0
BUKU AJAR Mata Kuliah : Rekayasa Jalan 2 (Perkerasan Jalan) SKS :1 Semester :4 Program Studi : Diploma III Jurusan Teknik Sipil
Oleh: Ir. Didik Purwadi, MT
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2008
1
A. TINJAUAN MATA KULIAH 1. Deskripsi Singkat Rekayasa Jalan 2 (Perkerasan) merupakan mata kuliah yang mempelajari tentang tata cara perencanaan dan pelaksanaan pembuatan lapis perkerasan untuk jalan raya, pemilihan dan pengujian material yang digunakan serta penggunaan peralatan untuk pembangunannya. 2. Relevansi (Mata Kuliah) Setelah mempelajari Rekayasa Jalan 2, maka mahasiswa mampu merencanakan, melaksanakan dan mengawasi pembuatan konstruksi perkerasan jalan terutama perkerasan lentur (flexible pavement). 3.1 Standar Kompetensi Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, maka mahasiswa dapat melaksanakan pekerjaan pembuatan perkerasan jalan lentur. Ia juga mampu memilih tanah, agregat dan bitumen sebagai bahan pembuat jalan dan mampu membuat campuran agregat bitumen sebagai bahan lapis perkerasan jalan. 3.2 Kompetensi Dasar Bila diberikan perkuliahan Rekayasa Jalan 2, maka mahasiswa Semester IV, Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dapat: a. Menjelaskan dan menggambarkan model perkerasan lentur b. Menggambarkan dan menerangkan lapis perkerasan lentur dan macam material yang digunakan c. Menerangkan cara mengklasifikasikan tanah dengan cara AASHTO maupun USCS d. Menerangkan tata cara pemadatan material e. Memilih agregat dan bahan bitumen untuk konstruksi perkerasan jalan f. Memilih campuran agregat-bitumen untuk bahan perkerasan jalan
2
3.3 Indikator Setelah
menyelesaikan
perkuliahan
Rekayasa
Jalan
2,
maka
mahasiswa mampu: 1. Menjelaskan sejarah konstruksi jalan dan menjelaskan macam-macam lapisan jalan, fungsinya maupun material pembentuknya. 2. Menunjukkan cara melakukan klasifikasi tanah dasar dengan metoda AASHTO. 3. Menunjukkan cara melakukan klasifikasi tanah dasar dengan metoda USCS. 4.
Menerangkan konsep
dasar
pekerjaan
pemadatan tanah baik
dilaboratorium maupun dilapangan. 5. Memberikan definisi agregat dan menerangkan cara-cara menguji agregat. 6. Memberikan definisi mengenai bahan bitumen, menjelaskan berbagai macam bahan bitumen dan menerangkan cara-cara menguji bahan bitumen. 7. Menjelaskan berbagai macam bentuk campuran agregat-bitumen dan cara menguji campuran bahan agregat-bitumen. 4. Susunan Buku Ajar 1. Mengenal Lapis Perkerasan Jalan. 2. Klasifikasi Tanah Dasar (Subgrade) Dengan Cara AASHTO. 3. Klasifikasi Tanah Dasar (Subgrade) Dengan Cara USCS. 4. Pemadatan (Compaction). 5. Agregat 6. Bitumen 7. Campuran Agregat-Bitumen 5. Petunjuk Bagi Mahasiswa Dalam Mempelajari Bahan Ajar 1. Baca dulu di rumah sebelum perkuliahan 2. Baca sewaktu perkuliahan berlangsung 3. Tanyakan bagian yang tidak jelas waktu dibahas diperkuliahan
3
4. Baca sekali lagi sewaktu dirumah setelah perkuliahan 5. Kerjakan soal-soal yang ada dibuku ajar 6. Kerjakan tugas yang diberikan dosen, 1 tugas untuk 2 orang.
4
POKOK BAHASAN I MENGENAL LAPIS PERKERASAN JALAN 1.1 Pendahuluan Mahasiswa perlu mengenal model perkerasan yang lazim digunakan di Indonesia. Demikian juga jenis lapisan-lapisan yang digunakan untuk membentuk konstruksi perkerasan dan sifat material pembentuknya perlu diketahui. Sebagai penguatan mahasiswa diberi sejarah dibangunnya jalan raya. 1.1.1 Deskripsi Singkat Mengenal lapis perkerasan jalan ini berisi tentang: 1. Sejarah konstruksi jalan raya 2. Gambar model perkerasan Telford dan Makadam 3. Macam lapisan-lapisan yang ada pada perkerasan lentur (flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid pavement) 4. Deskripsi kegunaan lapisan-lapisan yang ada pada perkerasan lentur dan perkerasan kaku 5. Jenis material yang dipakai pada lapisan-lapisan perkerasan lentur, perkerasan kaku dan syarat-syarat teknis yang harus dipenuhi 1.1.2 Relevansi Mengenal
Lapis
Perkerasan Jalan
ini meletakkan
dasar-dasar
pengertian tentang lapisan jalan dan model perkerasan pada mahasiswa. Pengertian ini selanjutnya menjadi dasar untuk pokok bahasan selanjutnya. Secara rinci jenis material perkerasan, cara pembentukannya dan pengujiannya akan dibahas dalam bab-bab berikutnya. 1.1.3.1 Standar Kompetensi Setelah selesai mempelajari Pokok Bahasan I, mahasiswa akan mengerti pentingnya konstruksi jalan sebagai prasarana transportasi, yaitu
5
untuk distribusi bahan baku ke pabrik dan barang jadi dari pabrik ke pasar (fungsi ekonomi) juga fungsi jalan sebagai pemelihara keamanan regional dan sebagai prasarana menuju tempat wisata. Untuk mengembangkan daerah baru, jalan juga berfungsi sebagai prasarana untuk meningkatkan aksesibilitas dan mobilitas daerah tersebut. 1.1.3.2 Kompetensi Dasar Bila diberikan gambar model perkerasan jalan dan penjelasan macam perkerasan beserta lapisan-lapisan dan material pembentuknya, maka mahasiswa Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dapat mengambarkan model perkerasan jalan dan menyebutkan macam perkerasan jalan serta material pembentuknya dengan 100% benar. 1.2 Penyajian
1.2.1 Sejarah Konstruksi Jalan Pada jaman purbakala, manusia tinggal di goa-goa. Untuk mencapai sumber air dan tempat makanannya manusia membuat jalan setapak. Demikian juga untuk menghindari rintangan alam yang tidak begitu besar (sungai dan lembah yang kecil) manusia menebang pohon dan merentangkannya sehingga berfungsi menjadi jembatan. Lebih dari 2000 tahun yang lalu, kerajaan Romawi membuat jalan keseluruh pelosok Eropa. Di Inggris saja mereka membuat jalan yang panjangnya 3000 mil (1mil = ± 1.6 km). Jalan ini fungsinya hanya untuk militer saja. Konstruksinya dari batu-batu setempat yang ditata selebar jalan yang diinginkan. Seiring bertambah majunya cara bercocok tanam, maka panen yang dihasilkanpun berlimpah maka fungsi jalan berubah menjadi prasarana transportasi hasil pertanian dan para petani dapat saling barter hasil panenannya. Untuk saat ini jalan juga berfungsi sebagai prasarana transportasi bahan baku ke pabrik dan dari pabrik ke pasar.
6
Thomas Telford (1757–1796) seorang yang berkebangsaan Skotlandia, memperkenalkan suatu konstruksi perkerasan jalan. Konstruksi tersebut terdiri dari batu kali ukuran 15/20 cm sampai 25/30 cm yang disusun tegak diatas pasir urug yang dipadatkan dan diatasnya diletakkan batu-batu kecil ukuran 5/7 cm untuk mengunci batu kali tersebut agar tidak goyang. Diatas batu-batu kecil tersebut diletakkan campuran pasir aspal (sand sheet) sebagai lapis aus yang tebalnya bervariasi antara 3–10 cm. Gambar 1.1 (a) menunjukkan model perkerasan Telford. Di Indonesia perkerasan tipe ini banyak dibangun semasa kolonial Belanda dulu (waktu Gubernur Jenderal Daendels) dan dikenal cara pembangunannya dengan sistim kerja paksa Rodi yang mana menghasilkan jalan dari Anyer sampai Panarukan yang panjangnya mencapai ± 1000 km. John Loudon McAdam (nama ini di Indonesia menjadi Makadam), seorang insinyur konstruksi perkerasan jalan dari Skotlandia, membuat suatu konstruksi jalan dari agregat batu pecah (crushed aggregate). Makadam menyadari bahwa untuk mengoptimalkan kekuatan lapis agregat batu pecah maka diperlukan penggunaan batu pecah yang terdiri dari berbagai macam ukuran (mixed size), hal ini dinamakan agregat bergradasi (graded aggregate). Beberapa jalan di Inggris yang dibangun dengan sistim ini dan dilapisi dengan bahan tar (Indonesianya tir, yaitu semacam aspal cair hasil destilasi arang/arang batu). Tercatat awal konstruksi model Makadam adalah jalan di Gloucestershire yang dibuat pada tahun 1832 dan di Nottinghamshire pada tahun 1884. Makadam menyatakan, secara teknis ruang diantara agregat-agregat yang besar akan diisi oleh agregat-agregat yang lebih kecil yang mana akan menciptakan suatu kondisi yang disebut saling mengunci (interlocking), akhirnya akan menjadikan kondisi lapisan menjadi sangat stabil. Cara Makadam ini merupakan pondasi bagi industri campuran aspal (hotmix) dikemudian hari, dimana mulai pertengahan abad 20 hingga saat ini industri hotmix berkembang pesat. Gambar 1.1 (b) model lapis perkerasan Makadam.
7
Lapis Aus Pasir campur aspal Batu Kali 5/7 cm
Batu Kali 20/30 cm
Pasir tebal 10-20 cm
(a)
Graded Aggregate Mixed With Tar
(b) Gambar 1.2 Model perkerasan (a) Telford, (b) Makadam Perkerasan Lentur Dan Perkerasan Kaku Pada saat ini ada 2 model perkerasan yang digunakan untuk konstruksi jalan, yaitu model perkerasan lentur (flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid pavement). Perkerasan lentur mengadopsi model Makadam dengan bahan penutup (surfacing) dari campuran aspal agregat. Pada model perkerasan kaku digunakan pelat beton diatas lapisan agregat, diatas pelat beton tersebut dapat dilapisi aspal agregat/aspal pasir yang tipis atau tidak ada lapisan sama sekali. Pemilihan penggunaan kedua macam perkerasan tersebut, memerlukan pengkajian yang sangat mendalam pada bidang: pembiayaan, umur perkerasan, pemeliharaan dan ketersediaan material di sekitar lokasi pembangunannya.
8
Untuk perkerasan lentur maka bagian-bagiannya adalah: tanah dasar (subgrade), lapisan pondasi bawah (sub-base), lapis pondasi (base) dan lapisan penutup (surface). Dari atas sampai bawah maka tebal lapisan menjadi semakin besar, hal ini seiring dengan harga materialnya yang semakin kebawah semakin murah. Tiap lapisan dari perkerasan lentur dapat terdiri dari bermacam-macam lapisan. Pada lapisan surface misalnya, biasanya terdiri dari lapisan aus (wearing course), lapis antara (binder course) dan lapis pondasi (asphalt treated base). Pada lapis pondasi (base) maka bila ia diperkuat/dicampur dengan asphalt menjadi asphalt treated base (atb), bila ia diperkuat dengan semen menjadi cement treated base (ctb). Gambar 1.3 (a) merupakan bagian-bagian dari perkerasan lentur. Bagian-bagian perkerasan kaku terdiri dari: tanah dasar (subgrade), lapisan
pondasi
bawah
(sub-base),
lapisan
beton
B-0
(blinding
concrete/beton lantai kerja), lapisan pelat beton (concrete slab) dan lapisan aspal agregat/aspal pasir yang bisa ada bisa tidak. Pada pelaksanaan pekerjaan, antara lapisan B-0 dan lapisan pelat beton diberi lembaran plastik pemisah, yang tujuannya agar lapisan pelat beton dapat bergeser sempurna diatas lapisan B-0 bila diatasnya ada beban. Untuk lapisan pelat beton
bisa
menggunakan
tulangan
bisa
tidak,
tergantung
dari
perencanaannya, karena fungsi tulangan dapat diganti dengan bertambah tebalnya pelat beton. Fungsi lantai kerja B-0 disini sebagai lapis perata, agar membantu kerataan lapis diatasnya dan sebagai tempat perletakan lapis diatasnya. Gambar 1.3 (b) merupakan bagian-bagian dari perkerasan kaku.
9
Surfacing (lapisan penutup) Base (lapisan pondasi)
Bituminous Bituminous Surfacing Surfacing Concrete Slab (dengan penulangan/tidak) Lapisan Beton B-0
Sub-base (lapisan pondasi bawah)
Subgrade (lapisan tanah dasar)
Sub-base (lapisan pondasi bawah)
Subgrade (lapisan tanah dasar)
(a)
(b)
Gambar 1.3 Bagian-bagian perkerasan (a) lentur, (b) kaku
Fungsi Dari Lapisan Dan Material Pembentuknya Fungsi dari lapisan-lapisan pada perkerasan lentur adalah sebagai berikut: 1. Subgrade menyediakan tanah dasar yang kuat bagi bangunan konstruksi perkerasan, dengan dikontrol oleh pemadatan (compaction). Subgrade sangat berpengaruh dalam perencanaan struktur diatasnya dan mempengaruhi umur konstruksi perkerasan. Subgrade dibentuk dengan 2 cara yang berbeda yaitu berupa timbunan (filling) atau dalam pemotongan tanah (cutting). Material pembentuk subgrade adalah tanah dan setelah dipadatkan harus mempunyai CBR ≥ 6% dan nilai PI ≤ 10%. (CBR = California Bearing Ratio dan PI = Plasticity Index). 2. Sub-base merupakan bagian dari konstruksi perkerasan yang berfungsi untuk mendukung dan menyebarkan beban roda. Sub-base juga dipergunakan untuk mencapai efisiensi dalam penggunaan material karena
10
harga materialnya murah sehingga lapisan-lapisan lain dapat dikurangi tebalnya (untuk penghematan konstruksi). Sub-base juga sebagai lapis pertama dalam pembangunan jalan, berfungsi agar pelaksanaan pekerjaan berikutnya dapat berjalan lancar. Material pembentuk sub-base biasanya tanah (selected embankment) yang mempunyai CBR ≥ 20% dan PI ≤ 10%. Material lain sirtu maupun batu pecah. 3. Base berfungsi sebagai bagian perkerasan yang menahan beban roda dan sebagai perletakan terhadap lapis permukaan. Material pembentuk lapisan base adalah dari agregat batu pecah dengan CBR ≥ 50% dan PI ≤ 4%. 4. Surface berfungsi sebagai bagian perkerasan yang menahan langsung beban roda, juga berfungsi sebagai lapis kedap air untuk melindungi badan jalan dari kerusakan akibat cuaca. Fungsi lain adalah menyediakan permukaan yang halus (riding comfort) dan tahanan terhadap selip (skid resistance). Bahan pembentuk lapisan surface adalah campuran agregat aspal (aspal beton) yang mempunyai nilai MS ≥ 744 kg. (MS = Marshall Stability). Fungsi dari lapisan-lapisan pada perkerasan kaku: 1. Subgrade fungsinya sama seperti lapisan perkerasan lentur. 2. Sub-base fungsinya juga sama seperti pada perkerasan lentur hanya material pembentuknya biasanya agregat atau sirtu. Karena material tersebut dapat mengalirkan air. 3. Beton B-0 berfungsi sebagai lapis perata guna perletakan lapis diatasnya. Saat ini pada pelaksanaan pekerjaan beton B-0 sudah diganti dengan beton K-125, hanya sebutannya masih menggunakan nama beton B-0. 4. Concrete slab mempunyai fungsi utama sebagai penahan dan penyebar beban roda kendaraan. Material utama concrete slab adalah beton dengan FS minimal 45 kg/cm2 pada umur 28 hari atau diatas K-375. (FS = flexural strength, tegangan lentur). 5. Bituminous Surfacing dapat berupa aspal beton atau sand sheet, keberadaannya kadang ada kadang tidak. Bila ada maka kegunaannya
11
sebagai riding comfort yaitu suara ban terdengar dari dalam kendaraan lebih pelan (terredam) dari pada tanpa lapisan ini. 1.2.2 Latihan 1. Gambarkan struktur perkerasan model Telford? 2. Gambarkan struktur perkerasan model Makadam? 3. Gambarkan dan sebutkan bagian-bagian dari lapisan perkerasan lentur? 4. Gambarkan dan sebutkan bagian-bagian dari lapisan perkerasan kaku? 5. Apa alasan Makadam menggunakan agregat bergradasi dalam konstruksi perkerasannya? 6. Apa fungsi lapisan subgrade dan sebutkan material pembentuknya? 7. Apa fungsi lapisan sub-base dan sebutkan material pembentuknya? 8. Apa fungsi lapisan base dan sebutkan material pembentuknya? 9. Apa fungsi lapisan surface dan sebutkan material pembentuknya? 1.3 Penutup
1.3.1 Tes Formatif a. Gambarkan model perkerasan Telford? b. Gambarkan model perkerasan Makadam? c. Gambar dan sebutkan bagian-bagian perkerasan lentur? d. Gambar dan sebutkan bagian-bagian perkerasan kaku? e. Jelaskan material yang digunakan pada masing-masing lapisan perkerasan lentur? f. Jelaskan material yang digunakan pada masing-masing lapisan perkerasan kaku? g. Jelaskan syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh masing-masing material untuk lapisan perkerasan lentur? h. Jelaskan syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh masing-masing material untuk lapisan perkerasan kaku? 1.3.2 Umpan Balik
12
Agar anda dapat menilai sendiri hasil tes formatif diatas, maka setiap butir pertanyaan anda beri skor 12.5. Sehingga jika jawaban anda betul semua, skor total yang didapatkan 100. Untuk skor 100 nilai A, bila salah 1 atau 2 mendapat nilai B dan bila salah 3 nilai yang didapat C. Tes formatif diatas harus dikerjakan dalam waktu 30 menit. 1.3.3 Tindak Lanjut Apabila hasil tes formatif masih didapatkan kesalahan 4 butir atau lebih, maka mahasiswa diharuskan membaca ulang Bab I keseluruhan sekali lagi dan menjawab ulang pertanyaan yang ada pada tes formatif. 1.3.4 Rangkuman Model konstruksi perkerasan ada 2 yaitu Telford dan Makadam. Jenis lapis perkerasan ada 2 yaitu lapis perkerasan lentur dan lapis perkerasan kaku. Lapis perkerasan lentur mempunyai lapisan-lapisan: subgrade, subbase, base dan surface. Lapis perkerasan kaku mempunyai lapisanlapisan: subgrade, subbase, lapis beton B-0, concrete slab dan bituminous surfacing (boleh ada,boleh tidak). Masing-masing lapisan mempunyai fungsi sendiri-sendiri dan jenis material yang berbeda. 1.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif Untuk pertanyaan: a. lihat Gambar 1.2 (a). b. lihat Gambar 1.2 (b). c. lihat Gambar 1.3 (a). d. lihat Gambar 1.3 (b). e. subgrade dari tanah yg dipadatkan, subbase dari tanah/sirtu/agregat, base dari agregat batu pecah dan surface dari campuran agregat aspal. f. subgrade dari tanah, subbase dari agregat, lapisan beton B-0, lapisan concrete slab, bituminous surfacing. g. subgrade CBR ≥ 6% PI ≤ 10%, subbase CBR ≥ 20% PI ≤ 10%, base CBR ≥ 50% PI ≤ 4%, surface MS ≥ 744 kg.
13
h. concrete slab FS-45.
DAFTAR PUSTAKA BROWN STEPHEN., (1990), The Shell Bitumen Handbook, Shell Bitumen Publication, Chertsey, Surrey, UK. CRONEY, D., AND CRONEY, P., (1992), The Design And Performance Of Road Pavements, 2nd edition, McGraw-Hill Book Company, London, UK. HUNTER, R. N., (1994), Bituminous Mixtures In Road Construction, 1st edition, Thomas Telford Services Ltd., London, UK. SUKIRMAN SILVIA., (1992), Perkerasan Lentur Jalan Raya, Penerbit Nova, Bandung. YODER, E.J., AND WITCZAK, M.W., (1975), Priciples Of Pavement Design, 2nd edition, John Wiley & Sons, New York, USA. SENARAI Aggregate
Flexural strength
Base
Hotmix
Bituminous surfacing
Interlocking
California bearing ratio
Makadam
Concrete slab
Marshall stability
Crushed aggregate
McAdam, John Loudon
Cutting
Mixed size
Daendels
Plasticity Index
Filling
Riding comfort
Flexible pavement
Rodi
14
Skid resistance Subbase Subgrade Surfacing Tar Telford, Thomas
