Bab IV Persiapan Pengujian Laboratorium Untuk Mengukur Kondisi Bonding Antar Lapis Perkerasan
IV.1 Rencana Pelaksanaan Bagan alir penelitian seperti yang terlihat pada Gambar I.1 terdiri dari berbagai macam komponen rencana yang terdiri dari penyiapan bahan, penyiapan sampel, pengujian sampel dan analisis. Metoda pengujian yang digunakan dalam penelitian ini disesuaikan dengan Standard Nasional Indonesia (SNI) dan standard lain seperti American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), American Society for Testing and Materials (ASTM), dan British Standard (BS) dipakai jika tidak terdapat pada Standard Nasional Indonesia. Spesifikasi campuran beraspal yang dijadikan referensi adalah spesifikasi baru beton aspal campuran panas, Departemen Pekerjaan Umum RI. Tahap ini dimaksudkan untuk mengevaluasi sifat-sifat agregat dan bitumen terhadap persyaratan yang telah ditetapkan. Prosedur pengujian material mengikuti SNI. Apabila terdapat persyaratan yang diperlukan ternyata belum terdapat pada SNI maka penelitian dirujuk pada standar BS, ASTM dan AASHTO. Lokasi penelitian adalah di Laboratorium Bahan dan Perkerasan Jalan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan (PUSJATAN) Departemen Pekerjaaan Umum RI di Bandung.
IV.2 Pengujian Karakteristik Agregat
Pengujian fisik terhadap agregat dilakukan untuk mengetahui karakteristik agregat kasar dan halus yang digunakan dalam campuran. Dari hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa contoh uji agregat yang digunakan dalam campuran yang
66
berasal dari PT Adhi Karya baik itu agregat kasar dan agregat halus memenuhi persyaratan yang ditentukan. Hasil Pengujian dapat dilihat pada Tabel IV.1.
Tabel IV.1 Hasil Pengujian Agregat kasar dan Agregat Halus
No 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7.
8. 9.
Karakteristik Agregat Keausan Agregat Dengan Mesin Abrasi Los Angeles, (%) Ketahanan Agregat Dengan Alat Tumbuk, (%) Indeks Kepipihan, (%) Kelekatan Terhadap Aspal, (%) Sand Equivalent, (%) Berat Jenis Agregat Kasar - Bulk - SSD - Apparent Berat Jenis Agregat Halus - Bulk - SSD - Apparent Penyerapan, (%) - Agregat Kasar - Agregat Halus Berat Jenis Bahan Pengisi
Hasil Pengujian 16
Persyaratan Maks. 40
17,3
Maks. 30
15,1 > 95 57,1
Maks. 25 Min. 95 Min. 40 Min. 2,5
2,65 2,69 2,77 Min. 2,5 2,69 2,73 2,80 Maks. 3 1,68 1,49 2,84
IV.3 Pengujian Karakteristik Aspal Minyak (AC 60/70) Untuk mengetahui karakteristik aspal minyak AC 60/70 yang digunakan dalam campuran beraspal, dilakukan pengujian fisik dalam kondisi asli dan kondisi setelah kehilangan berat akibat pemanasan. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.2, yang menunjukkan bahwa aspal keras yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan.
67
Tabel IV.2. Hasil Pengujian Aspal Keras AC 60/70 No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Jenis Pengujian
Penetrasi pada 25oC, 100g, 5 detik Titik Lembek Daktilitas pada 25oC, 5 cm/menit Kelarutan dalam C2HCl3 Titik Nyala Berat Jenis Penurunan Berat (TFOT), 163oC, 5 jam Penetrasi setelah TFOT pada 25oC, 100g, 5 detik Titik Lembek setelah TFOT Daktilitas setelah TFOT pada 25oC, 5cm/min
Hasil Pengujian
Persyaratan
Satuan
67
60 – 79
0.1 mm
52 > 140
48 – 58 Min 100
C cm
99,8 318 1,039 0,015
Min 99 Min 200 Min 1 Maks 0,8
% berat o C
85
Min 54
% asli
53 > 140
Min 50
o
% berat
o
C % asli
IV.4 Pengujian Aspal Cutback MC-800 Untuk mengetahui karakteristik aspal cutback MC-800
yang digunakan sebagai
lapisan tack coat perlu dilakukan serangkaian pengujian laboratorium. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.3, yang menunjukkan bahwa aspal cutback yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan. Tabel IV.3 Hasil Pengujian MC-800 No 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9.
Jenis Pengujian
Spesifikasi Min Max
Hasil Pengujian
Satuan
92 53 0 0,9828 95
cSt o C % %
70 80
140 0.2 -
31,2 70 82,3 87,1 86,7 13 99,56 105
% % % % % 0.1 mm %brt cm
10 50 70 85 55 80 99 100
120 -
Viskositas Saybolt Furol Titik Nyala (T.O.C) Kadar Air dalam aspal Berat Jenis pada 25oC Kelekatan Aspal Cair Test Penyulingan Penyulingan sampai 190oC Penyulingan sampai 225oC Penyulingan sampai 260oC Penyulingan sampai 315oC Sisa Penyulingan sampai 225oC Penetrasi (25oC, 100 gr, 5 dtk) Kelarutan dalam C2HCL3 Daktilitas (25oC)
68
IV.5 Pengujian Aspal Emulsi CSS-1 Aspal emulsi yang digunakan adalah hasil produksi dari PT WASCO, Tangerang. Untuk mengetahui karakteristik aspal emulsi CSS-1 yang digunakan sebagai lapisan tackcoat perlu dilakukan serangkaian pengujian laboratorium. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.4, yang menunjukkan bahwa aspal emulsi yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan. Tabel IV.4 Hasil Pengujian Aspal Emulsi CSS-1 No 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Jenis Pengujian Homogenitas > 630 μm < 630 μm ≥ 160 μm Viskositas Saybolt Furol 25oC Muatan Listrik Storage Stability Residu Penetrasi pada Residu 25oC
Hasil Pengujian 0,003 0,02 22 + 0,76 61,52 68
Satuan % cSt % % 0,1 mm
Spesifikasi < 0,10 < 0,25 20 – 100 Positif < 1 > 57 40 - 90
IV.6 Gradasi Aggregat Spesifikasi baru campuran aspal panas memungkinkan dipilihnya berbagai variasi gradasi agregat campuran. Spesifikasi menetapkan suatu daerah tertutup dan kurva Fuller untuk kepadatan tertinggi sebagai acuan. Untuk penelitian ini digunakan gradasi agregat campuran beton aspal untuk AC-WC dan AC-BC. Pemilihan gradasi mengikuti
panduan
Spesifikasi
Baru
Campuran
Beraspal
Panas
(Dep.
KIMPRASWIL, 2001), yaitu berada di antara persyaratan titik kontrol dan menghindari daerah tertutup. Spesifikasi gradasi agregat AC-WC dan AC-BC dapat dilihat di Gambar IV.1 dan IV.2.
69
GRADASI SPESIFIKASI AC-WC 100,0 90,0
Prosen Lolos (%)
80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,075
0,3
0,6
2,36
4,75
9,5
12,7
Ukuran Saringan (mm)
Gambar IV.1 Renacana Gradasi Agregat untuk AC-WC
GRADASI SPESIFIKASI AC-BC 100,0 90,0
Prosen Lolos (%)
80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
0,075
0,3
0,6
2,36
4,75
9,5
12,7
19,0
Ukuran Saringan (mm)
Gambar IV.2 Rencana Gradasi Agregat untuk AC-BC
70
19,0
IV.7 Perencanaan Campuran Beton Aspal AC-WC dan AC-BC Spesifikasi beton aspal campuran panas dengan kepadatan mutlak digunakan untuk membatasi nilai volumetrik dan kekuatan dalam campuran beraspal panas setelah dipadatkan sehingga semua sifat dasar dari campuran yang dikehendaki terakomodir didalamnya dan diharapkan akan memperoleh campuran yang lebih tahan terhdap retak, lebih tahan terhadap penuaan aspal akibat cuaca, disamping mengurangi terjadinya alur pada lapisan beraspal (Kusnianti, 2003). Langkah pertama perencanaan campuran dengan kepadatan mutlak adalah mendapatkan grafik hubungan antara parameter Marshall (kepadatan, stabilitas, kelelehan, hasil bagi Marshall, VIM, VMA, VFB) dengan kadar aspal dari percobaan Marshall (SNI 06-2489-1991). Persyaratan karakteristik Marshall campuran beton aspal harus memenuhi seluruh ketentuan sesuai dengan kriteria dalam Tabel IV.5. Langkah selanjutnya adalah menentukan kadar aspal untuk pembuatan benda uji pemadatan mutlak. Kadar aspal yang digunakan adalah kadar aspal yang memberikan nilai VIM Marshall 5,5% (VIM5,5%), (VIM5,5% + 0,5%) dan (VIM5,5% - 0,5%). Untuk masing-masing kadar aspal dibuat 3 benda uji. Benda uji tersebut dipadatkan dengan alat pemadat getar listrik (BS 594 1994). Pemadatan mutlak menghasilkan VIMref. Hasil pengujian VIMref kemudian disatukan ke dalam grafik hubungan antara VIM Marshall dengan kadar aspal. Perbedaan nilai VIM Marshall dengan VIMref tidak boleh lebih besar dari 3. Rentang persyaratan VIMref adalah minimum 2,5%. Berdasarkan spesifikasi baru campuran beraspal dengan kepadatan mutlak, dilakukan sesuai dengan gradasi agregat yang dipilih untuk AC-WC dan AC-BC seperti yang terlihat pada Gambar IV.1 dan Gambar IV.2.
Untuk setiap jenis gradasi ini,
dilakukan variasi kadar aspal 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, dan 6,5% terhadap persentasi total
71
campuran. Pencampuran agregat dan bitumen dilakukan pada temperature 160oC dan pemadatannya dilakukan pada temperatur 148oC dengan menggunakan pemadat Marshall dan jumlah tumbukan 2 x 75. Hasil lengkap pengujian Marshall terlihat pada Lampiran D, Gambar IV.3 dan Gambar IV.4. Kadar aspal optimum (KAO) yang diperoleh dari semua persyaratan yang memenuhi kriteria campuran, yaitu VIM Marshall, VIMref, VFB, VMA, Stabilitas, Flow dan MQ sehingga diperoleh KAO untuk campuran AC-WC sebesar 5,75% dan untuk campuran AC-BC sebesar 5,5%. Sifat-sifat campuran beton aspal pada KAO dapat disajikan pada Tabel IV.5.
Tabel IV.5 Sifat-sifat Campuran Beton Aspal pada Kadar Aspal Optimum (KAO) No
Sifat-sifat Campuran
1. 2. 3. 4. 5.
Kadar Aspal Optimum, % Kepadatan, gr/cc Rongga dalam Campuran (VIM2x75), % Rongga dalam Agregat (VMA), % Rongga terisi Aspal (VFB), % Untuk lalu lintas > 1.000.000 SST Stabilitas Marshall, kg Kelelehan, mm Hasil Bagi Marshall (MQ), (kg/mm) Rongga dlm Campuran (%) pada kepadatan mutlak (VIMref)
6. 7. 8. 9.
72
Jenis AC WC BC 5.75 5.5 2.348 2.328 4.5 5.2 17.2 17.5
Persyaratan 4–6 Min 15
74
70
Min 65
1200 4 310 3.5
950 3.5 275 2.9
Min 800 Min 2 Min 200 Min 2,5
20.0
2.360
19.0
2.340
18.0 VMA (%)
Kepadatan ( gr/cc )
2.380
2.320 2.300
17.0 16.0
2.280
15.0
2.260
14.0
2.240
13.0
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
4.0
4.5
5.0
Kadar aspal ( % )
85
10
80
9
6.5
7.0
6.0
6.5
7.0
6.0
6.5
7.0
7
70
6
VIM (%)
VFB (%)
6.0
8
75
65 60
5 4 3
55
2
50
1
45
0 4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
4.0
7.0
4.5
5.0
5.5 Kadar aspal ( % )
Kadar aspal ( % )
1400
6.0
1300
5.5
1200
5.0 K eleleha n ( m m )
Stabilitas ( Kgr )
5.5
Kadar aspal ( % )
1100 1000 900 800 700
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5
600 4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
Kadar aspal ( % )
2.0 4.0
4.5
5.0
5.5
Kadar aspal ( % )
Marshall Quitient ( Kgr/mm )
500 450 400 350 300 250 200 150 100 4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
Kadar aspal ( % )
Gambar IV.3 Grafik Penentuan Kadar Aspal Optimum untuk AC-WC
73
20.0
2.360
19.0
2.340
18.0 VMA (%)
Kepadatan ( gr/cc )
2.380
2.320 2.300
17.0 16.0
2.280
15.0
2.260
14.0
2.240
13.0
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
4.0
4.5
5.0
Kadar aspal ( % )
5.5
6.0
6.5
7.0
6.0
6.5
7.0
6.0
6.5
7.0
Kadar aspal ( % )
85
10
80
9 8
75
6
VIM (% )
VFB (%)
7 70 65 60
5 4 3
55
2 50
1
45
0 4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
4.0
7.0
4.5
5.0
5.5 Kadar aspal ( % )
1400
6.0
1300
5.5
1200
5.0 K eleleha n ( m m )
Stabilitas ( K gr )
Kadar aspal ( % )
1100 1000 900 800 700
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5
600
2.0
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
Kadar aspal ( % )
4.0
4.5
5.0
5.5
Kadar aspal ( % )
Marshall Quitient ( Kgr/mm )
500 450 400 350 300 250 200 150 100 4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
Kadar aspal ( % )
Gambar IV.4 Grafik Penentuan Kadar Aspal Optimum untuk AC-BC
74
IV.8 Persiapan Sampel Pengujian Direct Shear Untuk pembuatan sampel pengujian yang seluruhnya dibuat di laboratorium (fully fabricated), cetakan untuk pembuatan benda uji ini terdiri dari plat dasar dan dinding dengan ukuran bagian dalam 30cm x 30cm x 5cm. Benda uji tegel ini dibuat dengan kondisi yang sama dengan benda uji Marshall kecuali ukuran dan teknik pemadatan. Campuran beraspal dengan berat tertentu digelar di dalam cetakan, kemudian dipadatkan dengan Wheel Tracking Compactor dengan tekanan 3,3 kg/cm2 sebanyak 37 kali lintasan. Setelah padat benda uji diangin-anginkan dan dikeluarkan dari cetakan setelah dingin. Selanjutnya, sampel diberikan lapisan tack coat sesuai variasi dengan curing time 1 jam (outdoor exposure). Diatas sampel kemudian digelar lagi campuran beraspal dan dipadatkan dengan wheel tracking compactor sebanyak 37 kali lintasan dengan tekanan 3,3 kg/cm2 sehingga didapat tambahan ketebalan sebesar 5 cm. Untuk menghasilkan tambahan ketebalan 5 cm ini, mold dari sampel ini harus dimodifikasi ketinggian sisi-sisinya, seperti yang terlihat pada Gambar IV.4.
Gambar IV.5 Mold sampel Wheel Tracking yang sudah dimodifikasi Setelah benda uji didiamkan pada suhu kamar
+/-
24 jam, benda uji dipotong sisi-
sisinya sebesar 0,5 cm untuk mengantisipasi penyebaran tack coat yang tidak merata,
75
kemudian benda uji dipotong-potong dengan ukuran masing-masing 7 cm x 7 cm, seperti terlihat pada Gambar IV.6
Gambar IV.6 Sampel Pengujian Direct Shear
IV.9 Pengembangan Alat Direct Shear Test Pengujian Direct Shear atau Geser langsung adalah serangkaian pengujian dengan memberikan gaya horizontal kepada sampel dua lapis material beraspal dengan menggunakan alat semacam Direct Shear yang biasanya dilakukan pada percobaan dalam Mekanika Tanah. Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui prilaku bonding pada interface antar lapisan beraspal dengan percobaan laboratorium terkait rentang modulus yang didapatkan secara numerik Alat yang digunakan adalah Direct Shear Test yang ada di Puslitbang Jalan dan Jembatan Bandung. Direct Shear Test adalah alat uji geser langsung yang biasa digunakan untuk material tanah yang telah dimodifikasi mold atau tempat benda uji (kotak geser) dan sistem pembebanannya. Alat uji geser langsung ini dimodifikasi agar dapat menerapkan beban normal pada sample sampai sebesar 600 kg dan kotak geser yang fleksibel dengan ukuran sample serta dapat mengakomodir beban normal tersebut. Alat Direct Shear yang digunakan dalam pengujian ini terlihat pada Gambar IV.7.
76
Gambar IV.7 Alat Direct Shear Test Modifikasi Shear Box dari alat Direct Shear ini dan sistem pembebanan normalnya dilakukan agar dapat memberikan tekanan sampai dengan sebesar 500 kPa, seperti terlihat pada Gambar IV.8.
Gambar IV.8 Modifikasi Shear Box
77
IV.10 Pengambilan Sampel Di Lapangan Sampel yang diambil dari lapangan berupa core drill dan sampel blok untuk dapat di overlay di laboratorium (partially fabricated samples). . Lokasi pengambilan sampel pada ruas jalan Jatibarang-Palimanan Km 29.00 – Km 33.00, yang secara skematik dapat dilihat pada Gambar IV.9.
Gambar IV.9 Gambar Skematik Ruas Jalan Jatibarang-Palimanan KM 29.00-33.00 Ruas Jalan Palimanan-Jatibarang yang mempunyai LHR sekitar 9000 kend/hari, perkerasan eksistingya pada umumnya sudah mengalami kerusakan terutama pada Km 31+100 sampai dengan km 33+100. Jenis kerusakan yang terjadi adalah retakretak, deformasi permanen (alur) dan lubang. Segmen-segmen yang mengalami kerusakan cukup parah adalah pada km 31+380 – 31+500 dan km 32+080 – 32+160 untuk arah Jatibarang (Jakarta), sedangkan untuk arah Palimanan (Cirebon) pada km 31+700 – 31+800. Untuk mendapatkan sampel lapangan ini dilakukan program Core Test. Core test adalah kegiatan untuk mendapatkan sampel perkerasan jalan dalam bentuk blok atau silinder dengan menggunakan alat coring dan cutter. Program Core test ini diterapkan pada jenis perkerasan di lapangan yang sudah melayani lalu lintas, yaitu terdiri dari
78
25 sampel silinder dan 2 buah sampel blok 40x40 untuk di overlay di laboratorium. Posisi pengambilan sampel silinder sesuai skema pada Gambar IV.9 beserta tebal lapisan-lapisan beraspalnya dapat dirangkum pada Tabel IV.6 Tabel IV.6 Tebal Tiap Lapisan Campuran Beraspal Hasil Core Drill
Kode Lokasi
Arah Lajur
Tebal Lapisan Beraspal (cm) L2 L3 L4 L5 L6
Jejak Roda
L1
OWT OWT OWT IWT OWT OWT OWT
4,5 4,1 3,0 3,2 3,8 5,5 2,7
3,5 9,1 5,5 5,4 5,1 6,0 4,0
10,0 3,0 4,5 5,5 5,3 6,0 3,7
OWT IWT OWT IWT OWT IWT OWT IWT OWT IWT OWT IWT IWT IWT
4,1 2,2 3,5 4,5 3,5 3,5 3,6 3,7 4,0 4,2 4,0 4,1 3,5 4,0
5,0 3,2 5,4 6,0 5,6 3,0 4,5 5,0 5,5 5,2 4,0 3,7 5,0 3,6
6,3 5,0 7,2 5,5 5,0 7,8 5,5 6,3 6,0 6,0 4,8 6,5 6,5 3,2
ARAH CIREBON 32+720
Lambat Cepat
31+870
Lambat
30+565 31+800 29+290
Cepat Cepat Lambat
5,0 4,5
8,2
3,9 5,5 5,8
4,2
8,8
4,2
ARAH JAKARTA 31+380
Lambat Cepat Lambat
32+060 29+775
Cepat Lambat Cepat Lambat
30+195 Cepat 31+035 32+450
Lambat Lambat
7,5 7,8 4,4 4,8 7,0 8,0 6,5 8,5 3,0 4,5 5,8 4,0
7,8 4,0
3,6
7,0
5,0
7,5
5,0 5,0
3,0
Catatan : L1 sampai dengan L6 menunjukkan tebal lapisan beraspal mulai dari permukaan ke bawah. OWT = Outer Wheel Track ; IWT = Inner Wheel Track
Secara lengkap foto-foto sampel lapangan hasil coring dapat dilihat pada Lampiran C. Khusus untuk pengambilan sampel blok 40x40 dilakukan pada lokasi STA 29+775 CIWT arah Jakarta dan STA 30+565 COWT arah Cirebon.
79
