BAB 3 METOTOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu metode yang dilakukan dengan mengadakan kegiatan percobaan untuk mendapatkan data. Data tersebut diolah untuk mendapatkan suatu hasil perbandingan dengan syarat-syarat yang ada. Penyelidikan eksperimental dapat dilaksanakan didalam ataupun diluar laboratorium. Dalam penelitian ini akan dilakukan di laboratorium. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui nilai permebilitas maksimum dari campuran aspal beton dengan menggunakan RAP 30% dan residu oli 0%, 10%, dan 20%.
3.2. Tempat dan Waktu Penelitian 3.2.1. Waktu Penelitian
Penelitian mulai tanggal 1 Juli 2009 sampai tanggal 27 November 2009. Dengan jadwal penelitian sebagai berikut :
Tabel 3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian. Bulan keMinggu ke-
Juni Juli Agustus September Oktober November 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Pembuatan proposal Persiapan alat dan bahan Pemeriksaan bahan Pembuatan benda uji Pengujian benda uji Analisa data
45
46 3.2.2. Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Jalan Raya Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.3. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data dilaksanakan dengan metode eksperimen terhadap beberapa benda uji dari berbagai kondisi perlakuan yang diuji di laboratorium. Untuk beberapa hal pada pengujian bahan, digunakan data sekunder yang dikarenakan penggunaan bahan dan sumber yang sama. Jenis data pada penelitian ini dikelompokkan menjadi 2 yaitu data primer dan sekunder.
3.3.1. Data Primer
Data primer adalah data yang dikumpulkan secara langsung melalui serangkaian kegiatan percobaan yang dilakukan sendiri dengan mengacu pada petunjuk manual yang ada, yaitu : 1. Pemeriksaan penetrasi aspal+residu oli 2. Pemeriksaan titik lembek aspal+residu oli 3. Analisis saringan agregat baru 4. Analisis saringan RAP 5. Pengujian permeabilitas
3.3.2. Data Sekunder
Data sekunder adalah data yang diperoleh secara tidak langsung (didapat dari penelitian lain) untuk bahan/jenis yang sama dan masih berhubungan dengan penelitian. Dalam penelitian ini, data sekunder antara lain:
47 1. Data nilai karakteristik perkerasan aspal. 2. Data pemeriksaan agregat. Dari hasil yang didapat dari ekstraksi RAP dengan optimum 30% tersebut, kemudian akan digunakan untuk pencampuran dengan fresh aggregate dalam penelitian ini. 3. Data nilai OBC (Optimum Bitumen Content) marshall test dari penelitian sebelumnya dan merupakan satu kelompok penelitian yaitu tugas akhir Meindiar dengan material yang sama.
3.4. Bahan dan Peralatan Penelitian 3.4.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Aspal Keras. Penelitian ini menggunakan aspal keras penetrasi 60/70 yang diperoleh dari Laboratorium Jalan Raya Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Agregat Kasar dan Halus. Agregat yang digunakan diperoleh dari Laboratorium Jalan Raya Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Reclaimed Aspahalt Pavement (RAP). Penelitian ini menggunakan material RAP yang diperoleh dari PT. Perwita Karya yang berasal dari pengerukan lapis perkerasan jalan AC - WC pada ruas jalan Yogyakarta - Prambanan dengan Cold Milling.. 4. Residu Oli. Penelitian ini menggunakan residu oli yang merupakan sisa dari proses pemurnian minyak pelumas bekas. Residu oli diperoleh dari PT. Wiraswasta Gemilang Indonesia (WGI) Cibitung, Bekasi.
48 3.4.2. Peralatan
Penelitian ini menggunakan peralatan yang berada di Laboratorium Jalan Raya Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1.
Alat uji pemeriksaan aspal yang terdiri dari : a. Alat uji penetrasi pada bitumen b. Alat uji titik lembek c. Alat uji kelekatan bitumen pada agregat d. Alat uji titik nyala dan titik bakar e. Alat uji daktilitas f. Alat uji berat jenis bitumen
2.
Satu set alat uji saringan (sieve) standar ASTM
3.
Satu set mesin getar untuk saringan (sieve shaker)
4.
Oven dan pengatur suhu
5.
Timbangan yang dilengkapi dengan penggantung benda uji berkapasitas 2 kg dengan ketelitian 1 gram
6.
Pengukur suhu (termometer) berkapasitas 250° dan 100° C dengan ketelitian 0,5% atau 1% dari kapasitas
7.
Alat pembuat briket campuran aspal yang terdiri dari : a. Satu set cetakan ( mold ) berbentuk silinder dengan diameter 101,45 mm,tinggi 80 mm lengkap dengan plat atas dan leher sambung. b. Alat penumbuk (compactor) yang mempunyai permukaan tumbuk rata berbentuk silinder, dengan berat 4,536 kg (10 lbs), tinggi jatuh bebas 45,7 cm (18”). c. Satu set alat pengangkat briket ( dongkrak hidrolis ).
8.
Satu set water bath
9.
Satu set alat Uji permeabilitas aspal AF-16, yang terdiri dari : a. Alat ukur tekanan b. Tabung gas nitrogen (N2) c. Tangki air pengumpul tekanan d. Bejana rembesan
49 e. Tabung pengukur 10. Alat Penunjang Ceret, wajan, kompor, sendok, spatula, dan sarung tangan.
3.5. Benda Uji Kebutuhan benda uji kuat tekan terdiri dari 3 jenis campuran aspal beton, yaitu: 1. Campuran aspal beton yang menggunakan kadar RAP 30% dengan campuran residu oli 0%. 2. Campuran aspal beton yang menggunakan kadar RAP 30% dengan campuran residu oli 10%. 3. Campuran aspal beton yang menggunakan kadar RAP 30% dengan campuran residu oli 20%. Masing-masing sebanyak 9 jumlah total benda uji 27 buah. Kebutuhan benda uji dapat dilihat pada Tabel 3.2. berikut.
Tabel 3.2. Kebutuhan Benda Uji Kadar Aspal Residu oli dan variasi suhu Residu oli 0% -Suhu pencampuran 145˚C -Suhu pemadatan 97˚C Residu oli 10% -Suhu pencampuran 120˚C -Suhu pemadatan 80˚C Residu oli 20% -Suhu pencampuran 68˚C -Suhu pemadatan 49˚C
5.5%
6%
6.5%
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
3 benda uji
50
3.6. Prosedur Pelaksanaan 3.6.1. Uji Pendahuluan
Uji pendahuluan ini dilakukan untuk menentukan variasi kadar residu oli yang akan
dicampur
dengan
aspal/bitumen,
serta
untuk
mendapatkan
suhu
pencampuran dan pemadatan yang hangat (di bawah temperatur HMA). Benda uji yang digunakan berupa campuran aspal dan residu oli, dengan variasi residu oli sebesar 0 % (pure bitumen), 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, dan 25 %. Uji pendahuluan ini terdiri dari:
1.
Uji Penetrasi (Penetration Test)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan penetrasi bitumen keras atau lembek (solid atau semi solid) dengan memasukkan jarum penetrasi dengan ukuran, bentuk serta dalam waktu tertentu ke dalam bitumen pada suhu tertentu. Cara pelaksanaan uji penetrasi adalah sebagai berikut : a. Memanaskan bitumen hingga mencair dengan ketentuan suhu pemanasan tidak lebih 90°C di atas titik lembek bitumen dan juga pemanasan tidak boleh lebih dari 30 menit. b. Mengaduk perlahan-lahan agar udara tidak masuk ke dalam tempat benda uji. c. Menuangkan bitumen cair merata ke dalam tempat benda uji dan mendiamkannya hingga dingin. d. Setelah dingin, benda uji direndam dalam bak air pada suhu 25°C selama 1 hingga 1,5 jam. e. Memasang jarum penetrasi pada pemegang jarum yang telah dibersihkan dengan toluene dan mengeringkan dengan lap bersih. f. Meletakkan pemberat 50 gram di atas jarum untuk memperoleh beban sebesar (100±0,1 gram). g. Memindaakan benda uji dari bak perendam ke bawah jarum penetrasi. h. Menurunkan jarum perlahan-lahan hingga menyentuk permukaan benda uji, kemudian menyetel alat agar skala menunjukkan pada angka nol.
51 i. Menekan pemegang jarum bersamaan dengan menjalankan stop watch selama (5±0,1) detik. j. Membaca angka penetrasi dari benda uji menyiapkan percobaan yang sama pada titik penetrasi yang berbeda. k. Melakukan percobaan sebanyak lima kali pada setiap sampel dengan ketentuan tiap titik pemeriksaan minimal berjarak 1 cm dari tepi dan dari titik sebelumnya.
2.
Uji Titik Lembek (Softening Point Test)
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan titik lembek bitumen. Titik lembek adalah temperature pada saat bola baja dengan berat tertentu mendesak turun suatu lapisan bitumen yang tertahan dalam cincin berukuran tertentu, sehingga bitumen tersebut menyentuh pelat dasar yang terletak di bawah cincin pada ketinggian tertentu sebagai akibat kecepatan pemanasan tertentu. Langkahlangkah percobaan ini sebagai berikut : a. Memanaskan bitumen hingga mencair dengan ketentuan suhu pemanasan tidak lebih 90°C di atas titik lembek bitumen dan juga pemanasan tidak boleh lebih dari 30 menit. b. Mengaduk perlahan-lahan agar udara tidak masuk ke dalam tempat benda uji. c. Menanaskan cincin hingga temeratur tuang benda uji dan meletakkan cincin tersebut diatas pelat kuningan yang sebelumnya telah diberikan lapisan gliserin dan talk. d. Menuangkan contoh ke dalam dua buah cincin kemidian mendiamkan hingga temperature 8°C di bawah titik lembek bitumen sekurangnya selama 30 menit. e. Meratakan permukaan benda uji yang telah dingin dengan pisau yang telah dipanaskan. f. Memeriksa dan mengatur jarak dan permukaan pelat dasar dengan benda uji sehingga menjadi 25,4 cm. g. Mengisi bejana dengan air suling baru dengan temperature (5±0,1)°C, sehingga tinggi permukaan air berkisar 101,6 mm sampai 108 mm.
52 h. Memasang dan mengatur kedua benda uji di atas dudukan dan meletakkan pengarah bola di atasnya, memasukkan seluruhnya peralatan ke dalam bejana gelas. i. Meletakkan bola-bola baja di atas dan di tengah permukaan masing-masing benda uji menggunakan penjepit dan memasang kembali pengarah bola. j. Meletakkan thermometer di antara benda uji. k. Memanaskan benda uji sehingga temperature naik 5°C per menit. Untuk 3 menit pertama beda kecepatan tidak boleh lebih dari 0,5°C sampai bola baja jatuh di atas permukaan pelat. l. Mencatat saat bola jatuh menyentuh pelat dasar.
Data yang diperoleh dari uji penetrasi dan uji titik lembek kemudian diplotkan pada Bitumen Test Data Chart (Gambar 3.1) sehingga diperoleh enam variasi range suhu pencampuran dan pemadatan dari enam variasi kadar residu oli. Dari keenam range suhu tersebut diambil nialai tengah sehinga diperoleh senam variasi suhu pencampuran dan pemadatan untuk tiap variasi residu oli. Selanjutnya dilakukan uji kelekatan bitumen pada agregat.
Gambar 3.1. Bitumen Test Data Chart
53 3.
Uji Kelekatan Bitumen pada Agregat
Percobaan ini dilakukan untuk menentukan kelekatan bitumen pada batuan tertentu. Langkah-langkah dari percobaan ini sebagai berikut : a. Mencuci agregat ukuran 3/8” sebanyak ±1000 gram dengan air suling. b. Mengeringkan pada suhu 125° C selama 5 jam dan mendiamkannya selama 24 jam pada suhu ruangan. c. Mencampur agregat yang telah kering dengan bitumen yang telah dipanaskan hingga ±125°C selama 5 menit, kemudian mendiamkan campuran tersebut sampai dingin. d. Memasukkan agregat ke dalam toples dan mengisi air suling hingga agregat terendam seluruhnya, kemudian menutupnya dalam toples selama 24 jam pada suhu ruangan. e. Mengamati dan memperkirakan luas permukaan agregat yang masih dilekati bitumen secara visual.
Uji kelekatan bitumen pada agregat ini untuk mengetahui tingkat kelekatan bitumen (yang telah dicampur oli) pada agregat. Berdasarkan data yang diperoleh, kemudian diambil tiga variasi residu oli yang mempunyai kelekatan cukup baik dan selanjutnya digunakan pada job mix design.
3.6.2. Perencanaan Rancang Campur (Job Mix Design)
Perencanaan rancang campur meliputi perencanaan gradasi agregat dan RAP, penentuan aspal dan pengukuran komposisi masing-masing fraksi baik agregat, RAP, aspal, dan residu oli. Gradasi yang digunakan adalah Standar Indonesia (SNI). Prosedur (ASTM 1994) tentang pembuatan benda uji dapat dibagi menjadi beberapa tahap yaitu : 1.
Tahap I Merupakan tahap persiapan untuk mempersiapkan bahan dan alat yang akan digunakan.
Menentukan
prosentase masing - masing fraksi
untuk
54 mempermudah pencampuran dan melakukan penimbangan secara kumulatif untuk mendapatkan proporsi campuran yang lebih tepat. 2.
Tahap II Menentukan berat aspal penetrasi 60/70, berat residu oli, berat agregat, dan berat RAP yang akan dicampur berdasarkan variasi kadar aspal. Prosentase ditentukan berdasarkan berat total campuran, yaitu 1100 gram.
3.
Tahap III Campuran agregat dan RAP yang telah ditimbang, dituang ke dalam wajan lalu dipanaskan di atas pemanas sampai mencapai suhu ± 150°C. Campuran aspal dan residu oli dipanaskan sampai mencapai suhu pencampuran, yaitu 145°C untuk residu oli 0%, 120°C untuk residu oli 10%, dan 68°C untuk residu oli 20% (hasil pembacaan Bitumen Test Data Chart). Campuran aspal dan residu oli diaduk agar benar - benar merata, kemudian dituang ke dalam wajan yang berisi agregat yang diletakkan di atas timbangan sesuai dengan prosentase bitumen content berdasarkan berat total agregat.
4.
Tahap IV Setelah variasi campuran aspal dituangkan ke dalam agregat, campuran ini diaduk sampai rata hingga mencapai suhu pencampuran, yaitu 145°C untuk residu oli 0%, 120°C untuk residu oli 10%, dan 68°C untuk residu oli 20% (hasil pembacaan Bitumen Test Data Chart). Kemudian campuran ini didiamkan hingga mencapai suhu pemadatan sesuai yang diperoleh dari BTDC, yaitu 97°C untuk residu oli 0%, 80°C untuk residu oli 10%, dan 49°C untuk residu oli 20%. Selanjutnya campuran dimasukkan ke dalam mold yang telah disiapkan dengan melapisi bagian bawah dan atas mold dengan kertas pada alat penumbuk.
5.
Tahap V Campuran dipadatkan dengan alat pemadat sebanyak 75 kali tumbukan untuk masing - masing sisinya. Selanjutnya benda uji didinginkan pada suhu ruang, barulah dikeluarkan dari mold dengan bantuan dongkrak hidraulis dan dibiarkan lagi pada suhu ruang selama ± satu minggu.
55 3.6.3. Pengujian Permeabilitas
Pada pengujian ini menggunakan alat permeabilitas AF-16. Alat ini terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut : 1. Suplai air bertekanan, yang terdiri dari satu buah selinder gas nitrogen, satu buah katup pengatur tekanan dan satu set tangki pengumpul air bertekanan. 2. Kerangka tubuh, yang terdiri dari tiga buah bejana penyerap, satu alat ukur tekanan (untuk tekanantinggi dan rendah). 3. Perpipaan, katup operasional.
Urutan pengujian permeabilitas mencakup empat hal, yaitu pemasangan bejana rembesan, pengaliran air, pengujian dan penyelesaian. 1. Pemasangan bejana rembesan a. Melepaskan sekrup dan baut pada 8 posisinya yang mengencangkan bejana penyerap dan penutup, kemudian melepaskan bejana penutupnya. b. Memasang cincin O pada permukaan bawah tutup. c. Memasukkan pelat berlubang dan batu pori kedalam bejana penyerap. d. Mengatur letak benda uji yang telah dipersiapkan sehingga terletak di tengah batu pori. e. Mengisi celah antara benda uji dan permukaan dalam bejana dengan lilin/paraffin. f. Memasang katup bejana penyerap pada bejana ( memeriksa apakah cincin O sudah terpasang), kemudian dikencangkan dengan sekrup dan baut pada 8 posisinya. 2. Pengaliran air a. Membuka katup air suplai (4) dan ventilasi udara (5), menghubungkan pipa karet penyuplai air pada ujung atas katup (4), kemudian mengalirkan air. b. Memeriksa ketinggian air dalam tangki dengan ketinggian tabung skala akumulasi tekanan air (7). Untuk menurunkan konsumsi gas, mengisi air sebanyak mungkin ke dalam tangki. c. Menutup katup suplai air (4) dan ventilasi udara (5) setelah air diisi penuh.
56 d. Memutar katup pengatur tekanan (2) berlawanan arah jarum jam, kemudian membuka lubang suplai tekanan pada bagian atas selinder nitrogen (1), tekanan tertingginya akan ditunjukkan pada skala alat ukur tekanan (150 kg/cm2). e. Membuka katup suplai tekanan (3), memutar katup tekanan (2) untuk menghimpun tekanan 2-3 kg/cm2 (Petunjuk 50 kg/cm2 pada alat ukur tekanan). f. Membuka ventilasi udara dari bejana penyerap (10), kemudian membuka katup sumber suplai (8) dan katup sumber suplai (11) dan menutup sumber ventilasi udara. g. Mwemasang selinder pengukur (13) di bawah pipa pengumpul air. 3. Pengujian a. Memeriksa apakah katup suplai (11) tertutup. Bila uji tekanan menunjukkan 10 kg/cm2 atau lebih, membiarkan keadaan katup penghenti tertutup (12). b. Mengatur pengujian tekanan yang dikehendaki dengan memutar katup pengatur tekanan (2) searah jarum jam. c. Apabila pengatur tekanan lebih besar dari tekanan benda uji yang dikehendaki, menutup katup pemutar samping (2) membuka ventilasi udara (5) untuk menurunkan tekanan menjadi lebih rendahdari tekanan uji, kemudian menutup katup ventilasi udara. Membuka lagi katup dan memeriksa katup pengatur tekanan (2) untuk menentukan takanan uji dengan benar. d. Membuka katup suplai (11) untuk memberikan tekanan pada benda uji. e. Apabila air yang menetes dari pipa pengumpul sudah konstan, kemudian mengukur waktu yang diperlukan terkumpul pada tabung pengukur sebanyak 1000 cm3. 4. Penyelesaian a. Menutup katup suplai (11), menutup katup pengatur tekanan ke samping (2) berlawan arah jarum jam untuk mengembalikan pada posisi 0 (nol). b. Membuka ventilasi udara (5) untuk melepaskan tekanan, setelah jarum penunjuk kembali ke 0, menutup semua katup.
57 c. Membuka ventilasi udara bejana penyerap (11), melepas bejananya, mengambil benda uji, kemudian membersihkan peralatannya.
Kemudian dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus 2.14 dengan memasukkan data-data yang diperoleh dari percobaan dengan alat permeabilitas AF-16 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2. berikut.
Gambar 3.2. Detail Alat Uji Permeabilitas Tipe AF-16
3.7. Tahapan Penelitian Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam sistematika dan urutan yang jelas dan teratur sehingga memperoleh hasil yang memuaskan dan dapat dipertanggungjawabkan. Oleh karena itu, pelaksanaan penelitian dibagi beberapa tahap, yaitu :
58
1. Tahap I Disebut tahap persiapan. Tahapan ini bertujuan untuk mempersiapkan seluruh kebutuhan bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian, agar dapat berjalan lancar. 2. Tahap II Disebut tahap pemeriksaan bahan. Pada tahapan ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut: a. Pemeriksaan gradasi dan karakteristik pada agregat baru b. Pemeriksaan gradasi dan karakteristik pada RAP. 3. Tahap III Disebut tahap pembuatan benda uji berdasarkan hasil OBC. Pada tahapan ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:
a. Penetapan rancang campur (mix design) kandungan RAP pada AC. b. Pembuatan benda uji yang direncanakan. 4.
Tahap IV Setelah mendapatkan hasil OBC, pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap permeabilitas.
5. Tahap VI Disebut tahap analisis data. Pada tahap ini data yang diperoleh dari hasil pengujian dianalisis untuk mendapatkan kesimpulan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian. 6.
Tahap VII Disebut tahap pengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, data yang telah dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian.
Dari tahapan perencanaan diatas dapat dibuat bagan aliran tahap-tahap metodologi penelitian. Bagan alir tahap-tahap metodologi penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.3. berikut.
59
Mulai
Persiapan Bahan Dan Alat
Tahap I
Pemeriksaan bahan 1. 2.
Karakteristik gradasi agregat baru Karakteristik gradasi RAP.
Tahap II
Pembuatan Benda Uji
Tahap III
Pengujian Permeability untuk sampel warm mix asphalt.
Tahap IV
Analisis Data Hasil Pengujian
Tahap V
Kesimpulan
Tahap VI
Selesai
Gambar 3.3. Diagram Alir Tahap-Tahap
