CAMPURAN HOT ROLLED SHEET (HRS) DENGAN MATERIAL PIROPILIT SEBAGAI FILLER YANG TAHAN HUJAN ASAM Lasmini Ambarwati dan M. Zainul Arifin
Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Jl. Mayjen Haryono 147 Malang E-mail :
[email protected] E-mail :
[email protected]
ABSTRAK Campuran HRS (Hot Rolled Sheet) atau Lataston merupakan lapisan permukaan non struktural yang memiliki agregat gradasi senjang, filler dan aspal keras dengan perbandingan tertentu yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas. Sebagai alternatif agregat HRS digunakan material lokal dari Sumbermanjing, Malang Selatan yaitu piropilit. Piropilit teridiri dari 2 lapisan tetrahedral silika dan lapisan octahedral alumina. Penggunaan silika dalam campuran beraspal dapat mengurangi penggunaan kadar aspal dan dapat meningkatkan potensi stabilitas dan durabilitas pada campuran HRS. Pada waktu hujan, senyawa yang merupakan polutan akan larut dalam air hujan dan menyebabkan air hujan tersebut bersifat asam sehingga dapat merusak lapis perkerasan lentur jalan raya. Dengan kerentanan HRS terhadap hujan bersifat asam, maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh campuran asam sebagai hujan terhadap stabilitas dan durabilitas pada campuran HRS dengan menggunakan piropilit sebagai filler. Campuran HRS dibuat dengan 7 variasi kadar aspal (6 %, 6.5 %, 7 %, 7.5 %, 8 %, 8.5 % dan 9 %) serta 5 variasi kadar filler (9/0 %, 6/3 %, 4/5 %, 2/7 % dan 0/9 %) untuk mendapatkan kadar aspal optimum dan kadar filler optimum. Setelah didapat kadar aspal optimum dan kadar filler optimum untuk campuran HRS, kemudian dibuat 12 benda uji (bu) pada kondisi optimum untuk direndam campuran asam selama 54 detik setiap hari selama 28 hari, sehingga akan dianalisis nilai IKS (Indeks Kekuatan Sisa). Berdasarkan kadar aspal optimum 6.336 % terhadap berat total agregat dan kadar filler optimum 4.987 % terhadap berat aspal. Nilai karakteristik campuran HRS pada kondisi optimum adalah VIM (Void in Mix) 3.934 %, VMA (Void in Mineral) 18.677 %, stabilitas 1.269,151 kg, flow sebesar 2,920 mm dan MQ (Marshall Quantity) 825.017 kg/mm serta nilai IKS (Indek Kekuatan Sisa ) 98,551 %. Dimana nilai yang dihasilkan memenuhi spesifikasi satndar PU Bina Marga. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa polusi udara yang terjadi di kota Surabaya masih aman/ tidak berpengaruh terhadap nilai stabilitas dan durabilitas dari campura HRS dengan menggunakan piropilit sebagai filler. Kata kunci : Hot Rolled Sheet, filler(HRS), piropilit, stabilitas, durabilitas. ABSTRACT HRS (Hot Rolled Sheet) or Lataston is a non structural of flexible pavement which has gap gradation of its aggregate, filler and asphalt within certain comparison mixed and compacted into hot mixture. HRS aggregate uses alternative material from local material, Sumbermanjing, South Malang, it is phyropilit which has two layer of tetrahedral silica and octahedral alumina layer. Using silica in flexible pavement can decrease use asphalt content and increase stability and durability of HRS. In the raining time, pollutant compound will be soluble into raining and rain water has feature as acid which damage flexible pavement. Within susceptible of HRS mixture, this research has aims to seek JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
17
influence acid rain water to stability and durability for HRS mixture with using phyropilit as filler. HRS mixture is made into 7 variety of asphalt content (6 %, 6.5 %, 7 %, 7.5 %, 8 %, 8.5 % , and 9 %) within 5 variety of filler content (9/0 %, 6/3 %, 4/5 %, 2/7 %, and 0/9 %) to obtain optimum asphalt content, and optimum filler. Furthermore, from the optimum of asphalt and filler content, we made 12 samples to be submerged into acid solution during 54 seconds every day until 28 days. This sample will be analyzed value of IKS (strength remain index). From the analysis, optimum asphalt content is 6.34% from total of aggregate weight, optimum filler is 4.99% from asphalt content. HRS mixture in optimum condition has characteristics such as VIM (Void in Mix) 3.934 %, VMA (Void in Mineral) 18.677 %, stability 1,269.151 kg, flow 2.920 mm, MQ (Marshall Quantity) 825.017 kg/mm, and IKS (Indek Kekuatan Sisa) 98.55 %. All of these values are suitable with stabdard specification of PU Bina Marga. This study reveals that air pollutant in Surabaya still safe or no influence in stability and durability for HRS mixture within using phyropilit as filler. Keywords: Hot Rolled Sheet (HRS), filler, phyropilit, stability, durability. PENDAHULUAN Hot Rolled Sheet (HRS) adalah suatu campuran dari agregat bergradasi timpang, filler dan aspal keras dengan perbandingan tertentu yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas, serta mempunyai tekstur cukup padat, rapat dan halus. (Sukirman, 2003). Campuran HRS lebih banyak mengandung material halus, sehingga memerlukan kadar aspal yang lebih banyak dibandingkan campuran aspal lain. Disini sudah jelas bahwa material halus khususnya filler sangat menentukan kekuatan dari campuran Hot Rolled Sheet, sehingga pemakaian filler akan berpengaruh terhadap campuran. Piropilit adalah salah satu dari bahan lokal yang masih relatif murah dan mudah didapat. Sebaran mineral piropilit di daerah Jawa Timur cukup luas, piropilit di daerah Malang Selatan, khususnya Kecamatan Sumbermanjing. Dilihat dari susunan kimia yang dimiliki piropilit, di dalam industri banyak digunakan sebagai filler. Piropilit sumber alam Sumbermanjing tersebut bersifat kristalin, terdiri dari 73,7 % piropilit, 25,5 % kuarsa, dan 0,6 rutile, dengan susunan kimiawi sebagai berikut: SiO2 (84,30%), Al2O3 (1,80%), MgO (1,26%), CaO (0,68%), K2O (0,25%),
Na2O (0,64%), Fe2O3 (1,56 %). Untuk meningkatkan kemampuan dan kualitas piropilit alam Sumbermanjing sebagai adsorben anion, maka piropilit tersebut harus dibuat mempunyai situs positif yang lebih banyak (asam lewis), yang bisa dilakukan dengan perendaman dalam larutan asam dan dengan cara pemanasan/kalsinasi (Handoko, 2003). Penggunaan filler piropilit ini diharapkan bisa memberikan pengaruh ikatan yang baik di dalam campuran aspal. Dimana filler piropilit mengisi rongga-rongga dalam campuran dan diharapkan dapat mengurangi penggunaan kadar aspal dalam campuran. Selain itu, filler piropilit yang digunakan dalam campuran lapis permukaan jalan raya sesuai dengan kandungan yang dimiliki piropilit yaitu silika dapat teraktifasi jika diberi perendaman larutan asam ( Karen, et al, 1994). Teraktifasinya piropilit dengan larutan asam menyebabkan meningkatnya daya kerja piropilit terhadap agregat (interlocking antar agregat semakin baik) pada campuran HRS. Batu kapur adalah salah satu bahan konstruksi jalan yang cukup baik karena bahan tersebut bertindak juga sebagai bahan anti stripping dengan
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
18
mengambil air dari agregat dan dengan demikian akan meningkatkan adhesi bitumen dengan agregat, batu kapur juga mempunyai efek kimia yang bermanfaat terhadap bitumen karena meningkatkan durabilitas (CQCMU, 1998). Piropilit alam Sumbermanjing merupakan salah satu batuan mineral yang mempunyai kandungan silika yang cukup tinggi dimana secara visual sama dengan batu kapur. Penggunaan piropilit diharapkan dapat mengurangi penggunaan kadar aspal sehingga dapat lebih meningkatkan potensi durabilitas pada campuran HRS. Kota Surabaya memiliki tingkat polusi udara cukup tinggi, dimana pada waktu hujan senyawa yang merupakan polutan akan larut dalam air hujan dan menyebabkan air hujan tersebut bersifat asam sehingga dapat merusak lapis perkerasan lentur jalan raya. Keawetan suatu campuran beraspal merupakan salah satu sifat mekanis yang mencerminkan tingkat kekuatan campuran beraspal. Untuk mengetahui tingkat kekuatan dan keawetan
suatu campuran beraspal perlu dilihat stabilitas dan durabilitas dari campuran beraspal tersebut, terutama dengan adanya pengaruh campuran asam. Konsentrasi hujan asam terbesar terjadi di Surabaya sebesar 1.5489×10-2 Molaritas. Dengan penggunaan piropilit sebagai filler diharapkan dapat meningkatkan nilai stabilitas dan durabilitas terhadap pengaruh campuran asam pada campuran HRS. Dan penelitian ini spesifik bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kadar piropilit sebagai filler dan variasi kadar aspal pada campuran HRS terhadap parameter uji Marshall. Selain itu, untuk mengetahui kadar optimum baik pada kadar filler maupun kadar aspal, dan nilai indeks kekuatan sisa (IKS) pada kondisi kadar aspal optimum, serta pengaruhnya jika diberi rendaman campuran asam pada campuran HRS terhadap nilai stabilitas dan durabilitas.
METODOLOGI PENELITIAN: Material yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari agregat kasar, agregat halus, filler dan aspal. Agregat yang digunakan pada penelitian ini adalah agregat yang berasal dari Purwosari Malang. Filler piropilit yang berasal dari daerah Sumbermanjing Malang Selatan. Sedangkan aspal yang digunakan adalah aspal penetrasi 60/70 produksi Pertamina. Material yang diteliti adalah agregat kasar, agregat halus, filler, dan aspal. Pengujian material yang digunakan mengikuti standar dari SNI (Standar Nasional Indonesia). Pemeriksaan material yang dimaksud adalah untuk mendapatkan bahan yang memenuhi persyaratan SNI antara lain: a) Aggregat kasar memenuhi persyaratan berat jenis dan penyerapan air (SK SNI M-09-1989-F); keausan dengan alat Los Angles (SK SNI M-02-1990-F); kadar air aggregat (SK SNI M-11-
1989-F); soundness test (AASTHO T 104-77); impact test (BS 8121975) b) Aggregat halus mempunyai persyaratan berat jenis dan penyerapan aggregat terhadap aspal (SK SNI M-09-1990-F) c) Aspal mempunyai syarat Titik nyala/bakar (SK SNI M-19-1990F), Titik lembek (SK SNI M-201990-F), Penetrasi (SK SNI M-211990-F), Berat jenis(SK SNI M-301990-F), Kadar air (AASHTO T55-82) d) Piropilit sebagai filler mempunyai syarat Berat jenis dan Penyerapan aggregat terhadap aspal (SK SNI M-09-1990-F). Berdasarkan Petunjuk Pelaksanaan HRS (Latasston) Untuk Jalan Raya, kadar aspal dalam campuran berkisar antara 6-9%. Dari
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
19
perhitungan didapat kadar aspal ideal adalah 7,5%, maka dibuat variasi kadar aspal dan variasi kadar filler seperti yang tertera pada Tabel 1. Masing-masing kombinasi perlakuan diulang sebanyak 3 Tabel 1.
kali sehingga menghasilkan 105 benda uji. Jumlah benda uji dari masingmasing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 1.
Jumlah Benda Uji Dengan Variasi Filler Dan Kadar Aspal
Variasi Filler
Kadar Aspal ( % )
( Abu Batu / piropilit)
6
(%)
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9/0
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
6/3
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
4/5
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
2/7
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
0/9
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
3 bu
jumlah
105 bu
Keterangan : bu = benda uji
Kadar aspal optimum yang diperoleh dari hasil penelitian pada tahap pertama digunakan untuk menguji Marshall Immersion. Pengujian ini dilakukan pada kondisi standar (pengujian setelah 30 menit perendaman pada suhu 60°C) dan kondisi non standar (pengujian setelah 24 Tabel 2.
jam perendaman pada suhu 60°C). Masing-masing pengujian terdiri dari 4 perlakuan dengan 3 kali ulangan, sehingga menghasilkan 12 benda uji. Jumlah benda uji dari masing-masing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 2.
Jumlah Benda Uji Dengan Variasi Filler Dan Waktu Perendaman Direndam pada suhu 60oC 30 menit 1440 menit (24 jam) Tanpa campuran asam 3 bu 3 bu Dengan campuran asam 3 bu 3 bu Jumlah 12 bu Keterangan : bu = benda uji Jenis Perlakuan
Setelah melakukan pengujian terhadap agregat dan aspal, tahap selanjutnya adalah menyiapkan campuran dengan komposisi tertentu untuk perancangan campuran. Pengujian Marshall adalah metode pengujian laboratorium untuk bahan perkerasan yang Tabel 3.
meliputi pengujian karateristik campuran dan perencanaan kadar aspal optimum. Pengujian ini menghasilkan sejumlah data yang terdiri dari VIM (%), VMA (%), Stabilitas (kg), flow (mm) dan Marshall Quotient (kg/mm).
Persyaratan Hot Rolled Sheet-Wearing Course
Karakteristik Campuran VIM (%) VMA (%) Stabilitas (kg) Flow (mm) Marshall Quoteint (kg/mm)
Spesifikasi Minimum Maksimum 1 4 18 800 2 200
-
Sumber : Departemen Pekerjaan Umum 2000
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
20
Tabel 4. Persyaratan Hot Rolled Sheet-Wearing Course Spesifikasi Minimum Maksimum Stabilitas (kg) 800 IKS (%) 80 Sumber : Departemen Pekerjaan Umum 2000 Karakteristik Campuran
Prosedur pengujian dan analisa dari benda uji Marshall mengacu pada spesifikasi Bina Marga yang sudah tertuang pada SKSNI M-58-1990-03. Pengujian Marshall tersebut dilakukan untuk mendapatkan kadar aspal optimum (KAO) dan kadar filler kptimum. Setelah itu dilakukan kembali pengujian Marshall pada kondisi kadar aspal kptimum dan kadar filler optimum setelah terendam campuran asam selama 54 detik sampai hari ke 28. Persyaratan campuran beraspal untuk Hot Rolled Sheet dapat dilihat pada Tabel 3. Setelah diperoleh Kadar Aspal Optimum (KAO) dan Kadar Filler Optimum baru dilakukan perendaman dalam campuran asam selama 28 hari dan kemudian dilakukan pengujian Marshall Immersion yaitu tes perendaman Marshall. Dibuat 12 benda uji pada kondisi kadar aspal dan kadar filler optimum. Sebagai pembanding sepuluh benda uji tanpa perlakuan terendam campuran asam, 3 benda uji direndam pada Waterbath dengan suhu 60oC selama 30 menit (stabilitas standar) dan 3 benda uji direndam pada temperatur 60°C selama 24 jam (stabilitas rendaman). Kemudian 6
benda uji yang telah direndam dalam campuran asam selama 54 detik selama 28 hari, dilakukan dilakukan juga pengujian Marshall standar dan Marshall Immersion. Perbandingan dari nilai stabilitas Marshall rendaman dengan nilai stabilitas marshall standar dinamakan Index Retained Stability (IRS) atau Indeks kekuatan sisa (IKS) , yang dinyatakan dalam persen. Persyaratan campuran beraspal untuk Hot Rolled Sheet dapat dilihat pada Tabel 4. Rumus yang digunakan untuk mendapatkan Indeks Kekuatan Sisa Marshall (Marshall Index Of Retained Stability) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : S IKS = 2 x 100 ................(1) S1 dimana : S1 = Nilai stabilitas Marshall untuk perendaman selama 30 menit (kg) S2 = nilai stabilitas Marshall untuk perendaman selama 24 jam (kg) IKS = Indeks Kekuatan Sisa Marshall (%)
HASIL Pemeriksaan Bahan Agregat Agregat yang digunakan meliputi agregat kasar, agregat halus dan filler, berupa abu batu dan piropilit. Piropilit didapatkan di Jawa Timur daerah Malang Selatan khususnya kecamatan
Sumbermanjing. Sedangkan agregat serta
filler abu batu berasal dari Purwosari – Pasuruan, Jawa Timur. Hasil pengujian material tersebut diperlihatkan dalam Tabel 5.
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
21
Tabel 5. No
Hasil pengujian agregat kasar, agregat halus dan filler Uraian
Unit
Spesifikasi Min Maks
Hasil
Keterangan
AGREGAT KASAR 1
Berat Jenis Bulk
-
2,5
-
2,614
Memenuhi
2 3
Berat Jenis Apparent Berat Jenis Efektif
-
-
-
2,688 2,823
-
%
-
3
2,759
Memenuhi
%
95
-
98
Memenuhi
% % % %
-
40 25 40 30
33,978 24,742 5,985 12,416
Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi
-
2,5 2,5 -
-
2,696 2,740 2,820
Memenuhi
%
-
3
1,627
Memenuhi Memenuhi
-
-
-
2.390 6.309
-
-
-
-
2,688 0,167
-
4
Penyerapan air Kelekatan aspal terhadap 5 agr. 6 Pengujian Los Angeles 7 Indeks kepipihan 8 Indeks kelonjongan 9 Nilai tumbukan (Impact) AGREGAT HALUS 1 Berat Jenis Bulk 2 Berat Jenis Apparent 3 Berat Jenis Efektif 4
Penyerapan Air
FILLER PIROPILIT 1 2
Berat Jenis Bulk Penyerapan air
FILLER ABU BATU 1 2
Berat Jenis Bulk Penyerapan air
Tabel 5 memperlihatkan bahwa kualitas agregat yang digunakan memenuhi persyaratan yang telah ditentukan oleh Bina Marga untuk bahan yang digunakan pada campuran panas. Pengujian ini bersifat subyektif, karena hanya didasarkan pada hasil pengamatan langsung. Pemeriksaan Aspal Tabel 6. No 1 2 3 4 5
Aspal yang digunakan pada penelitian ini adalah aspal padat (cement aspal) dengan penetrasi 60/70 yang diproduksi oleh Pertamina. Aspal tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai bahan penelitian maupun bahan pengikat. Hasil pengujian aspal tersebut dapat dilihat pada Tabel 6.
Hasil Pengujian Aspal Penetrasi 60/70
Uraian Penetrasi (25°C, 5 detik) Titik lembek (Ring & Ball) Titik nyala Daktilitas Berat jenis
Pengenceran Larutan Asam Larutan asam pekat yang sudah tersedia di pasaran diencerkan sampai konsentrasi rencana dengan perincian sebagai berikut : = 1.13×10-3 Molar HNO3
Unit 0,1 mm °C °C Cm -
Spesifikasi Min Maks 60 79 48 58 220 100 1 -
Hasil
Keterangan
67,444 48,25 320 > 150 1,032
Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi
H2CO3 = 4.5×10-2 Molar H2SO4 = 3.38×10-4 Molar Total Campuran = 1.5489×10-2 Molar Sumber : Hasil Perhitungan Erni Budi Astuti (2004)
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
22
Pengujian Marshall Standar Untuk menentukan kadar aspal dan kadar filler optimum pada campuran HRS dalam penelitian ini menggunakan metode Marshall. Alat yang digunakan adalah Marshall Testing Machine (MTM), dimana nilai stabilitas dan flow dapat langsung dibaca pada proving ring. Untuk mendapatkan nilai stabilitas yang sesungguhnya, maka pembacaan proving ring harus dikalibrasi sebesar 22,997 (kalibrasi alat), kemudian dikoreksi dengan tinggi benda uji atau volume benda uji Sedangkan nilai flow dapat langsung dibaca pada proving ring dengan mengalikan 0,01. Campuran HRS yang diuji adalah campuran yang berisi kadar aspal rencana 6%, 6.5%, 7%, 7.5%, 8%, 8.5% dan 9 %, serta kadar filler rencana yaitu 9/0%, 6/3%, 4/5%, 2/7% dan 0/9%. Diolah untuk mendapatkan nilai-nilai dari karakteristik campuran HRS. Dari data analisa Marshall kemudian diplot untuk batasan-batasan karakteristik sesuai dengan spesifikasi campuran HRS, dan didapat kadar aspal optimum (KAO) berkisar 6% - 8% serta kadar filler optimum (KFO) berkisar 0% - 9% yang dapat dilihat pada lampiran. Kisaran angka tersebut kemudian digunakan sebagai rekomendasi dalam perhitungan Metode Generalized Newton’s dengan persamaan yang dihasilkan pada analisa 2
arah. Sehingga didapatkan KAO 6,336% dan KFO 4,987% atau pada kombinasi 4/5%.. Pengujian Marshall Pada Kondisi Optimum dengan Larutan Asam Dengan menggunakan KAO 6,336% dan KFO 4/5%, campuran HRS direndam ke dalam campuran asam selama 54 detik setiap hari sampai 28 hari. Selain itu dibuat juga 6 benda uji dengan kondisi KAO dan KFO tetapi tanpa direndam campuran asam sebagai pembanding. Pengujian Marshall pada benda uji yang telah direndam asam dilakukan untuk mengetahui perubahan nilai parameter Marshall akibat perendaman larutan asam. Pengujian Marshall Immersion Pada Kondisi Optimum dengan Larutan Asam Tes perendaman Marshall dilakukan pada kondisi optimum untuk setiap kadar aspal dan kadar filler baik pada perlakuan dengan rendaman asam maupun dengan perlakuan tanpa rendaman asam. Parameter yang dihasilkan dari tes tersebut adalah Indeks Kekuatan Sisa (IKS), yang merupakan perbandingan antara nilai stabilitas Marshall pada suhu 60ºC selama 24 jam dengan nilai stabilitas Marshall pada suhu 60ºC selama 30 menit.
PEMBAHASAN Pengaruh Kadar Aspal dan Kadar Filler Terhadap Karakteristik Campuran HRS Penggunaan piropilit sebagai filler mempengaruhi nilai karakteristik campuran HRS terhadap parameter Marshall, yaitu analisa varian dua arah (uji F) didapatkan bahwa FHitung < FTabel . Pengaruh tersebut adalah nilai stabilitas semakin menurun dengan bertambahnya kadar aspal pada campuran sedangkan semakin tingginya kadar filler yang
digunakan menyebabkan meningkatnya nilai stabilitas. Namun, pada titik tertentu penggunaan kadar filler mengalami penurunan. Untuk mengetahui model hubungan yang terjadi antara variasi kadar filler dan kadar aspal dengan nilai karakteristik campuran HRS dilakukan dengan analisis regresi dan korelasi. Model persamaan regresi yang dipilih adalah persamaan polinomial dengan taraf kepercayaan (α = 5 % ). Model
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
23
hubungan tersebut dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : VIM = 8,241 - 3,476 X - 1,350 Y + 1,728 XY + 0,535 X2 + 0,097 Y2 - 0,259 XY2 - 0,355 X2Y + 0,056 X2Y2 VMA = 17,300 - 0,556 X + 1,515 Y 0,154 XY + 0,241 X2 - 0,346 Y2 + 0,087 XY2 - 0,065 X2Y Stabilitas = - 730,134 + 478,061 X + 1970,121 Y - 315,892 XY - 16,650 X2 - 272,515 Y2 + 36,227 XY2 11,004 X2Y + 3,072 X2Y2 Flow = 4,079 - 0,653 X - 0,870 Y + 0,098 XY + 0,032 X2 + 0,070 Y2 + 0,068 XY2 + 0,040 X2Y - 0,017 X2Y2 MQ = - 604,291 + 371,584 X + 1040,982 Y - 227,396 XY - 23,135 X2 144,367 Y2 + 17,863 X2Y + 0,419 X2Y + 2,357X2Y2 dimana :
X = Nilai Kadar Aspal Y = Nilai Kadar Filler
Stabilitas sebesar 1269,151 kg dicapai pada kadar aspal 6,336 % dan kadar filler 4/5 % Dari model yang didapat dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Ditinjau dari Nilai VIM Volume total dari rongga udara di antara partikel agregat yang terselimuti aspal, disebut dengan rongga udara dalam campuran VIM (void in mix) dinyatakan dalam bentuk persentase terhadap volume benda uji.. Semakin tinggi kadar aspal yang digunakan dalam campuran menyebabkan nilai VIM semakin menurun. Penggunaan filler piropilit pada kadar tertentu dalam campuran akan menaikkan nilai VIM. Aspal yang mengisi ronggarongga antar agregat akan terserap ke dalam filler piropilit, sehingga viskositas aspal meningkat dan kelekatan antara aspal dengan agregat juga meningkat. b. Ditinjau dari Nilai VMA Rongga di antara butiran agregat pada suatu campuran aspal yang sudah dipadatkan, termasuk rongga udara dan
kadar aspal efektif dikenal sebagai rongga udara di dalam agregat VMA (voids in the mix aggregate) dinyatakan dengan persentase terhadap benda uji. VMA digunakan untuk mengukur kemampuan dari suatu campuran dalam menerima atau menampung sejumlah kadar aspal, terutama sekali untuk memberikan suatu tebal lapisan aspal yang menyelimuti tiap-tiap partikel agregat. Dengan bertambahnya kadar aspal dan filler pada kadar tertentu dalam campuran maka nilai VMA semakin meningkat. c. Ditinjau dari Nilai Stabilitas Stabilitas suatu campuran berhubungan erat dengan kekuatan campuran tersebut, yaitu kemampuan campuran untuk menahan deformasi akibat beban lalu lintas. Nilai stabilitas meningkat dengan bertambahnya kadar filler piropilit dan menurun pada titik tertentu, namun tidak diikuti dengan kadar aspal. Dapat dilihat semakin tinggi kadar aspal yang digunakan maka nilai stabilitas cenderung menurun tapi masih dalam batas persyaratan untuk campuran HRS. Ini berarti akan ada kadar aspal dan kadar filler optimum tertentu yang dapat menghasilkan nilai stabilitas yang maksimal. Pada campuran HRS yang sebagian besar persentase adalah agregat halus, penggunaan filler piropilit sebagai pengisi rongga antar agregat. Dengan kandungan silika yang dimiliki piropilit, kinerja yang terjadi antara aspal dan filler dapat meningkatkan interlocking antar agregat dalam campuran. d. Ditinjau dari Nilai Flow Kelelahan menyatakan besarnya perubahan bentuk deformasi plastis pada campuran saat terbebani pada kondisi maksimum. Nilai kelelahan berhubungan dengan fleksibilitas
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
24
campuran. Kelelahan campuran semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kadar aspal dan kadar filler dalam campuran. Penambahan kadar aspal akan membuat campuran menjadi fleksibel, sedangkan penambahan kadar filler akan membuat aspal menjadi getas sehingga campuran yang dihasilkan akan menjadi semakin kaku. Ini berarti akan ada kadar aspal dan kadar filler optimum pada titik tertentu yang dapat menghasilkan fleksibilitas yang cukup pada campuran. e. Ditinjau dari Nilai MQ Marshall Quotient (MQ) adalah perbandingan antara stabilitas dan flow yang digunakan untuk mengukur tingkat fleksibilitas (kelenturan) suatu campuran aspal. Bila nilai MQ terlalu rendah, maka campuran akan menjadi terlalu lentur dan kurang stabil sehingga memiliki kerentanan yang tinggi terhadap deformasi. Namun sebaliknya, bila MQ terlalu tinggi maka campuran akan menjadi kaku dan mudah retak. Semakin tinggi kadar filler dalam campuran maka nilai MQ menjadi semakin tinggi. Namun pada titik tertentu dengan penambahan kadar filler nilai MQ sedikit menurun tapi masih dalam persyaratan . Namun sebaliknya, semakin tinggi kadar aspal yang digunakan maka nilai MQ semakin menurun. Kinerja Campuran HRS Pada Kadar Aspal Optimum dan Kadar Filler Optimum A. Hubungan antara kadar aspal dan kadar filler Penggunaan kadar filler piropilit pada persentase tertentu pada campuran menyebabkan nilai kadar aspal berkurang. Maka, dapat dilihat bahwa penggunaan piropilit sebagai filler memberikan kontribusi terhadap penghematan penggunaan aspal. B. Hubungan antara kadar aspal optimum dan kadar filler optimum dengan VIM
Berat isi campuran dapat digunakan sebagai indikator yang menyatakan tingkat kepadatan suatu campuran. Dengan penggunaan filler piropilit pada kadar tertentu dan kadar aspal optimum dalam campuran menyebabkan berat isi campuran semakin meningkat (masih dalam syarat), campuran cukup padat. Dengan penggunaan kadar filler optimum dan kadar aspal optimum pada percobaan ini dihasilkan campuran aspal yang memiliki kepadatan cukup. C. Hubungan antara kadar aspal optimum dan kadar filler optimum dengan VMA Berbeda dengan VIM, penggunaan kadar filler dan kadar aspal optimum VMA yaitu rongga antar agregat yang terdapat dalam campuran mengalami penurunan. Dimana semakin padat campuran menyebabkan semakin sedikit pula rongga-rongga antar agregat. D. Hubungan antara kadar aspal optimum dan kadar filler optimum dengan Flow Dengan penggunaan kadar aspal dan kadar filler optimum pada campuran meningkatkan nilai kelelehan (flow). Sehingga fleksibilitas campuran berkurang, tetapi secara keseluruhan nilai flow yang dihasilkan masih dalam rentang spesifikasi yang ditetapkan yaitu antara 2 – 4 mm. E. Hubungan antara kadar aspal optimum dan kadar filler optimum dengan stabilitas Penggunaan kadar aspal dan kadar filler optimum menghasilkan peningkatan nilai stabilitas pada campuran HRS, hasil pengujian di atas nilai 800 kg.
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
25
penggunaan aspal, filler piropilit juga memberikan kontribusi yang lain terhadap campuran HRS. Dengan kandungan yang dimiliki piropilit yaitu silika, bila diaktivasi dengan asam maka akan meningkatkan kinerja dari piropilit tersebut. Untuk itu, campuran ini direndam dengan larutan asam selama 54 detik sampai 28 hari. Nilai kelelahan (flow) yang dihasilkan akibat perendaman larutan asam baik (masih dalam persyaratan) tidak terlalu getas. Sedangkan nilai stabilitas pada campuran HRS cukup meningkat, berarti perendaman asam yang dilakukan meningkatkan kinerja silika yang terkandung pada piropilit dan menjaga serta meningkatkan stabilitas pada campuran tersebut seperti dijelaskan pada tabel 7.
F. Hubungan antara kadar aspal optimum dan kadar filler optimum dengan MQ Parameter yang dapat digunakan untuk menilai fleksibilitas campuran adalah Marshall Quotient, yaitu perbandingan antara stabilitas dan flow. Fleksibilitas campuran adalah kemampuan campuran tersebut untuk mengikuti deformasi yang terjadi tanpa timbul retak dan perubahan volume. Dari hasil pengujian nilai MQ masih dalam batas syarat yaitu di atas 200 kg/mm. Pengaruh Asam terhadap Stabilitas Campuran HRS Penggunaan kadar aspal dan kadar filler piropilit pada kondisi optimum terhadap campuran HRS memberikan hasil yang baik. Selain menghemat
Tabel 7. Hasil Analisis Marshall Pada Kadar Aspal Optimum Dengan Asam Karakteristik Campuran
Rata – rata Unit
Spesifikasi
Jenis Filler Tanpa Piropilit*
Dengan Piropilit**
Min
Max
Keterangan
KAO
%
8.220
6.336
-
-
VIM
%
4.090
3.934
1
4
memenuhi
VMA
%
20.970
17.677
18
-
memenuhi
Stabilitas
Kg
973.967
2375.268
800
-
memenuhi
Flow
Mm
3.650
2.920
2
4
memenuhi
MQ
kg/mm
266.84
825.017
200
-
memenuhi
Keterangan : * Astuti, 2004 ** Katharina, Vivi S.Tama, 2007
Pengaruh Asam Terhadap Nilai Durabilitas Campuran HRS Durabilitas campuran adalah ketahanan suatu campuran terhadap pengaruh cuaca dan temperatur. Nilai durabilitas pada campuran HRS dapat diketahui dengan melihat nilai indeks kekuatan sisa (IKS). Dari Tabel 8 dapat dilihat bahwa nilai IKS pada kondisi terendam asam dengan filler piropilit lebih tinggi dibandingkan pada kondisi tanpa perlakuan asam dengan filler piropilit, yaitu dengan kenaikan sebesar 14,714 %.
Dan pada tabel 9 dapat dilihat pula bahwa nilai IKS pada kondisi terendam asam dengan filler piropilit lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi terendam asam tanpa filler piropilit. Hal ini menunjukan piropilit yang digunakan sebagai filler mempunyai kinerja yang lebih baik jika teraktivasi dengan asam. Sehingga dapat disimpulkan dengan menggunakan Filler piropilit pada campuran HRS dapat meningkatkan potensi durabilitas campuran.
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
26
Tabel 8 Nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) Jenis Filler Tanpa
Stabilitas Marshall
IKS
Spesifikasi
(kg)
(%)
Min
2054.320
1739.971
85.910
2257.200
2224.723
Standar
Immersion
(kg) Asam Dengan
Keterangan
Max Memenuhi
80
-
98.551
Memenuhi
Asam
Tabel 9 Nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) Pada Perlakuan Terendam Asam Jenis Filler Tanpa
Stabilitas Marshall
IKS
Spesifikasi
(kg)
(%)
Min
973.967
922.069
94.699
2257.200
2224.723
Standar
Immersion
(kg) Piropilit * Dengan
Max Memenuhi
80
98.551 Piropilit** Keterangan : * Utami, 2004 ** Katharina, Vivi S.Tama, 2007
Keterangan
Memenuhi
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil analisis Marshall pada kondisi kadar aspal optimum dan kadar filler optimum, dengan perlakuan terendam asam selama 28 hari menunjukkan bahwa nilai stabilitas sebesar 1269,151 kg dan nilai IKS sebesar 98,551 % dimana nilai tersebut masih memenuhi spesifikasi campuran beraspal panas seksi 6.3 DPU 1998. 2. Dari dari hasil analisis Marshall pada kondisi kadar aspal optimum 6,336 % dan kadar filler optimum 4/5 % diperoleh nilai IKS sebesar 85,910 % menunjukkan bahwa nilai tersebut memenuhi spesifikasi campuran beraspal panas seksi 6.3 DPU 1998. 3. Sedangkan pada analisa varian satu arah diperoleh bahwa FHitung > FTabel
yang berarti bahwa dengan penggunaan filler piropilit pada campuran HRS tidak terpengaruh dengan perlakuan terendam asam dengan kadar aspal dan kadar filler dalam kondisi optimum. Dimana nilai stabilitas dan durabilitas campuran HRS tidak mengalami penurunan akibat perendaman campuran asam selama 28 hari. Bahkan HRS dengan menggunakan filler piropilit dengan perlakuan asam dapat meningkatkan potensi durabilitas campuran sebesar 14,714%> Hal ini berarti kondisi polusi udara di Surabaya masih dalam batas aman terhadap perkerasan lentur jalan raya yang menggunakan piropilit sebagai filler pada campuran HRS.
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
27
UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada BPP Fakultas Teknik Universitas Brawijaya selaku penyandang dana penelitian serta untuk
sejawat Vivi S.Tama, ST, dan Khatarina, ST atas dukungan dan partisipasinya selama penelitian.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2000. Spesifikasi Campuran Beraspal Panas, Departemen Pekerjaan Umum. Astuti, Erni Budi. 2004. Skripsi Pengaruh Konsentrasi Asam Terhadap Nilai Stabilitas dan Fleksibilitas Hot Rolled Sheet (HRS), Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang. Handoko, D.S.P. 2003, Akktivasi Katalis Cr/Zeolit dalam Reaksi Konversi Katalik Fenol dan Metol Butanol, Jurnal Ilmu Dasar, vol.4 No.2: 70-76. Keren, R., Gross, P.R., and Sparks, D.L 1994, Equilibrium and Kinetics of Borate Adsorption-Desorption on Pyrophyllite in Aqueous
Suspensions, Soil. Sci. Soc. Am. J, 58:1116-1122. Utami, Sri Juniarti. 2004. Skripsi Pengaruh Campuran Asam Terhadap Durabilitas Hot Rolled Sheet (HRS), Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang. Sukirman, Silvia. 2003. Beton Aspal Campuran Panas, Nova, Bandung. Vivi S.T, Katharina. 2007. Pengaruh Air Hujan di Surabaya Terhadap Stabilitas dan Durabilitas Campuran HRS (hot rolled sheet) yang Menggunakan Piropilit Sebagai Filler, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang, Unpublised.
JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 3, No.1 – 2009 ISSN 1978 – 5658
28
