Schlumberger, London, 1984.


DAFTAR PARAMETER DAN SATUAN

Tidak Ada

dril-018 suspensi semen

Documents