STUDI SIFAT REOLOGI ASPAL PEN RENDAH DAN TINGGI YANG DIMODIFIKASI LIMBAH TAS PLASTIK

Transkripsi

1 STUDI SIFAT REOLOGI ASPAL PEN RENDAH DAN TINGGI YANG DIMODIFIKASI LIMBAH TAS PLASTIK Topik Makalah : Desain dan Bahan Perkerasan Yogi Sugiri Peneliti Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Nasional (Itenas) Jl. PHH Mustapa 23, Bandung, (P): (ext 135)(F): Dr. Ir. Imam Aschuri, MSc. Dosen/Peneliti Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Nasional (Itenas) Jl. PHH Mustapa 23, Bandung, (P): (ext 135)(F): aschuri@itenas.ac.id ABSTRAK Jumlah beban volume kendaraan berat yang tinggi dan meningkatnya kebutuhan akan jalan, memacu manusia untuk meningkatkan kualitas perkerasan jalan. Salah satu bahan untuk meningkatkan mutu perkerasan jalan adalah dengan menambahkan bahan aditif. Tujuan penelitian ini adalah Untuk mengetahui pengaruh limbah plastik sebagai bahan aditif terhadap sifat reologi aspal pen rendah dan tinggi. Dalam penelitian ini menggunakan aspal pen rendah 60/70 dan pen tinggi 80/100, sedangkan jenis limbah plastiknya adalah HDPE dengan persentase penambahan plastik ke dalam aspal sebesar 0,5%, 1%,1,5%, 2% dari berat aspal. Pengujian sifat reologi yang dilakukan pada studi ini adalah penetrasi, daktilitas, viskositas, kehilangan berat dan penetrasi setelah kehilangan berat. Hasil uji aspal plastik menunjukkan bahwa limbah plastik memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penetrasi, titik lembek dan nilai daktilitas. Secara keseluruhan, kualitas aspal yang dimodifikasi dengan plastik menghasilkan sifat yang lebih baik dibandingkan aspal murni. Kata Kunci : Reologi Aspal,modifikasi, limbah plastik. PENDAHULUAN Latar Belakang Beberapa tahun belakangan ini beban lalu lintas meningkat sangat cepat, dan ditambah dengan iklim tropis Indonesia, telah memberikan pengaruh buruk terhadap kinerja perkerasan lentur dan seiring meningkatnya kebutuhan akan jalan, memacu manusia untuk meningkatkan kualitasnya. Kualitas jalan yang ditingkatkan dapat berupa memodifikasi aspal untuk meningkatkan kinerja perkerasan maupun material campuran beraspal. Alternatif-alternatif dalam meningkatkan kualitas campuran beraspal, salah satunya adalah meningkatkan mutu aspal sebagai bahan pelakat atau pelindung pada campuran beraspal dengan cara mencampur bahan aditif pada aspal (bitumen). Untuk meningkatkan mutu aspal dapat dilakukan dengan menambahkan polimer sebagai bahan aditif, tetapi harga polimer lebih mahal. Maka dari itu pada penelitian ini polimer diganti dengan limbah plastik ke dalam aspal sebagai bahan aditif yang lebih murah. Pada penelitian ini dilakukan dengan aspal pen rendah dan pen- 1

2 tinggi dengan tujuan untuk menghasilkan aspal pen 60/80 yang telah dicampur dengan limbah plastik. Maksud dan tujuan penelitian Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sampai sejauh mana penggunaan plastik sebagai pengganti polimer dalam meningkatkan kemampuan aspal itu sendiri. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui seberapa besar pengaruh dari limbah plastik terhadap sifat reologi pada aspal pen rendah dan pen tinggi. Penelitian ini menggunakan bahan aditif yang murah pada aspal modifikasi sehingga dapat mengurangi import aspal modifikasi dengan polimer. SIFAT-SIFAT ASPAL Aspal adalah material yang pada temperatur ruang berbentuk padat sampai agak padat, dan bersifat termoplastis. Jadi, aspal akan mencair jika dipanaskan sampai temperatur tertentu,dan kembali membeku jika temperatur turun. Aspal didefinisikan sebagai material perekat (cementitious), berwarna hitam atau coklat tua, dengan unsur utama bitumaen. Aspal adalah zat perekat (cementitious) berwarna hitam atau coklat tua, yang dapat diperoleh di alam ataupun sebagai hasil produksi. Jenis aspal berdasarkan tempat diperolehnya dapat dikelompokan kedalam aspal alam, aspal minyak dan aspal modifikasi sedangkan jenis aspal yang didasarkan aspal minyak berbahan dasar aspal dapat dikelompokkan dalam aspal cair dan aspal keras. Aspal modifikasi dibedakan aspal polimer plastomer dan aspal polimer elastomer. Persyaratan aspal polimer dapat lihat dalam Tabel 1 Tabel 1 Persyaratan Aspal Polimer (DPU, 2007) No. Jenis Pengujian Metode Persyaratan 1 Penetrasi, 25 º C, 100 gr, 5 detik; 0,1 mm SNI Titik Lembek; º C SNI Min 54 3 Daktilitas, 25 º C; cm SNI Min 50 4 Berat jenis SNI Min. 1,0 5 Viskositas ASTM D Kehilangan Berat ; berat SNI Max. 1,0 7 Penetrasi setelah penurunan berat; % asli SNI Max 40 Aspal mempunyai sifat adhesi sehingga dapat menarik molekul-molekul yang berlainan jenis. Sifat adhesi ini menyebabkan aspal dapat menempel pada agregat dan menyatukan partikel dalam campuran perkerasan. Aspal juga mempunyai sifat kohesi, yaitu daya tarik antara molekulmolekul yang sejenis. Sifat kohesi yang melekat pada agregat, menyebabkan agregat tetap pada 2

3 tempatnya dan memberikan kekuatan tarik yang dapat menahan tegangan pembebanan. tarik akibat Untuk dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, aspal mempunyai beberapa persyaratan/karakteristik, antara lain : a. Penetrasi b. Titik Lembek c. Titik Nyala dan Titik Bakar d. Berat Jenis e. Pengujian daktilitas f. Pengujian Kehilangan Berat g. Pengujian Penetrasi setelah Kehilangan Berat h. Pengujian Viskositas Mutu aspal sangat menentukan awet tidaknya perkerasan jalan. Beberapa macam jenis pengujian yang menentukan mutu aspal antara penetrasi dan titik lembek aspal. Aspal yang baik adalah aspal yang mempunyai titik lembek tinggi agar diproleh kepekaan terhadap temperatur tinggi. Kepekaan terhadap temperatur adalah hubungan antara titik lembek dan penetrasi, untuk aspal diperlukan IP antara -3 dan +7. Angka ini menunjukkan bahwa aspal tidak boleh terlalu lunak sehingga dapat menyebabakan mudah terjadi deformasi. Pada lalu lintas dengan lalu lintas tinggi dan atau temperatur tinggi diperlukan aspal yang dapat menghasilkan campuran yang mempunyai deformasi permanen kecil atau Stabilitas Marshall tinggi serta titik lembek tinggi sehingga aspal ini akan tahan terhadap perubahan temperatur dan memperkecil terjadinya kerusakan/ deformasi. Untuk memperoleh kriteria tersebut salah satunya dengan menaikkan mutu aspal sehingga kinerja campuran beraspal dapat ditingkatkan yaitu dengan cara menambahkan bahan modifier. LIMBAH TAS PLASTIK Polimer atau dalam perdagangan dikenal dengan nama plastik adalah gugusan molekul yang terdiri dari banyak monomer. Polimer didefinisikan sebagai molekul panjang yang mengandung rantai dari atom yang disatukan dengan ikatan kovalen. Polimer umumnya diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok antara lain atas dasar jenis monomer, asal, sifat termal, dan reaksi pembentukannya. A. Klasifikasi Polimer Berdasarkan Jenis Monomernya Homopolimer dan Kopolimer B. Polimer Berdasarkan Asalnya Polimer alam dan Polimer Sintetis C. Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya 1. Thermoplas Plastik adalah salah satu bentuk polimer yang sangat berguna dalam kehidupan seharihari. Beberapa plastik memiliki sifat-sifat khusus, antara lain lebih mudah larut pada pelarut yang sesuai, pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras kembali jika 3

4 didinginkan dan struktur molekulnya linier atau bercabang tanpa ikatan silang antar rantai. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi berulang kali. 2. Thermoset Plastik-plastik thermosetting biasanya bersifat keras karena mereka mempunyai ikatan-ikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatan-ikatan silang lebih mudah terbentuk. Bakelit, poli (melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida) adalah contoh polimer ini. Perbedaan sifat-sifat plastik termoplas dan termoset disimpulkan pada Tabel 2. D. Polimer Berdasarkan Reaksi Pembentuk: Polimerisasi Adisi dan Polimerisasi Kondensasi Tabel 2 Perbedaan plastik termoplas dan plastik termoset Plastik termoplas Mudah diregangkan Fleksibel Melunak jika dipanaskan Titik leleh rendah Dapat dibentuk ulang Plastik termoset Keras dan rigid Tidak fleksibel Mengeras jika dipanaskan Tidak meleleh jika dipa naskan Tidak dapat dibentuk ulang Tas plastik atau kantong platik yang sering kita jumpai dipasaran biasanya tergolong jenis HDPE. HDPE adalah biji plastik yang temasuk dalam kelompok thermoplastik, dimana biji plastik ini merupakan polymer, yaitu reaksi kimia dimana massa molekulnya terbentuk dari monomer atau biasa dikenal dengan polymerization. Sifat-sifat dari plastik jenis HDPE adalah sebagai berikut: 1. High Density, dimana berat jenis HDPE adalah tertinggi dikelompok polyethylene yaitu 0,96 g/cm³ dan melt flow yang dihasilkan juga besar yaitu 0,28 g/10 mnt. 2. High Temperatur Resistance, karena temperatur leleh dari HDPE cukup tinggi, yaitu 130ºC sehingga tahan terhadap panas. 3. Chemical Resistance, HDPE termasuk plastik yang tahan terhadap berbagai macam zat kimia, sehingga banyak sekali dalam pembuatan kemasan untuk bahan kimia atau yang mangandung unsur kimia menggunakan HDPE. Salah satu contohnya adalah pail cat. 4. Excellent Dimensional Stability, yaitu mampu dibentuk dan tidak akan mengalami perubahan setelah selesai dibentuk. 5. High Gloss or Matte, memiliki permukaan yang halus sehingga tidak perlu adanya finising pada permukaan setelah dibuat untuk suatu produk. 4

5 Sedangkan sifat mekanik dari HDPE adalah High Yield Strength, HDPE termasuk bahan yang memiliki yield strength yang tinggi, mampu menahan beban yang berat namun tetap elastis. METODOLOGI PENELITIAN Aspal yang digunakan dibedakan menjadi dua, yaitu aspal murni dan aspal modifikasi. Aspal modifikasi yang digunakan merupakan aspal pen rendah 60/70 dan pen tinggi 80/100 murni yang ditambahkan dengan limbah plastik bekas jenis HDPE. Pemeriksaan aspal pen 80/100 sebagai bahan dasar dari penelitian aspal campuran plastik harus memenuhi standar yang telah ditetapkan. Standar yang telah ditetapkan dapat dilihat dalam Tabel 3. Tabel 3 Standar Pengujian Aspal Pen 60/80 (DPU, 2007) No. Jenis Pengujian Metode Persyaratan 1 Penetrasi, 25 º C, 100 gr, 5 detik; 0,1 mm SNI Titik Lembek; º C SNI Daktilitas, 25 º C; cm SNI Min Berat jenis SNI Min. 1,0 5 Viskositas ASTM D Kehilangan Berat ; berat SNI Max 1 7 Penetrasi setelah penurunan berat; % asli SNI Min 50 Plastik HDPE yang akan digunakan dipotong-potong sebesar ± 2 cm 2, banyaknya plastik HDPE yang ditambahkan ke dalam aspal pen 80/100 adalah 0,5%, 1%, 1,5% dan 2% dari berat aspal, metode pencampuran antara aspal dengan plastik adalah : 1. Aspal dipanaskan dengan kompor biasa sampai suhu 140 o C sehingga aspal menjadi cair. 2. Timbang aspal dan plastik sesuai dengan yang direncanakan. 3. Masukkan aspal dan plastik kedalam mixer bersamaan, kemudian aduk dengan kecepatan 1200 rpm dan panaskan sampai suhu 170 o C. 4. Lama pengadukan berkisar antara menit 5. Setelah aspal plastik mencapai suhu 170 o C, suhu diturunkan menjadi 150 o C. Masukkan hydrogen peroxidum secara perlahan-lahan sebanyak kadar plastik yang dicampurkan ke dalam aspal. 6. Setelah semua hydrogen peroxidum dimasukkan kemudian diaduk selama 10 menit, dan aspal siap untuk diteliti sifat reologinya. 5

6 Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini untuk mengetahui sifat reologi aspal asli dan modifikasi adalah Penetrasi, Titik Lembek, Daktilitas, Viskositas kinematik, kehilangan berat (RTFOT) dan Penetrasi Setelah Kehilangan Berat. ANALISIS DATA Penetrasi Hasil pengujian penetrasi untuk aspal pen 60 dan 80 yang telah dimodifikasi dengan variasi % limbah plastik dengan suhu 25 O c dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Gambar 1 Perbandingan penetrasi aspal pen 60 dan 80 yang dimodifikasi. Gambar 1 dapat dilihat hasil yang didapat dari dua jenis aspal yang dimodifikasi cendrung menurun hal ini terjadi karena plastik HDPE termasuk dalam jenis polimer yang memiliki sifat mekanik yield strength yang tinggi, yaitu mampu menahan beban yang berat namun tetap elastis. Sifat plastik yield strength yang dicampur ke dalam aspal merubah sifat reologi aspal. Perubahan sifat reologi yang dihasilkan sangat berbeda, pada aspal pen 60 dan pen 80 yang telah dimodifikasi dengan persentase plastik 0,5% hasil yang didapat pada aspal pen 60 lebih cenderung memenuhi syarat untuk aspal pen 40 sedangkan untuk aspal pen 80 memenuhi syarat untuk penetrasi aspal pen 60. Untuk kandungan plastik 1% pada aspal pen 80 memenuhi syarat untuk penetrasi aspal polimer, dan pada aspal pen 60 sendiri yang tidak masuk syarat aspal polimer. Nilai penetrasi sangat menentukan dalam mendapatkan nilai IP (index penetration). IP adalah parameter yang digunakan dalam menentukan kepekaan aspal terhadap temperatur, sehingga umur aspal untuk menjadi retak/mengeras dapat ditentukan. Nilai IP dapat dihitung dengan menggunakan Rumus IP log Pen = IP T R& B R& B 0 log 25 C 25 (1) 6

7 Hubungan nilai IP dengan kadar plastik dapat dilihat pada gambar di bawah ini Gambar 2. Perbandingan nilai IP aspal pen 60 dan pen 80 yang dimodifikasi. Dari Gambar 2 terlihat bahwa penambahan plastik ke dalam aspal menyebabkan nilai IP pada kedua aspal modifikasi menjadi naik, hal ini mengakibatkan aspal menjadi lebih tahan terhadap perubahan temperatur (suhu). Titik Lembek Dari Gambar 3 dapat dilihat hasil yang diperoleh dari pengujian cendrung naik,. hal ini terjadi karena plastik mempunyai sifat High Temperatur Resistance, sehingga tahan panas sampai suhu 120 o C. Perubahan titik lembek pada pen 60 secara keseluruhannya memenuhi syarat aspal polimer, sedangkan pada aspal 80 pada campuran plastik sebesar 0,5% memenuhi syarat aspal pen 60 untuk campuran plastik sebesar 1% dan 2 % masuk pada syarat aspal polimer. Gambar 3 Perbandingan titik lembek aspal pen 60 dan pen 80 yang dimodifikasi. Daktilitas Dari Gambar 4 dapat dilihat hasil yang didapat dari dua jenis aspal yang dimodifikasi cendrung menurun. Penurunan terbesar terjadi pada kandungan plastik sebesar 2% hal ini terjadi karena 7

8 plastik mempunyai sifat Excellent Dimension Stability, yaitu mampu dibentuk dan tidak akan mengalami perubahan bentuk setelah selesai dibentuk. Sifat plastik Excellent Dimension Stability yang dicampur ke dalam aspal merubah sifat reologi aspal. Perubahan sifat reologi yang dihasilkan sangat berbeda, pada aspal pen 60 dan pen 80 yang telah dimodifikasi dengan persentase plastik 0,5% hasil yang didapat pada aspal pen 60 lebih cenderung memenuhi syarat untuk aspal polimer sedangkan untuk aspal pen 80 memenuhi syarat untuk daktilitas aspal pen 60. Untuk kandungan plastik 1% dan 2% pada aspal pen 60 dan aspal pen 80 memenuhi syarat untuk daktilitas aspal polimer. Gambar 4 Perbandingan daktilitas aspal pen 60 dan pen 80 yang dimodifikasi. Viskositas kinematik Hasil uji viskositas kinematik pada aspal asli dan modifikasi dapat dilihat pada Gambar 6. Pada Gambar 5 dapat dilihat bahwa penambahan plastik ke dalam aspal pen 60 dan aspal pen 80 mengakibatkan perubahan terhadap nilai viskositas kinematik (suhu pencampuran dan suhu pemadatan). Perubahan nilai yang terjadi cenderung naik berdasarkan kadar plastik, hal ini terjadi karena plastik mempunyai sifat Excellent Dimension Stability dan juga sifat High Temperatur Resistance sehingga campuran aspal plastik menjadi lebih sulit dicairkan dan juga memiliki kekentalan yang tinggi. Nilai viskositas pada aspal pen 60 dimodifikasi dengan plastik secara keseluruhan masuk syarat aspal polimer, berbeda dengan aspal pen 80 yang dimodifikasi dengan campuran plastik 0,5% masuk syarat aspal pen 60 sedangkan pada campuran plastik 1% dan 2% memenuhi persyaratan aspal polimer. Gambar 5 Perbandingan viskositas kinematik aspal pen 60 dan 80 yang dimodifikasi. 8

9 Kehilangan Berat Dari Gambar 6 terlihat bahwa penambahan plastik ke dalam aspal pen 60 dan aspal pen 80 mengakibatkan semakin banyak kadar plastik yang dicampurkan ke dalam aspal, maka kehilangan berat semakin besar. Kehilangan berat terbesar terjadi pada aspal pen 80 yang dimodifikasi dengan kadar plastik 2%. Gambar 6 Hubungan kehilangan berat dengan kadar plastik. Penetrasi Setelah Kehilangan Berat Dari Gambar 7 terlihat perbedaan penetrasi setelah kehilangan berat antara kedua aspal yang dimodifikasi. Pada kedua aspal yang dimodifikasi keduanya tidak memenuhi syarat aspal polimer kecuali pada aspal pen 80 yang dimodifikasi dengan kadar plastik 0,5% masuk pada syarat aspal pen 60. Gambar 7 Perbandinga angka penetrasi setelah kehilangan berat aspal pen 60 dan pen 80 yang dimodifikasi pada suhu 25 o c. 9

10 KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium dan analisis hasil pengujian aspal pen 60 dan pen 80 yang dimodifikasi terhadap sifat reologi aspal dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Penggunaan plastik dalam aspal pen 80/100 berhasil pada penambahan plastik ke dalam aspal sebesar 0,5%. Hal ini dapat dilihat dari semua hasil percobaan rheology aspal plastik yang mendekati hasil rheology aspal pen 60/80, dari seluruh pemeriksaan hanya penetrasi setelah kehilangan berat yang tidak memenuhi persyaratan aspal pen 60/ Penambahan plastik kedalam aspal pen 80/100 dengan kadar plastik sebesar 1% dan 2%, dilihat dari semua hasil percobaan rheology aspal plastik dari keseluruhannya mendekati syarat aspal polimer kecuali penetrasi setelah kehilangan berat yang tidak memenuhi persyaratan aspal polimer. 3. Penambahan plastik ke dalam aspal pen 80/100 mengakibatkan menurunnya nilai penetrasi yang membuat aspal menjadi lebih kuat terhadap beban yang diterimanya. 4. Penambahan plastik ke dalam aspal pen 80/100 mengakibatkan naiknya nilai titik lembek aspal dan IP yang membuat aspal menjadi lebih tahan terhadap perubahan suhu dan cuaca. 5. Dengan mempertimbangkan persyaratan kinerja aspal bahwa kinerja fisik ditentukan berdasarkan parameter aspal seperti viskositas, penetrasi dan titik lembek, maka dapat disimpulkan bahwa secara umum penambahan plastik 0,5% ke dalam aspal dapat meningkatkan kinerja aspal. DAFTAR PUSTAKA Aschuri, I, 2005, The Use of Waste Materials to Modify Binder in Aspahalt Concrete, International Conference The Fourth Mairepav Conference, Belfast UK Choquet, F. S. and Ista, E., J. 1990, Determination of SBS, EVA and APP Polymers in Modified Bitumens, Symposium on Polymer Modified Asphalt Binders, Dec , Published by ASTM, Philadelphia, PA, USA pp Debrina, D, 2005, Studi penggunaan Lateks Pada Aspal Sebagai Campuran Lapisan Permukaan Aspal Porus, (Skripsi), Itenas, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum, 2007, Badan Penelitian Dan Pengembangan Permukiman Dan Prasarana Wilayah, Pusat Penelitian Dan Pengembangan Prasarana Transportasi, Spesifikasi Umum Jalan dan Jembatan, Indonesia Sukirman, S., 2003, Beton Aspal Campuran Panas, Granit, Jakarta. Tuncan, M, A. Tuncan & A. Cetin, 2003 The use of waste materials in asphalt concrete mixtures, Waste Management & Research, ISSN X, International Solid Waste Association, UK, 10