Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013
ISSN 0216-7492
STUDI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI PENGARUH VARIASI CAMPURAN HIGH DENSITY POLYETILENA (HDPE) DAN ASPAL PENETRASI 60/70 DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM ANSYS 12 1,2
Edy Surya Sitanggang1, Alfian Hamsi2 Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara e-mail:
[email protected] Abstrak
Dewasa ini infrastruktur jalan raya di Indonesia masih merupakan masalah besar karena sebahagian jalan raya ini perlu peremajaan atau perbaikan setiap tahunnya dan ini sangat memerlukan dana yang tidak sedikit.Salah satu yang sangat memungkinkan untuk meminimalisir biaya perbaikan adalah dengan mengkaji ketahanan aspal yang tahan lama dan berkualitas. Aspal polimer adalah suatu material yang dihasilkan dari modifikasi antara polimer dengan aspal. Umumnya dengan sedikit penambahan bahan polimer sudah dapat meningkatkan hasil ketahanan yang lebih baiksehingga menciptakan jalan lebih tahan lama. Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh tegangan tekan maksimum, modulus elastisitas, massa density yang terjadi akibat beban tekan statik. Aspal polimer dibuat dengan cara mencampurkan Aspal dengan Polietilena yang di campur bersama dengan agregat pasir halus kemudian ditambahkan Dikumil Peroksida (DCP) sebagai inisiator dan Divenil Benzena (DVB) sebagai pengikat. Spesimen dibentuk menjadi kubus dengan panjang sisi 50 mm. Pengujian yang dilakukan terhadap bahan ini yaitu uji penyerapan air, uji tekan statik.Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa penambahan 30gr Aspal dan 20 gr Polietilena efektif dalam meningkatkan sifat mekanik dari campuran aspal dimana dihasilkan kekuatan tekan maksimum sebesar 4,295 MPa dan persentase penyerapan air sebesar 0.11%. Untuk uji tekan statik disimulasikan dengan menggunakan program Ansys 12. Hasilnya untuk variasi 20 gr polietilena : 30 gr aspal diperoleh kekuatan tekan 4,295 Mpa, massa density 2,75 x10 kg/ , dan modulus elastisitas 9,704 MPa. Kata kunci : Aspal polimer, Aspal, Polietilena, Dikumil Peroksida, Divenil Benzena, uji penyerapan air, uji tekan statik
1. Pendahuluan Jalan merupakan salah satu pendukung utama untuk perkembangan pembangunan di Indonesia. Jalan memobilisasi sebagian besar angkutan barang dan orang. Hal ini mengakibatkan kerusakan pada jalan tidak dapat dihindari karena beban yang ditanggung akibat aktivitas mobilisasi angkutan orang dan barang tersebut. Keadaan tersebut diperparah juga oleh situasi iklim di Indonesia yang tropis, kelembaban dan curah hujan yang tinggi mengakibatkan intensitas sinar matahari yang tinggi sepanjang tahun,curah hujan yang tinggi, sehingga memperpendek umur jalan.
Aspal konvensional dengan penetrasi 60/70 yang biasa digunakan sebagai bahan campuran panas (hotmix) cenderung memiliki viskositas dan titik leleh yang rendah, mudah dipengaruhi oleh suhu dan beban yang melintas diatasnya. Suhu yang tinggi disiang hari dan ditambah dengan adanya beban dari lalu lintas yang besar akan semakin memperbesar kemungkinan perkerasan lentur jalan akan mengalami kerusakan yang permanen. Sementara itu, terkait dengan curah hujan yang tinggi, air hujan akan sering menggenangi permukaan jalan. Tipikal kerusakan karena pengaruh air adalah lubang. Sekali lubang terbentuk maka air akan tertampung didalamnya sehingga 9
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 dalam hitungan minggu lubang yang semula kecil dapat membesar lebih cepat. Selain itu, kerusakan pada jalan aspal umumnya berkaitan dengan beban roda yang berat, peningkatan tekanan ban,eskalasi atau meningkatnya jumlah lalu lintas dan kerusakan kelembaban [1]. Salah satu upaya untuk mengatasi kekurangan dari aspal konvensional penetrasi 60/70 adalah dengan menggunakan aspal modifikasi sebagai material campuran. Para peneliti aspal telah memfokuskan perhatian pada sifat –sifat pemodifikasi aspal yang diperoleh dari interaksi antara komponen aspal dan aditif polimer. Dalam hal ini terlihat bahwa keterpaduan aditif polimer yang sesuai kedalam campuran aspal dapat dipersiapkan sifat – sifat yang dibutuhkan untuk meningkatkan kontribusi pengikat aspal untuk kinerja pengaspalan. Aspal modifikasi (modified bitumen) merupakan jenis aspal yang dimodifikasi karakteristiknya sehingga memiliki sifat – sifat positif yang dibutuhkan. Untuk polimer yang efektif digunakan dijalan raya, maka harus meningkatkan resistensi terhadap keretakan letih, mengurangi cakupan deformasi permanen dan mengurangi pengerasan pada suhu media dan suhu tinggi. Polimer harus memperbaiki tidak hanya sifat – sifat aspal beton, tetapi harus memperbaiki kinerja kombinasi agregat pengikat dengan baik [3]. 2. Tinjauan Pustaka Polimer sebenarnya sudah ada dan digunakan manusia sejak berabad-abad yang lalu.Polimer polimer yang sudah digunakan itu adalah jenis polimer alam seperti selulosa, pati, protein, wol, dan karet.Istilah polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan dari Swedia, Berzelius (1833). Polimer adalah suatu rantai berulang atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun biasanya merupakan organik (memiliki rantai karbon) ada juga
ISSN 0216-7492 banyak polimer inorganik. Contoh terkenal dari polimer adalah plastik DNA. Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer sebenernya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa , sebuah polisakarida yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam nukleat memiliki peranan penting dalam proses kehidupan. Aspal adalah material yang termoplastik, berati akan menjadi keras atau lebih kental jika temperatur berkurang dan akan lunak atau lebih cair jika temperatur bertambah. Sifat ini dinamakan kepekaan terhadap perubahan temperatur. Kepekaan terhadap temperatur dari setiap jenis aspal berbeda-beda, yang dipengaruhi oleh komposisi kimiawi aspalnya, walaupun mungkin mempunyai nilai penetrasi atau viskositas yang sama pada temperatur tertentu. Pemeriksaan sifat kepekaan aspalterhadap perubahan temperatur perlu dilakukan sehingga diperoleh informasi rentang temperatur yang baik untuk pelaksanaan pekerjaan. High-density polyethylene (HDPE) atau high-density polyethylene (PEHD) adalah polietilena termoplastik yang terbuat dari minyak bumi. Dibutuhkan 1,75 kilogram minyak (dalam hal energi dan bahan baku) untuk membuat satu kilogram HDPE. HDPE umumnya didaur ulang, dan memiliki nomor "2" sebagai yang simbol daur ulang . Pada tahun 2007, pasar HDPE global mencapai volume lebih dari 30 juta ton. Kepadatan massa high-density polyethylene dapat berkisar 0,930,97g/cm3. Meskipun kepadatan HDPE hanya sedikit lebih tinggi dari lowdensity polyethylene , HDPE memiliki sedikit bercabang , memberikan kuat gaya antar dan kekuatan tarik dari LDPE. Perbedaan dalam kekuatan melebihi perbedaan dalam kepadatan, 10
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 memberikan HDPE yang lebih tinggi kekuatan tertentu . Hal ini juga lebih keras dan lebih buram dan dapat menahan agak lebih tinggi suhu (120 ° C / 248 ° F untuk jangka pendek, 110 ° C / 230 ° F terus menerus). Highdensity polyethylene, seperti polypropylene , tidak bisa menahan biasanya diperlukan autoklaf kondisi. Kurangnya percabangan dijamin oleh pilihan yang tepat dari katalis (misalnya, Ziegler-Natta ) dan reaksi kondisi. HDPE mengandung unsur kimia karbon dan hidrogen. HDPE juga banyak digunakan dalam kembang api perdagangan. Mortir HDPE lebih diutamakan untuk tabung baja atau PVC karena mereka lebih tahan lama dan lebih penting lagi mereka jauh lebih aman dibandingkan dengan baja atau PVC. Jika shell atau salut adalah kerusakan (pot bunga) dalam mortir, HDPE cenderung untuk merobek atau robek bukannya menghancurkan dan menjadi pecahan peluru seperti PVC, yang dapat membunuh atau melukai penonton. PVC dan baja sangat rentan terhadap hal ini dan penggunaannya dihindari jika memungkinkan. Beberapa jenis monomer, khususnya stirena dan metal metakrilat dan beberapa sikloalkana cincin teregang, mengalami polimerisasi oleh pemanasan tanpa hadirnya suatu inisiator radikal bebas tambahan. Akan tetapi sebagian monomer memerlukan beberapa jenis inisiator. Inisiator radikal bebas dikelompokkan menjadi empat tipe utama, yaitu : peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks dan beberapa senyawa membentuk radikal bebas dibawah pengaruh cahaya (fotoinisiator). Radiasi berenergi tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas, meskipun radiasi seperti ini jarang digunakan[4]. Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan.Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikalradikal pada suatu suhu dan laju yang
ISSN 0216-7492 tergantung pada strukturnya.Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak [4].Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama.Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagai zat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir. DCP adalah sumber radikal sumber yang kuat, digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat penvulkanisasi. Temperatur waktu paruh 61 °C (untuk 10 jam) 80 °C (untuk 1 jam) dan 120 °C (untuk 1 menit). DCP terdekomposisi dengan cepat, menyebabkan kebakaran dan ledakan, pada pemanasan dan dibawah pengaruh cahaya.DCP juga bereaksi keras dengan senyawa yang bertentangan (asam, basa, zat pereduksi, dan logam berat).Sebaiknya DCP disimpan dalam kondisi temperatur kamar (< 27 °C atau maksimum 39°C) dan untuk menjaga dari zat pereduksi dan senyawasenyawa yang tidak kompatibel dengannya. Divenil benzena berubah-ubah secara ekstrim zat crosslinking (ikat silang) yang sangat baik dan juga meningkatkan sifat-sifat polimer.Sebagai contoh, divenil benzena banyak digunakan pada pabrik adesif, plastik, elastromer, keramik, material biologis, mantel, katalis, membran, peralatan farmasi, khususnya polimer dan resin penukar ion. Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan tarik, arah kedua gaya menjahui ujung benda (kedua gaya saling berjauhan), maka pada tegangan tekan, arah kedua gaya saling mendekati. Dengan kata lain benda tidak ditarik tetapi ditekan (gaya-gaya bekerja di dalam benda). Kekuatan tekan material adalah nilai tegangan tekan uniaksial yang mempunyai 11
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 modus kegagalan ketika saat pengujian. Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan tekan dinamakan mampatan. Misalnya pada tiang-tiang yang menopang beban, seperti tiang bangunan mengalami tegangan tekan. Kekuatan tekan biasanya diperoleh dari percobaan dengan alat pengujian tekan. Ketika dalam pengujian nantinya, spesimen akan menjadi lebih mengecil seperti menyebar lateral. Dalam pengujian ini tegangan ( pada saat gagal atau patah diberikan oleh persamaan :
ISSN 0216-7492 tegangan dan bahan ini tidak akan berubah ke bentuk semula. Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik atau tekan. Bila kita terus menarik atau menekan suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan atau tekanan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gambar 2.3. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarik atau gaya tekan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.
****..(1) Dimana: σ = Tegangan ( N/mm²) F = Gaya maksimum (N) A = Luas penampang (mm²) Untuk mengoptimalkan produk tersebut perlu diketahui karakteristik material penyusunnya akibat beban tekan statik.Karakteristik suatu spesimen harus terukur, untuk itu perlu suatu pengujian tekan statik terhadap material tertentuagar karakteristik dapat diketahui. Karakteristik dapat diketahui dari respon yangdialami oleh material. Respon diakibatkan oleh adanya gangguan (disturbance) yangdiberikan terhadap sebuah sistem, seperti: F (gaya), T (temperatur), dan lain-lain. Pertimbangan yang paling penting dalam upaya untuk mencegah terjadinya kegagalan desain struktur adalah tegangan yang terjadi tidak melebihi dari kekuatan material. Akan tetapi, ada banyak pertimbangan lain yang harus diperhatikan,misalnya: tegangan yang terjadi secara tiba-tiba (impact), dan lain sebagainya.Penyelidikan respon meliputi beberapa aspek,antara lain: respon material dan struktur terhadap pembebanan tertentu,mekanisme perubahan bentuk yang terjadi pada saat terjadinya beban maksimum dan lain sebagainya [2]. Dalam penelitian ini terdapat bahan yang mengalami deformasi plastis jika terus diberikan
Gambar 1 Kurva F vs l Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut “Ultimate Compression Strength” dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tekan maksimum. Perubahan panjang dalam kurva disebut sebagai regangan teknik( .), yang didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi akibat perubahan statik (∆L) terhadap panjang batang mula-mula (Lo).Tegangan yang dihasilkan pada proses ini disebut dengan tegangan teknik ( ), dimana didefinisikan sebagai nilai pembebanan yang terjadi (F) pada suatu luas penampang awal (Ao). Tegangan normal tesebut akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut : QQQQQ(2) 12
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 Dimana: σ = Tegangan normal akibat beban tekan statik (N/mm2) F = Beban tekan (N) Ao = Luas penampang spesimen mula-mula (mm2) Regangan akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut : QQQQ.(3) Dimana: Keterangan: ε = Regangan akibat beban tekan statik (%) L = Perubahan panjang spesimen akibat beban tekan (mm) Lo = Panjang spesimen mulamula (mm) Pada prakteknya nilai hasil pengukuran tegangan pada suatu pengujian tarik dan tekan pada umumnya merupakan nilai teknik. Regangan akibat beban tekan yang terjadi, panjang akan menjadi berkurang dan diameter pada spesimen akan menjadi besar, maka ini akan terjadi deformasi plastis . Hubungan antara stress dan strain dirumuskan pada persamaan berikut : ****(4) E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).Kurva ini ditunjukkan oleh Gambar 2.4.
ISSN 0216-7492
Gambar 2 Kurva tegangan-regangan Untuk mengetahui besarnya penyerapan air oleh aspal polimer, dihitung dengan menggunakan persamaan Archimedes (Newdesnetty, 2009).
! 100 "...........(5)
Dengan : WA = persentase penyerapan air (%) Mk = massa sampel kering (kg) Mj = massa jenuh air (kg) 3. Metode Penelitian Penelitian dilakukan pada spesimen aspal polimer.Spesimen tersebut akan diuji dengan uji tekan statik, uji penyerapan air untuk mengetahui sifat–sifat mekanik dari material tersebut. Material yang digunakan berbahan polistirena sebagai bahan aditif yang dicampur bersama agregat pasir dengan adanya dikumil peroksida dan divenil benzena. Alat-alat yg digunakan pada penelitian ini antara lain : Gelas Beaker 100 mL Pyrex yang berfungsi sebagai wadah tempat mencampur bahan ; Gelas ukur 50 mL Pyrex berfungsi untuk mengukur banyaknya toluena yg diperlukan untuk melarutkan polistirena ; Cetakan sampel kubus ukuran sisi 5 cm ASTM C 348-2002 digunakan untuk mencetak spesimen ; Neraca Analitik digunakan untuk meninbang bahan bahan yang dipakai untuk membuat spesimen yang akan diuji ; Hot Plate Fisher Dyna Mix berfungsi sebagai alat pemanas ; Oven Gallenkamp Plus II berfungsi untuk mengeringkan bahan ; Hot Compressor Gonno Hydraulic Press berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk bahan cetak yang berdasarkan pada pemanasan ; Mesin 13
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 uji kuat tekan Tokyo Testing Machine Type-20E MGF digunakan untuk menguji kuat tekan spesimen. Sebanyak 40 g aspal dimasukkan ke dalam beaker, dan dipanaskan pada suhu 100 oC sampai meleleh. Ketika aspal dipanaskan ,10 gr polietilena dipanaskan dalam gelas beaker dengan menambahkan larutan xylen sampai mencair pada suhu 150°C. Kemudian ditambahkan 1 gr Dikumil Peroksida ke dalam larutan tersebut, kemudian ditambahkan 1 gr Divenil Benzena, sambil tetap diaduk selama 10 menit. Ditambahkan 350 gr pasir halus ke dalam wadah aspal yg sudah dilelehkan secara perlahan sambil diaduk pada temperature yang sama selama 15 menit. Dengan suhu yang sama, larutan polietilena tersebut dicampurkan ke dalam wadah yang telah berisi campuran aspal dengan pasir halus dengan merata. Campuran tersebut dimasukkan ke dalam cetakan kubus, dan ditempatkan kedalam Hot Compressor pada suhu 150 °C selam 30 menit. Hasil cetakan didinginkan pada suhu kamar, kemudian dikeluarkan dari cetakan untuk diuji. Perlakuan yang sama juga dilakukan dengan variasi HDPE dengan aspal dimana perbandingan masing-masing komposisi yaitu (40 : 10), (30 : 20).
ISSN 0216-7492
Tabel 1 Data hasil uji daya serap air spesimen ASTM C 20-00-2005 Variasi PE : Aspal 0gr : 50gr
10gr : 40gr
Spesimen A1 A2 A3 B1
#$ (gr) 320,4 321,3 317,6 332,5
#% (gr) 322,2 322,9 319,4 333,1
331,4
332,3
B3
331,6
332,3
C1
343,6
344,0
C2
342,4
342,9
C3
343,2
343,8
20gr : 30gr
Dari tabel 4.1 dapat dicari persentase Daya Serap Air dengan memasukkan data kepersamaan 2.5. Diketahui : Mj = 322,2 gr Mk = 320,4 gr WA = WA =
&
! 100 %
322,2320,4 320,4
! 100 % = 0,56 %
Hasil perhitungan daya serap air dapat dilihat pad tabel 4.2 sebagai berikut : Tabel 2 Data persentasa serapaair spesimen Variasi PS : Aspal
0gr : 50gr
daya
Spesimen
Selisih
A1 A2 A3 B1
1,8 1,6 1,8 0,6
Daya Serap Air (%) 0,56 0,49 0,56 0,18
B2
0,9
0,27
B3
0,7
0,21
C1
0,4
0,11
C2
0,5
0,14
C3
0,6
0,17
10gr : 40gr
4. Data dan Analisa Data Pengujian Serap Air Analisa serapan air dengan merendam sampel selama 24 jam, dari berbagai persentase campuran diperoleh sampel yang lebih banyak mengandung aspal menyerap air lebih banyak, dimana selisih ini dijadikan dalam persen berat air yang terserap.
B2
20gr : 30gr
Dari perhitungan uji daya serap air dapat diperoleh nilai rata-rata ketiga variasi campuran yaitu : 1. Variasi campuran 0 gr PE : 50 gr Aspal Daya serap air rata-rata = 0,53 % 2. Variasi campuran 10 gr PE : 40 gr Aspal Daya serap air rata-rata = 0,22 % 3. Variasi campuran 20 gr PE : 30 gr Aspal 14
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013
ISSN 0216-7492
Daya serap air (%)
Daya serap air rata-rata = 0,14 %
40gr
20gr : 30gr
0.4 0.22 0.14
0.2
1
2
3
B3
6668,760
17,26
C1
10591,560
21,19
C2
10630,788
21,43
C3
10738,665
22,13
4
Polietilena : Aspal
Gambar 3 Grafik hubungan antara persentase daya serap air dengan variasi Polietilena : Aspal Hasil Pengujian Kuat Tekan Telah dilakukan pengujian kuat tekan terhadap semua jenis variasi sampel, dimana pengujian terhadap sampel dilakukan dengan memberikan beban sebesar 2000 Kgf dan kecepatan 20 mm/menit. Data merupakan data awal rata-rata setiap sampel telah dibuat dalam bentuk grafik. Pengujian kuat tekan (Compressive Strength Test) dilakukan pada Torsces Electronik sistem (Universal system machine).Hasil pengujian ditampilkan dalam bentuk digital berupa nilai Load (nilai F maksimum) dan nilai regangan (Stroke). Berdasarkan data nilai load diperoleh nilai kuat tekannya dengan menggunakan persamaan 2.1 (Contoh hasil perhitungan tercantum pada Lampiran 1). Harga Load mempunyai satuan dalam Kgf yang kemudian dikonversikan ke satuan N dan Stroke dalam mm/menit. 1 kg.f = 9,807 N. Tabel 3 Data hasil uji tekan spesimen ASTM D 1559-76 ( Compressive Strength Test )
10gr :
18,98
0 0
0gr : 50gr
6913,935
0.53
0.6
Variasi PE : Aspal
B2
Spesimen
A1 A2 A3 B1
Gaya max. (F) (N) 627,648 627,648 637,455 6815,865
Stroke (mm/menit ) 12,50 12,50 12,52 18,73
Berdasarkan tabel 3 , maka kekuatan tekan spesimen dapat dicari berdasarkan perhitungan berikut : Kekuatan tekan spesimen A1 ( 0 gr polietilena : 50gr aspal) adalah sebagai berikut:
s = 5 cm Diketahui : S = 5cm = 50mm A= 50mm x 50mm = 2500 mm² F= 627,648 N ( 627,648 * ) = 2500 ++² = 0,251 MPa Tabel 4 Data hasil uji tekan secara keseluruhan Variasi Spesimen Gaya Kekuatan PE : max. (F) Tekan (σ) Aspal (N) (MPa) A1 627,648 0,251 0gr : A2 627,648 0,251 50gr A3 637,455 0,254 B1 6815,865 2,726 10gr : 40gr B2 6913,935 2,764
20gr : 30gr
B3
6668,760
2,667
C1
10591,560
4,236
C2
10630,788
4,252
C3
10738,665
4,295
Dari perhitungan uji tekan yang telah dilakukan,dapat dilihat pada lampiran :
15
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013
ISSN 0216-7492
Maka diperoleh nilai rata-rata dari ketiga variasi campuran yaitu : 1. Variasi campuran 0 gr Polietilena : 50 gr aspal Fmax. rata-rata = 630,917 N σ rata-rata = 0,252 MPa 2. Variasi campuran 10 gr Polietilena : 40 gr aspal Fmax. rata-rata = 7466,186 N σ rata-rata = 2,719 MPa 3. Variasi campuran 20 gr Polietilena : 30 gr aspal Fmax. rata-rata = 10653,671 N σ rata-rata = 4,260 MPa
Gaya max. (N)
Hasil simulasi Berikut gambar struktur dalam simulasi ansys 12
spesimen
10653. 7466.1 671 86
12000 10000 8000 6000 4000
631.91 7
2000 0 0
1
2
3
4
Polietilena : Aspal
Gambar 4 Grafik hubungan antara nilai F dengan variasi polietilena : aspal 5
4.26
4
σ(Mpa)
dan gaya 0,6 KN. Dalam hal ini jelas bahwa penambahan polistirena mempengaruhi kekuatan pada campuran aspal. Semakin banyak polietilena dalam campuran , menyebabkan kekuatan tekan pada aspal polimer pun semakin meningkat .
Tabel 5 perbandingan tegangan maksimum uji eksperimen dan simulasi numerik ansys 12. Variasi Campuran ( PE : Aspal) 0 : 50 10 : 40 20 : 30
2.719
3
Gambar 6. Struktur Spesimen dalam simulasi ansys 12
Tegangan Maksimum Hasil pengujian Tekan ( Mpa ) 0,254 2,764 4,295
Tegangan Maksimum Hasil Simulasivoin mises (Mpa) 0,027848 0,027915 0,027920
2 1
0.252
0 0
1
2
3
4
Polietilena : Aspal
Gambar 5 Grafik hubungan antara nilai σ dengan variasi polietilena : aspal Hasil terbaik (maksimum) yaitu pada perbandingan Aspal : Polietilena (20:30) dengan nilai kuat tekan sebesar 4,260 MPa dan gaya 10,6 KN . Dan nilai kuat tekan terendah terlihat pada variasi kelima yaitu tanpa penambahan polistirena (0:50) sebesar 0,252 MPa
Hasil tegangan maksimum yang didapat melalui simulasi Ansys 12 berbeda dengan hasil dari tekanan eksperimental. Pada Ansys 12, dalam menentukan material properties, dimasukkan nilai modulus elastisitas, massa jenis dan poissno ratiokedalam kotak dialog material. Nilai modulus elastisitas dan massa jenis sudah didapat dari perhitaungan data-data specimen yang sudah ada. Tetapi nilai poisson ratio tidak dapat diketahui. Hal ini dikarenakan, campuran aspal polietilena merupakan material baru.
16
Jurnal Dinamis Vol. I, No.13, Juni 2013 4. Kesimpulan dan Saran Polietilena dapat dimanfaatkan sebagai bahan aditif dalam campuran aspal dan meningkatkan sifat mekanis, di mana menghasilkan nilai kuat tekan maksimum pada variasi campuran 20 gr HDPE : 30 gr aspal yaitu sebesar 4,295 MPa. Hasil tersebut merupakan hasil terbaik dibandingkan dengan aspal tanpa campuran variasi 0 gr HDPE : 50 gr aspal yaitu sebesar 0,254 MPa. Untuk tingkat penyerapan air merupakan yg paling baik 0,11 %, lebih kecil dibandingkan dengan aspal tanpa adanya campuran polimer 0,53 %. Untuk pengembangan selanjutnya, peneliti menyarankan agar komposisi yang dipakai dalam pembuatan aspal polimer dengan menggunakan material lain yang dapat menambah kekuatan dan kekerasan Aspal Polimer. Untuk kajian selanjutnya agar dipakai mixer yang standar pabrik dengan memvariasikan temperatur dan putaran. Untuk pengembangan selanjutnya sebaiknya dilakukan perhitungan pembuatan specimen.
ISSN 0216-7492
Daftar Pustaka [1]
Brown, E.R., Rowlet, R.D., dan Boucher, J.L. 1990. Highway Research: Shearing The Benefits. Proceeding of The United States Strategic Highway Research Program Conference. London.
[2]
Gere, M.J., & Timoshenko, P.S. 1987. Mekanika Bahan, Terjemahan oleh Hans J. Wospakri. Jakarta: Penerbit Erlangga.
[3]
King, G.N., Munchy, H.W., Prudhomme, J.B. 1986. Polymer Modification : Binder’s Effect on Mix Properties, Volume 55. hal 519-540. Proceeding of the Association of Asphalt Paving Technologists.
[4]
Stevens, M.P., 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta
17
