Jurnal Saintech Vol. 04- No.03-September 2012 ISSN No

Jurnal Saintech Vol. 04- No.03-September 2012 ISSN No. 2086-9681

PREPARASI DAN KARAKTERISASI EPOXY ASPAL-BAN BEKAS (CRUMB RUBBER) DAN APLIKASINYA SEBAGAI BAHAN FLEXIBLE PAVEMENT

Oleh :

Dr.Erna Frida, MSi 1) dan Ir. Dharma Sembiring 2) 1), 2)

Dosen Fakultas Teknik Universitas Quality

Abstract Have done some research on flexible pavement consists of powder materials used tires (30-40 mesh), Epoxy resin, asphalt, Maleic Anhydride. Results flaxible characterized pavement. For composite cold with Hubbard Stability testing will increase 1.5 times. Resilience glide and absorption of noise on asphalt rubber composite is better than conventional asphalt composite. Marshall Immersion Test results showed the index immersion hot rolled asphalt mixture with 50% powder as partial replacement tires at fraction No. aggregate. 50, has the greatest value is 96.42%. Keywords: Flexyble pavement, asphalt, tires powder, Hubbard Stability, Marshall Immersio

1. Pendahuluan Jalan raya merupakan prasarana transportasi yang berperan strategis dalam bidang sosial, ekonomi, budaya dan hankam. Jalan melayani 80-90% dari seluruh angkutan barang dan orang, sehingga pembangunan prasarana transportasi jalan raya merupakan sektor pembangunan yang diprioritaskan. Dampak dari kegiatan ini adalah meningkatnya kebutuhan aspal dan agregat alam baik agregat kasar/agregat halus. Kebutuhan aspal mencapai 600.000 ton/tahun diimport yang mengakibatkan berkurangnya devisa dan ketersediaan agregat juga makin berkurang (Sjahdanulirwan, 2007) Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan dalam mendapatkan material baru untuk flexible pavement adalah pemanfaatan bahan yang berasal dari tumbuhan atau serat organik. Serat organik mudah diperoleh, lebih murah, ramah lingkungan dan beberapa diantaranya merupakan produk limbah yang belum banyak dimanfaatkan secara optimal. Serat yang akan digunakan harus kompatibel dengan bahan

epoxy aspal sehingga dapat diperoleh ikatan internal yang kuat antara komposit Secara termal harus stabil dan secara fisik dapat tahan lama dan tahan terhadap kekerasan atau kekakuan pavement, usia pavement lama dan tidak timbul deformasi atau keretakan setiap saat (Gobaint) Kesulitan penanganan limbah di industri barang jadi karet seperti ban dikarenakan sifat limbahnya yang merupakan bentuk vulkanisat. Vulkanisat karet adalah suatu material yang sulit untuk dikonversi secara biasa, dikarenakan adanya ikatan silang tiga dimensi dalam struktur molekul penyusun vulkanisat serta keberadaan bahan-bahan spesifik Penggunaan serbuk ban bekas (crumb rubber), RMA terbukti memiliki keuntungan ekonomi, karena dapat menurunkan biaya pemeliharaan dan peningkatan ketahanan, dan siklus hidup biayanya secara signifikan lebih rendah bila dibandingkan dengan aspal pavements konvensional. Konsentrasi karet ban yang biasa digunakan untuk maksud ini adalah sekitar 10-20%.

1


II. Tinjauan Pustaka 2.1. Komposit. Material komposit di definisikan sebagai kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, komposisi kimianya, dan tidak saling melarutkan dimana material yang satu berperan sebagai penguat dan yang lainnya sebagai pengikat . Komposit disusun dari dua komponen yaitu matriks berupa resin, dan reinforcement atau penguat atau ada juga yang menyebut filler. Filler akan berfungsi sebagai penguat dimana distribusi tegangan yang diterima oleh komposit akan diteruskan ke filler juga. Filler ini dapat berupa partikel atau serat. Serat dapat berasal dari alam maupun sintetis, yang berasal dari alam disebut biokomposit contohnya adalah karet alam sedangkan serat sintetis misalnya adalah serat gelas. Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya : bobot ringan , mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik, biaya produksi murah, tahan korosi. 2.2 Matriks Matriks adalah bahan atau material yang digunakan untuk mengikat atau menyatukan bahan pengisi tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi tersebut. Pada umumnya fungsi matriks : 1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara mekanik maupun kimiawi. 2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat dan sebagai pengikat. Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu: 1. Termoset merupakan bahan yang sulit mencair atau lunak apabila dipanaskan karena harus membutuhkan temperatur yang sangat tinggi. Hal ini diakibatkan karena molekul-molekulnya mengalami ikatan silang (cross linking) sehingga bahan tersebut sulit dan bahkan jarang didaur ulang kembali, contohnya resin epoksi, poliester, urea formaldehyde, phonol-formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain. 2. Termoplastik merupakan bahan yang mudah menjadi lunak kembali apabila dipanaskan dan mengeras apabila

2

didinginkan sehingga pembentukan dapat dilakukan berulang-ulang karena mempunyai struktur yang linier. Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan termoplastik yang telah mengeras dapat diolah kembali dengan mudah sedangkan termoset sulit dan bahkan tidak bisa diolah kembali. Contoh termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida, poliasetal dan lain-lain. Gambar 2.1. memperlihatkan bahwa pemanasan bahan temoset akan mengakibatkan terjadinya cross linking antara molekulmolekul.

Gambar 2.1. Molekul pada polimer termoset mengalami cross linking (a).sebelum dipanaskan dan (b) sesudah dipanaskan 2.3.Epoxy Resin Epoxy atau polyepoxide adalah sebuah polimer epoxide thermosetting yang bertambah bagus bila dicampur dengan sebuah agen katalis atau "pengeras". Kebanyakan resin epoxy diproduksi dari reaksi antara epichlorohydrin dan bisphenol-A.(Wikipedia). Resin epoxy merupakan resin termoset. Resin termoset adalah suatu polimer cair yang diubah menjadi padatan secara polimerisasi jaringan silang, secara kimia membentuk formasi rantai polimer 3 dimensi. Bentuk epoxy sebelum pengerasan berupa cairan madu, dan setelah pengerasan akan berbentuk padatan yang keras. Resin epoxy banyak digunakan untuk bahan komposit dibeberapa bagian struktural, resin ini juga dipakai sebagai bahan komposit pembuatan kemasan, sebagai bahan pencetak (moulding compund) dan sebagai perekat. Sifat yang bervariasi tergantung pada cara penkomposit dengan pengerasnya. Keunggulan dari resin epoxy adalah memiliki sifat mekanik yang baik, ketahanan terhadapa zat kimia, mudah diproses, bentuknya stabil, dapat merekat dengan baik dengan berbagai bahan serat.Resin epoxy adalah suatu bahan yang


cukup rapuh .Untuk mengurangi sifat rapuh tersebut digunakan silicon elastomer sebagai modifier impak. Polimer silicon sangat penting karena tahan terhadap temperatur yang tinggi ,fleksibilitas tinggi ,sifat-sifat dielektrik yang baik . 2.4. Aspal Aspal adalah sesuatu yang lengket , hitam dan cairan yang mempunyai kekentalan yang sangat tinggi atau semi padat yang berasal dari minyak mentah dan beberapa endapan alam dan sering disebut asphaltum.. Hal ini banyak berhubungan dengan model suatu koloid, dengan asphaltenes pada fase disperse dan maltnes pada fase kontinius (walaupun disini beberapa kesesuaian antara chemist berhubungan dengan struktur). Kegunaan utama aspal adalah pada konstruksi jalan, dimana digunakan sebagai perekat atau binder untuk sejumlah partikel. Bahan permukaan jalan biasanya disebut 'asphaltic concrete, AC di North America, atau 'asphalt' ditempat lain (Wikipedia) 2.5. Epoxy Aspal Epoxy aspal adalah dua komponen yang saling mengikat antara epoxy dan aspal dan dengan proses pematangan (curing) menjadi dua fase epoxy polimer yang mengandung aspal extender. Fase kontinius adalah asam epoxy yang dicure dan fase diskontinius adalah komposit dari bahan-bahan aspaltic (Chemco). Keuntungan epoxy aspal adalah tahan terhadap kelelahan, .proteksi terhadap korosi, tahan terhadap rutting dan dorongan (Shoving), tahan terhadap gelinciran (skid) Epoxy aspal dapat diklasifikasikan sesuai dengan kebutuhan yaitu bahan untuk bonding layer (type Id) dan untuk bahan pengikat (binder) (type V ). Epoxy aspal dibuat dari dua komponen : komponen A (epoxy resin) dan komponen B (gabungan homogen komplek dengan aspal petroleum dan pengeras (hardener)).Jika dua komponen mempunyai kompatibiliti yang buruk, maka perlu ditambahkan bahan pengkompatibilizer( Huang Wei, 2003) 2.5.1 .Sifat-sifat Curing Epoxy Aspa Proses Curing (pematangan ) pada Epoxy aspal dianalisa dengan FT-IR. Efek temperatur

dan waktu curing berpengaruh terhadap kekentalan epoxy aspal dan perubahan sifatsifat mekanik. Konsentrasi epoxy dipengaruhi oleh proses curing yang terjadi. 2.5.2. Properties compaction (Sifat-sifat Pemadatan). Efek ketahanan terhadap air diharapkan untuk pavement. Meskipun kepadatan komposit cukup penting, kadar kepadatan tergantung pada temperatur udara dan temperatur komposit. Sementara komposit epoxy aspal cukup efektif dengan temperatur komposit dan waktu dari komposit untuk memadatkan karena sifat-sifat termoseting . Ruang kosong (void) mempunyai suatu tendensi yang meningkat sepanjang terjadi penurunan temperatur pemadatan dan meningkatnya waktu curing. Hal ini karena komposit epoxy aspal dengan temperatur lebih rendah lebih mudah untuk dipengaruhi oleh reaksi dari epoxy resin. Ini sangat penting untuk mengetahui proses reaksi kekuatan yang diperoleh karena epoxy aspal yang mengandung epoxy resin termasuk ke dalam resin termoseting. Pada sisi lain kedudukan konstruksi dari komposit epoxy aspal akan dikembangkan dengan keadaan temperatur yang bervariasi ,sehingga eksperimen dengan keadaan yang bervariasi dapat diperoleh. 2.6. Crumb rubber Crumb Rubber adalah suatu jaringan tiga dimensi atau suatu produk cross-linked dari karet alam dan karet sintetis, diperkuat dengan karbon black yang menyerap minyak encer dari semen aspal selama reaksi" yang menghasilkan pengembangan (Swelling) dan pelunakan (Softenning) dari crumb rubber .Hal ini meningkatkan kekentalan binder yang dimodifikasi. Proses basah memerlukan penggunaan sedikitnya 20% lebih banyak aspal cair dibanding dengan jika digunakan dalam satu pavement aspal panas konvensional (Steven Manolis,) III. Metode 3.1. Alat dan Bahan. Alat 1. Internal mixer 2. Marshall Immersion

3


3. Hubbard Stability 4. Universal Testing Machanic, untuk pengujian sifat mekanis 5. Izod Impact Tester, untuk pengujian kuat bentur Bahan Serbuk ban bekas (30-40 mesh), Epoxy resin, Aspal , Maleat Anhidrida 3.2.Preparasi Pada pembuatan komposit beberapa tahapan preparasi yaitu :

,dilakukan

3.2.1.Preparasi Aspal Bahan yang umum digunakan sebagai bahan pengikat pada kontruksi perkerasan lentur adalah aspal. Untuk menjamin mutu aspal sesuai dengan persyaratan yang ditentukan maka aspal tersebut harus dilakukan pemeriksaan parameter aspal. Aspal yang digunakan adalah penetrasi 60/70 dan kadar parafinnya tidak lebih dari 2 %. Sebelum digunakan ada beberapa parameter yang perlu diperiksa pada aspal diantaranya adalah : a. Daktilitas Pengujian daktalitas dilakukan untuk menentukan fleksibilitas dari aspal, apabila daktalitasnya rendah maka fleksibilitasnya aspal dan perekatan aspal juga rendah sehingga mempengaruhi performance pavement. Daktilitas setelah penurunan berat untuk menentukan fleksibilitas aspal setelah pemanasan apabila kurang dari persyaratan maka daya lekat aspal kurang. b. Berat Jenis Aspal Berat jenis aspal adalah perbandingan antara berat aspal terhadap berat air suling dengan isi yang sama pada suhu tertentu, yaitu dengan cara menggantikan berat air dengan berat aspal dalam wadah yang sama (yang sudah diketahui volumenya berdasarkan konversi berat jenis air sama dengan satu). Berat jenis dari aspal tergantung pada nilai penetrasi dan suhu dari aspal itu sendiri. c.Penetrasi Pengujian penetrasi dilakukan untuk menentukan kekerasan aspal. Penetrasi setelah penurunan berat dilakukan untuk mengetahui kekerasan aspal setelah pamanasan di AMP, apabila terlalu rendah maka aspal akan sulit melapisi batu. d.Pemeriksaan Indeks Kepipihan

Pemeriksaan indeks kepipihan dilakukan untuk menentukan persentase jumlah agregat yang pipih dan lonjong. 3.2.2.Preparasi epoxy aspal Epoxy resin yang mengandung NOVOLAC™ and EPONEX™ Resins untuk meningkatkan ketahanan terhadap panas dan kimia dan merupakan resin elastomer yang dapat meningkatkan flexibility adesi dan tahan lelah 3.2.3. Preparasi epoxy aspal –Crumb rubber. Dilakukan proses Blending antara crumb rubber dengan epoxy aspal. 3.3. Pembuatan Benda Uji Pembuatan benda uji dilakukan dengan pembuatan alat pencetak sampel yang menggunakan besi ukuran 250 mm x 250 mm x 10 mm. Tujuan dari pembuatan benda uji ini untuk mendapatkan komposisi yang tepat, antara agregat, aspal dan material pengisi (filler). Dalam campuran dapat mengukur karakteristik dan kinerja campuran aspal dan agregat (dalam skala laboratorium) dan dilakukan karakterisasi terhadap sampel uji tersebut. IV. Pembahasan 4.1. Hasil curing Hasil penelitian (Jianying Yu, 2009) menunjukkan bahwa laju reaksi curing dari epoxy aspal adalah tetap sebelum 70 menit pada 120 °C, dan berkurang jika waktu curing melebihi 70 menit. Kekentalan epoxy aspal meningkat secara perlahan terhadap waktu curing pada tahap awal terjadinya curing. Kekuatan tarik meningkat secara perlahan pada tahap curing baru dimulai dan meningkat secara cepat jika waktu curing 20 menit-70 menit. Perpanjangan putus menunjukkan berkurang dengan waktu curing , tapi melampaui 200% sesudah dicure. Dari hasil penelitian ( Hiromitsu Nakanishi, ),sifat-sifat dari komposit epoxy aspal akan meningkat dengan peningkatan jumlah epoxy resin. Kandungan normal epoxy resin pada epoxy aspal adalah 35%, dan 40% jika komposit epoxy aspal digunakan untuk pavement pada dek pelat baja di Jepang . 4.2.Hasil Compaction (Pemadatan)

4


Dari hasil penelitian dimana perbandingan ruang kosong (void) yang sesuai mungkin dapat diperoleh jika temperatur compaction adalah lebih dari 140 C yang berhubungan dengan karakteristik dari compaction. Oleh karena itu, sangat penting mengontrol temperatur komposit dan waktu compaction . (Hiromitsu) 4.3. Hasil Uji Mekanis dan uji fisis bahan Hasil penggunaan parutan ban bekas mampu mereduksi kerusakan pada perkerasan lentur yang diakibatkan oleh faktor cuaca dan lalu lintas (AASHTO, 1982). Penambahan crumb rubber dalam pengaspalan jalan atau disebut Rubber Modified Asphalt (RMA), juga meningkatkan kualitas jalan karena lebih tahan lama, mengurangi energi gesekan (thermal cracking) dan efek kebisingan. Berdasarkan pengalaman penggunaan crumb rubber, RMA terbukti memiliki keuntungan ekonomi, karena dapat menurunkan biaya pemeliharaan dan peningkatan ketahanan, dan siklus hidup biayanya secara signifikan lebih rendah bila dibandingkan dengan aspal pavements konvensional. Konsentrasi karet ban yang biasa digunakan untuk maksud ini adalah sekitar 10-20%. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya telah dihasilkan suatu rumusan penkomposit yang tepat untuk komposit aspal panas didisain dengan mencampur 20 persen berat serbuk karet ke dalam Aspal concrete (AC)60/70 pada temperatur 120-140oC. Sama untuk komposit dingin adalah dengan 15 persen berat serbuk karet ke dalam emulsi aspal CSS-1h pada temperatur ruang. Ketahanan komposit panas meningkat sampai 140 persen yaitu dengan pengujian kelelahan dan kekuatan .Untuk komposit dingin dengan menguji Hubbard Stability akan meningkat 1.5 kali. Ketahanan luncuran dan penyerapan noise pada komposit karet aspal lebih baik dari pada komposit aspal konvensional.(Sak Kongsuwan,2003) 4.4. Hasil Uji Stabilitas Marshal. Berdasarkan analisis Marshall diperoleh kadar aspal optimum campuran tanpa ban bekas adalah 7,10%, campuran dengan 50% serbuk ban bekas sebagai pengganti agregat pada fraksi No. 50 memiliki kadar aspal optimum 7,30% dan campuran dengan 100%

serbuk ban bekas sebagai pengganti agregat pada fraksi No. 50 memiliki kadar aspal optimum 7,00%. Hasil pengujian Marshall Immersion menunjukkan indeks perendaman campuran hot rolled asphalt dengan 50% serbuk ban bekas sebagai pengganti sebagian agregat pada fraksi No. 50, memiliki nilai yang terbesar yaitu 96,42%. Campuran optimum diperoleh pada campuran yang mengandung serbuk ban bekas sebagai pengganti fraksi No. 50 sebanyak 50% (Gito, 2008) Dalam proses blending crumb rubber sebagai bahan pengisi ,terdapat sejumlah parameter yang mempengaruhi kualitas komposit yang dihasilkan seperti suhu,waktu perosesan, kecepatan blending (rotor) ,kompatibilizer. Oleh karena itu , penelitian ini menitik beratkan pada pengaruh parameter proses pencampuran (Internal mixer) dan perbandingan komposisi bahan –bahan terhadap sifat-sifat mekanik komposit. V. Simpulan Dari uraian di atas dapat disimpulkan : 1. Penggunaan serbuk ban bekas (crumb rubber), RMA terbukti memiliki keuntungan ekonomi, karena dapat menurunkan biaya pemeliharaan dan peningkatan ketahanan, dan siklus hidup biayanya secara signifikan lebih rendah bila dibandingkan dengan aspal pavements konvensional. Konsentrasi karet ban yang biasa digunakan untuk maksud ini adalah sekitar 10-20%. 2. Hasil Campuran dari epoxy aspal dengan crumb rubber dapat menghasilkan komposit yang mempunyai komposisi bahan yang cocok sebagai bahan konstruksi (Jalan, pavement, trotoar ).

Daftar Pustaka AASHTO, 1982. Chemco System “Epoxy Asphalt “ Nanjing ,China Project. Gito Sugianto. 2008. Kajian Karakteristik Campuran Hot Rolled Asphalt Akibat Penambahan Limbah Serbuk Ban Bekas. Huang Wei, Qian Zhendong, Chen Gang & Yang Jun. 2003. Epoxy asphalt concrete paving on the deck of long-span steel

5


bridges. Chinese Science Bulletin Vol. 48No. 21 2391- 2394. Jianying Yu . 2009. Curing behavior of epoxy asphalt ., Journal of Wuhan University of Technology--Materials Science Edition. M.E . Labib, G. M.Memon, and B. H. Cholla. 2003. Compatibilizer For Crumb Rubber Modified Asphalt. Civil and Environmental Engineering Department, New Jersey Institute of Technology, Newark, N.J. 07102. Miller-Stephenson Epoxy Resins, Curing Agents & Modifier. Sak Kongsuwan, Ph.D. 2003, Rubber Asphalt Composition And Application In Road Pavement “Fourth Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering (RSID4), April, Bangkok, Thailand. Sjahdanulirwan, M.. 2007. Pemanfatan Teknologi dalam Peningkatan Peranan Teknik Sipil, Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 2007, Universitas Kristen Maranatha, Bandung. Steven Manolis and Simon Hesp, 2007. Hight Temperature Performance of Scrap Tire Rubber Modified Asphalt Concrete .Departement of Chemistry, Queen University, Kingston, Ontario ,K7L3N6, Canada.

6

Jurnal Saintech Vol. 04- No.03-September 2012 ISSN No

Recommend Documents