KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK HASIL FORMULASI DERIVAT ASPAL DENGAN MATRIKS DARI FRAKSI MINYAK BUMI UNTUK PENINGKATAN KUALITAS ASPAL JALAN
Oleh : DIAH TRI UTAMI G74101025
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
ABSTRAK
DIAH TRI UTAMI, Karakterisasi Sifat Mekanik Hasil Formulasi Derivat Aspal dengan Matriks dari Fraksi Minyak Bumi untuk Peningkatan Kualitas Aspal Jalan. Dibimbing oleh MERSI KURNIATI dan NUR LATIFAH. Aspal merupakan unsur pokok alami dari sekian banyak minyak bumi dalam bentuk cairan dalam keadaan panas. Minyak bumi mentah disuling untuk memisahkan bahan campuran lain dan mengambil aspalnya. Ada beberapa fungsi aspal, selain sebagai sarana transportasi juga dapat berguna sebagai pelapis atap, perekat, dan lain-lain. Apabila aspal dimodifikasi, dapat lebih berguna sebagai ubin, anti bocor, pelindung bangunan yang terpendam dalam tanah. Selain itu, aspal juga dapat dimanfaatkan sebagai lapisan konstruksi beton pada tempat parkir, lapangan terbang, dan sebagai dinding pondasi vertikal terowongan. Penelitian ini bertujuan untuk membuat campuran derivat aspal dan matriks dari fraksi minyak bumi menjadi aspal jalan yang kualitasnya lebih baik dibandingkan dengan yang sudah ada. Sampel dibuat dalam lima jenis campuran derivat aspal dan matriks dari fraksi minyak bumi yang berbeda komposisinya, yaitu 85.0%:15.0%, 87.5%:12.5%, 90.0%:10.0%, 92.5%:7.5%, dan 95.0%:5.0%. Sampel dipanaskan kemudian dituang kedalam wadah untuk diuji dengan tiga parameter uji yang berbeda, yaitu uji softening point, penetrasi dan daktilitas. Hasil yang diinginkan adalah nilai softening point minimal mencapai 50.0o C, kemudian hasil penetrasi 35.0-50.0 mm dan daktilitas sebesar 150.0 cm. Dari hasil pengujian ternyata karakteristik masing-masing sampel sudah memenuhi standar karakteristik aspal jalan raya yang telah ada. Kemudian sebagai hasil akhir akan diambil sampel yang memiliki komposisi optimal dengan karakteristik nilai softening point 50.7 o C, kedalaman penetrasi 36.5-39.0 mm dan nilai daktilitas lebih besar dari 150.0 cm.
KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK HASIL FORMULASI DERIVAT ASPAL DENGAN MATRIKS DARI FRAKSI MINYAK BUMI UNTUK PENINGKATAN KUALITAS ASPAL JALAN
Skripsi Sebagai salah satu syarat tugas akhir untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Oleh : DIAH TRI UTAMI G74101025
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
Judul : Karakterisasi Sifat Mekanik Hasil Formulasi Derivat Aspal dengan Matriks dari Fraksi Minyak Bumi untuk Peningkatan Kualitas Aspal Jalan Nama : Diah Tri Utami NRP
: G74101025
Menyetujui,
Mersi Kurniati, M. Si. Pembimbing I
Nur Latifah, M. Si. Pembimbing II
Mengetahui, Dekan FMIPA
Dr. Yonny Koesmaryono, M.S NIP. 131 473 999
Tanggal Lulus :
Winners vs Losers One day a student asked to his teacher "Teacher, what should I do so I can become a winner in this life not a loser?" And the teacher said, "You have to learn the distinguish between them." If the loser is always a part of the problem Then the winner is always a part of the answer. If the loser always has an excuse Then the winner always has a program. If the loser says: "That’s not my job!" Then the winner says: "Let me do it for you!" If the loser sees a problem in every answer. Then the winner sees an answer for every problem. If the loser sees two or three sand traps near every green Then the winner sees a green near every sand trap. If the loser says: "It may be possible, but it’s too difficult!" Then the winner says: "It may be difficult, but it’s possible!" If you are willing to do all the winner list, you will be become winner.
Ibumu adalah, Ibunda darah dagingmu. Tundukkan mukamu, Bungkukkan badanmu, Raih punggung tangan beliau, Ciumlah dalam-dalam, Hiruplah wewangian cintanya, Dan rasukkan ke dalam kalbumu, Agar menjadi azimah bagi rizki dan kebahagiaan. (Emha Ainun Najib)
Untukmu yang tercinta, Ibu…
PRAKATA Bismillahirrahmanirrahim, Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia, dan kasih sayang-Nya sehingga dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Karakterisasi Sifat Mekanik Hasil Formulasi Derivat Aspal dengan Matriks dari Fraksi Minyak Bumi untuk Peningkatan Kualitas Aspal Jalan”. Shalawat serta salam tercurah kepada pemimpin dan tauladan bagi umat manusia, nabi besar Muhammad SAW. Penulis amat menyadari dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapat masukan, bimbingan dan bantuan yang sangat berharga dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar -besarnya kepada yang terhormat, Ibu Mersi Kurniati, M. Si beserta keluarga, selaku Pembimbing I dan Ibu Nur Latifah beserta keluarga, selaku Pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan masukkannya. Kepada yang terhormat, Bapak Irzaman dan Bapak Setyanto Tri Wahyudi, selaku penguji. Terima kasih atas kritik dan sarannya. Untuk yang tercinta, Ibu, Bapak, Kakak -kakakku dan Adikku di rumah. Terima kasih atas motivasi, bantuan, pengorbanan dan terutama kas ih sayang dan pengertiannya. Kepada Bapak Hanedi Darmasetiawan M. S. selaku komosi pendidikkan, terima kasih atas dukungannya dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi. Dosen-dosen Fisika dan keluarga besar Fisika IPB (Pak Firman, Pak Yaya, Pak As ep, Ibu Grace, Bu Dini, Bu Eli, Pak Yani, Pak Musiran, Pak Rahmat, Pak Toni, Pak Parman, Pak Maulana dan pihak-pihak terkait yang tidak tercantum), terima kasih atas kerja samanya. Terima kasih kepada pihak Pertamina (Pak Suyanto, Pak Jito, Pak Syafnir, Mba Nari dan personel lainnya) atas kerja samanya. Untuk Ade, Piah, Poe, Wi2t, S-ti, Epi, Rika, Soepri, N-da, Ayank, Kk, Moogie, Coe, Iman, Aco, Jani, Doddy, H-sun, TeBe, Agus, Richie, Yayat, Gerald, Ma2n, Erus, Wawiko, Yei, Sigit, Guslani, thanks for everything. Terima kasih atas doa dan kebersamaannya kepada kakak-kakak Fisika angkatan 37, 36, 35 dan adik-adikku Fisika angkatan 39, 40, 41 serta Eltek angkatan 39, 40, 41. Kepada personel CLB (K’ Fara, M ba Dina, K’ Tin, Ni Salma, Mba Sai, Teh Ima, Moez, Reni, Poppy, Disti, Rani, Septi, Rike, Faza, Lina, Hesti, Witae, Rezha, Dhani, Isma, Mufi, dan personel CLB lainnya), terima kasih atas motivasi, doa dan kebersamaannya. Untuk sahabatku Ike beserta keluarga, thanks for everything. Last but not least, untuk semua pihak yang membantu terlaksananya penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu, semoga Allah SWT membalasnya dengan kebaikan yang berlimpah. Semoga karya ilmiah ini memberikan manfaat bagi kita semua dan kemajuan ilmu pengetahuan. Amin.
Bogor, Oktober 2005
Diah Tri Utami
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 04 Agustus 1983, merupakan anak ke-3 dari empat bersaudara, putri dari Bapak Djartono dan Ibu Rubiyem. Penulis menamatkan pendidikan dasar di TK Aisyah Perumnas-Klender, pada tahun 1989. Kemudian melanjutkan ke SDN 07 Pulo Gebang dan lulus tahun 1995 dan pada tahun yang sama, melanjutkan ke SMPN 138 Pulo Gebang. Pada tahun 1998, penulis mengenyam pendidikan sekolah menengah atas di SM UN 44 Duren Sawit. Penulis masuk ke Institut Pertanian Bogor tahun 2001, melalui jalur (Undangan Seleksi Masuk IPB) USMI di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Fisika. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Fisika Dasar I dan II pada tahun 2002-2004. Penulis juga bekerja sebagai pengajar privat pada bimbingan belajar AMPUH, Bogor pada tahun 2004. Selain itu, penulis juga aktif dalam kepanitiaan dan organisasiorganisasi seperti Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) pada periode 2001/2002 dan 2003/2004. Kegiatan-kegiatan yang pernah penulis ikuti selama masa perkuliahan benar-benar memberikan pengalaman yang tidak ternilai harganya bagi penulis.
xii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL....................................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR................................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................
xiii
PENDAHULUAN Latar Belakang………….................................................................................... Tujuan Penelitian............................................ .................................................... Hipotesa..............................................................................................................
1 1 1
TINJAUAN PUSTAKA Aspal……………………………………….………….. …….....….………….. Pengujian Aspal………………………… ………..…….……..……..………... ASTM (the American Society for Testing Materials) dan SNI (Standar Nasional Indonesia)………….............……………........…...………
2 3 4
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian.......…………...............…………………....…... Bahan dan Alat…………………….........…...............……………………….... Metode Penelitian……………………............................………………………
4 4 6
HASIL DAN PEMBAHASAN Uji Softening Point.………………………..……………….………………….. Uji Penetrasi........................................................................................................ Uji Daktilitas.......................................................................................................
8 8 9
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan............................................................................................................. Saran...................................................................................................................
10 10
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................
10
LAMPIRAN.............................................................................................................
12
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Hasil Uji Softening Point………………………..........................……...… Tabel 2 Hasil Uji Penetrasi………………………………… ......................… …… Tabel 3 Hasil Uji Daktilitas………………………...………..................…………
8 9 10
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Ring and ball softening point test…..………………………………..... Gambar 2 Penetrationt test……………………..……………………………........ Gambar 3 Ductility test……………… ……… ..………………………………..… Gambar 4 Alat Uji Softening Point………………..…………………………….... Gambar 5 Shouldered Ring (a), Ball Centering Guide (b), Ring Holder (c), Two-Ring Assembly (d)………………………….……………....….. Gambar 6 Alat Uji Penetrasi …… ..................…....………………………………. Gambar 7 Jarum Penetrasi…………………......................………………….....… Gambar 8 Alat Uji Daktilitas.....………………......................…………...…….…. Gambar 9 Mold....……………………………… ..………….......................…...…
3 3 4 4 5 5 5 5 5
DAFTAR LAMPIRAN Tabel Hasil Data dari Uji Titik Lunak, Penetrasi dan Daktilitas.............................. Grafik Uji Titik Lunak.............................................................................................. Grafik Uji Penetrasi………………………………………...…………. .................. Grafik Uji Daktilitas…………………………………..…………................ ..…….
13 14 14 15
PENDAHULUAN
Latar Belakang Aspal merupakan unsur pokok alami dari sekian banyak minyak bumi dalam bentuk cairan dalam keadaan panas. Minyak bumi mentah disuling untuk memisahkan bahan campuran lain dan mengambil aspalnya. Proses serupa yang terjadi di alam telah membentuk endapan aspal secara alami, beberapa bagian aspal bebas dari bahan asing dan bagian lainnya telah tercampur dengan bahan mineral, air, dan substansi lainnya [1]. Ada beberapa fungsi aspal, selain sebagai sarana transportasi juga dapat berguna sebagai pelapis atap, perekat, dan lain-lain. Apabila aspal dimodifikasi, dapat lebih berguna sebagai ubin, anti bocor, pelindung bangunan yang terpendam dalam tanah. Selain itu, aspal juga dapat dimanfaatkan sebagai lapisan konstruksi beton pada tempat parkir, lapangan terbang, dan sebagai dinding pondasi vertikal terowongan. Sejak lama, sarana dan prasarana transportasi telah menjadi tulang punggung dalam dunia modern. Salah satunya adalah jalan aspal. Setelah jalan -jalan di kota maupun di daerah pedesaan dilapisi dengan aspal maka semakin banyak kendaran yang melintasi jalan tersebut. Jalan aspal memudahkan akses kendaraan menuju tempat-tempat terpencil sehingga mengakibatkan banyak kendaraan yang melalui jalan tersebut, khususnya jalan aspal di kota-kota besar dan daerah pabrik. Aspal merupakan bahan yang diformulasikan dengan agregat sedemikian rupa untuk pembuatan kualitas jalan raya. Daya tahan aspal juga memiliki jangka waktu tertentu, misalkan kelenturan, kekerasan dan penetrasi. Ada beberapa penyebab utama kerusakan jalan, antara lain, genangan air, bencana (faktor alam), atau kelebihan beban yang disyaratkan. Jika aspal terendam air, maka akan mengeras. Kemudian, saat menerima beban, kemungkinan pecahnya makin besar sehingga rusaknya lebih parah. Bencana alam juga merupakan salah satu penyebab rusaknya jalan aspal walaupun tidak terlalu berarti [2]. Beban yang berlebihan dengan masuknya truk-truk ke dalam kota juga menyebabkan kerusakan jalan. Jalan aspal sering dilintasi selain oleh kendaraan pribadi juga angkutan umum yang bobotnya melebihi daya tampung angkutan tersebut serta kendaraan pabrik yang mengangkut
bahan baku atau hasil produksi dengan berat berton-ton sehingga hal ini dapat mempengaruhi umur pakai jalan tersebut. Para pengguna jalan akhirnya mengeluhkan keadaan jalan aspal yang rusak seperti jalan aspal yang berlubang sehingga bila musim hujan tiba maka akan tergenang air dan dapat mencelakai pengguna jalan yang tidak tahu akan adanya lubang pada jalan aspal tersebut atau terjadi cekungan pada jalan aspal. Untuk itu, pihak Pertamina sebagai produsen aspal berupaya melakukan penelitian, diantaranya adalah formulasi aspal sejalan dengan perubahan keadaan diatas. Aspal yang dip akai pada jalan raya selama ini memiliki penetrasi 60/70, nilai softening point atau titik lunak kurang dari 50 o C, dan ducility diatas 150 cm. Maka dilakukan formulasi dengan menggunakan derivat aspal yang akan dibuat aspal dengan nilai softening point minimal 50 oC dan atau lebih, lalu menentukan nilai penetrasi, dan ductility dengan jarak 150 cm atau lebih.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi yang tepat dengan cara memformulasikan derivat aspal dari Cilacap dan matriks dari fraksi minyak bumi dari Dumai sebagai matriks alternatif, sehingga diperoleh aspal yang memenuhi syarat untuk penggunaan sebagai aspal jalan.
Hipotesa Spesifikasi aspal yang ada pada Departemen Pekerjaan Umum, yaitu aspal penetrasi 60/70, adalah 48o C – 58o C untuk nilai softening point, kemudian nilai penetrasi 60 – 79, dan besarnya nilai daktilitas 100 cm. Namun saat ini softening point yang dicapai ± 48oC, untuk itu hasil formulasi derivat aspal dan matriks dari fraksi miyak bumi diharapkan dapat mencapai minimal 50o C atau lebih untuk hasil uji softening point. Kemudian nilai penetrasi yang dihasilkan berada pada jarak 35 – 50 mm. Selanjutnya, untuk nilai duktilitas dapat mencapai 150 cm atau lebih.
