Bab IV Persiapan Pengujian Laboratorium Untuk Mengukur Kondisi Bonding Antar Lapis Perkerasan

Transkripsi

1 Bab IV Persiapan Pengujian Laboratorium Untuk Mengukur Kondisi Bonding Antar Lapis Perkerasan IV.1 Rencana Pelaksanaan Bagan alir penelitian seperti yang terlihat pada Gambar I.1 terdiri dari berbagai macam komponen rencana yang terdiri dari penyiapan bahan, penyiapan sampel, pengujian sampel dan analisis. Metoda pengujian yang digunakan dalam penelitian ini disesuaikan dengan Standard Nasional Indonesia (SNI) dan standard lain seperti American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), American Society for Testing and Materials (ASTM), dan British Standard (BS) dipakai jika tidak terdapat pada Standard Nasional Indonesia. Spesifikasi campuran beraspal yang dijadikan referensi adalah spesifikasi baru beton aspal campuran panas, Departemen Pekerjaan Umum RI. Tahap ini dimaksudkan untuk mengevaluasi sifat-sifat agregat dan bitumen terhadap persyaratan yang telah ditetapkan. Prosedur pengujian material mengikuti SNI. Apabila terdapat persyaratan yang diperlukan ternyata belum terdapat pada SNI maka penelitian dirujuk pada standar BS, ASTM dan AASHTO. Lokasi penelitian adalah di Laboratorium Bahan dan Perkerasan Jalan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan (PUSJATAN) Departemen Pekerjaaan Umum RI di Bandung. IV.2 Pengujian Karakteristik Agregat Pengujian fisik terhadap agregat dilakukan untuk mengetahui karakteristik agregat kasar dan halus yang digunakan dalam campuran. Dari hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa contoh uji agregat yang digunakan dalam campuran yang 66

2 berasal dari PT Adhi Karya baik itu agregat kasar dan agregat halus memenuhi persyaratan yang ditentukan. Hasil Pengujian dapat dilihat pada Tabel IV.1. Tabel IV.1 Hasil Pengujian Agregat kasar dan Agregat Halus No Karakteristik Agregat Hasil Pengujian Persyaratan 1. Keausan Agregat Dengan Mesin 16 Maks. 40 Abrasi Los Angeles, (%) 2. Ketahanan Agregat Dengan Alat 17,3 Maks. 30 Tumbuk, (%) 3. Indeks Kepipihan, (%) 15,1 Maks Kelekatan Terhadap Aspal, (%) > 95 Min Sand Equivalent, (%) 57,1 Min Berat Jenis Agregat Kasar Min. 2,5 - Bulk 2,65 - SSD 2,69 - Apparent 2,77 7. Berat Jenis Agregat Halus - Bulk - SSD - Apparent 8. Penyerapan, (%) - Agregat Kasar - Agregat Halus 2,69 2,73 2,80 1,68 1,49 9. Berat Jenis Bahan Pengisi 2,84 Min. 2,5 Maks. 3 IV.3 Pengujian Karakteristik Aspal Minyak (AC 60/70) Untuk mengetahui karakteristik aspal minyak AC 60/70 yang digunakan dalam campuran beraspal, dilakukan pengujian fisik dalam kondisi asli dan kondisi setelah kehilangan berat akibat pemanasan. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.2, yang menunjukkan bahwa aspal keras yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan. 67

3 Tabel IV.2. Hasil Pengujian Aspal Keras AC 60/70 No Jenis Pengujian Hasil Pengujian Persyaratan Satuan 1. Penetrasi pada 25 o C, 100g, mm detik 2. Titik Lembek o C 3. Daktilitas pada 25 o C, 5 > 140 Min 100 cm cm/menit 4. Kelarutan dalam C 2 HCl 3 99,8 Min 99 % berat 5. Titik Nyala 318 Min 200 o C 6. Berat Jenis 1,039 Min 1 7. Penurunan Berat (TFOT), 0,015 Maks 0,8 % berat 163 o C, 5 jam 8. Penetrasi setelah TFOT pada 85 Min 54 % asli 25 o C, 100g, 5 detik 9. Titik Lembek setelah TFOT 53 - o C 10. Daktilitas setelah TFOT pada 25 o C, 5cm/min > 140 Min 50 % asli IV.4 Pengujian Aspal Cutback MC-800 Untuk mengetahui karakteristik aspal cutback MC-800 yang digunakan sebagai lapisan tack coat perlu dilakukan serangkaian pengujian laboratorium. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.3, yang menunjukkan bahwa aspal cutback yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan. Tabel IV.3 Hasil Pengujian MC-800 No Jenis Pengujian Hasil Pengujian Satuan Spesifikasi Min Max 1. Viskositas Saybolt Furol 92 cst Titik Nyala (T.O.C) 53 o C Kadar Air dalam aspal 0 % Berat Jenis pada 25 o C 0, Kelekatan Aspal Cair 95 % Test Penyulingan Penyulingan sampai 190 o C 31,2 % 10 - Penyulingan sampai 225 o C 70 % 50 - Penyulingan sampai 260 o C 82,3 % 70 - Penyulingan sampai 315 o C 87,1 % 85 - Sisa Penyulingan sampai 225 o C 86,7 % Penetrasi (25 o C, 100 gr, 5 dtk) mm Kelarutan dalam C 2 HCL 3 99,56 %brt Daktilitas (25 o C) 105 cm

4 IV.5 Pengujian Aspal Emulsi CSS-1 Aspal emulsi yang digunakan adalah hasil produksi dari PT WASCO, Tangerang. Untuk mengetahui karakteristik aspal emulsi CSS-1 yang digunakan sebagai lapisan tackcoat perlu dilakukan serangkaian pengujian laboratorium. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Tabel IV.4, yang menunjukkan bahwa aspal emulsi yang digunakan dalam penelitian memenuhi persyaratan. Tabel IV.4 Hasil Pengujian Aspal Emulsi CSS-1 No Jenis Pengujian Hasil Pengujian Satuan Spesifikasi 1. Homogenitas > 630 μm 0,003 < 0,10 % < 630 μm 160 μm 0,02 < 0,25 2. Viskositas Saybolt Furol 25 o C 22 cst Muatan Listrik + - Positif 4. Storage Stability 0,76 % < 1 5. Residu 61,52 % > Penetrasi pada Residu 25 o C 68 0,1 mm IV.6 Gradasi Aggregat Spesifikasi baru campuran aspal panas memungkinkan dipilihnya berbagai variasi gradasi agregat campuran. Spesifikasi menetapkan suatu daerah tertutup dan kurva Fuller untuk kepadatan tertinggi sebagai acuan. Untuk penelitian ini digunakan gradasi agregat campuran beton aspal untuk AC-WC dan AC-BC. Pemilihan gradasi mengikuti panduan Spesifikasi Baru Campuran Beraspal Panas (Dep. KIMPRASWIL, 2001), yaitu berada di antara persyaratan titik kontrol dan menghindari daerah tertutup. Spesifikasi gradasi agregat AC-WC dan AC-BC dapat dilihat di Gambar IV.1 dan IV.2. 69

5 GRADASI SPESIFIKASI AC-WC 100,0 90,0 80,0 Prosen Lolos (%) 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,075 0,3 0,6 2,36 4,75 9,5 12,7 19,0 Ukuran Saringan (mm) Gambar IV.1 Renacana Gradasi Agregat untuk AC-WC 100,0 90,0 80,0 GRADASI SPESIFIKASI AC-BC Prosen Lolos (%) 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,075 0,3 0,6 2,36 4,75 9,5 12,7 19,0 Ukuran Saringan (mm) Gambar IV.2 Rencana Gradasi Agregat untuk AC-BC 70

6 IV.7 Perencanaan Campuran Beton Aspal AC-WC dan AC-BC Spesifikasi beton aspal campuran panas dengan kepadatan mutlak digunakan untuk membatasi nilai volumetrik dan kekuatan dalam campuran beraspal panas setelah dipadatkan sehingga semua sifat dasar dari campuran yang dikehendaki terakomodir didalamnya dan diharapkan akan memperoleh campuran yang lebih tahan terhdap retak, lebih tahan terhadap penuaan aspal akibat cuaca, disamping mengurangi terjadinya alur pada lapisan beraspal (Kusnianti, 2003). Langkah pertama perencanaan campuran dengan kepadatan mutlak adalah mendapatkan grafik hubungan antara parameter Marshall (kepadatan, stabilitas, kelelehan, hasil bagi Marshall, VIM, VMA, VFB) dengan kadar aspal dari percobaan Marshall (SNI ). Persyaratan karakteristik Marshall campuran beton aspal harus memenuhi seluruh ketentuan sesuai dengan kriteria dalam Tabel IV.5. Langkah selanjutnya adalah menentukan kadar aspal untuk pembuatan benda uji pemadatan mutlak. Kadar aspal yang digunakan adalah kadar aspal yang memberikan nilai VIM Marshall 5,5% (VIM 5,5% ), (VIM 5,5% + 0,5%) dan (VIM 5,5% - 0,5%). Untuk masing-masing kadar aspal dibuat 3 benda uji. Benda uji tersebut dipadatkan dengan alat pemadat getar listrik (BS ). Pemadatan mutlak menghasilkan VIM ref. Hasil pengujian VIM ref kemudian disatukan ke dalam grafik hubungan antara VIM Marshall dengan kadar aspal. Perbedaan nilai VIM Marshall dengan VIM ref tidak boleh lebih besar dari 3. Rentang persyaratan VIM ref adalah minimum 2,5%. Berdasarkan spesifikasi baru campuran beraspal dengan kepadatan mutlak, dilakukan sesuai dengan gradasi agregat yang dipilih untuk AC-WC dan AC-BC seperti yang terlihat pada Gambar IV.1 dan Gambar IV.2. Untuk setiap jenis gradasi ini, dilakukan variasi kadar aspal 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, dan 6,5% terhadap persentasi total 71

7 campuran. Pencampuran agregat dan bitumen dilakukan pada temperature 160 o C dan pemadatannya dilakukan pada temperatur 148 o C dengan menggunakan pemadat Marshall dan jumlah tumbukan 2 x 75. Hasil lengkap pengujian Marshall terlihat pada Lampiran D, Gambar IV.3 dan Gambar IV.4. Kadar aspal optimum (KAO) yang diperoleh dari semua persyaratan yang memenuhi kriteria campuran, yaitu VIM Marshall, VIM ref, VFB, VMA, Stabilitas, Flow dan MQ sehingga diperoleh KAO untuk campuran AC-WC sebesar 5,75% dan untuk campuran AC-BC sebesar 5,5%. Sifat-sifat campuran beton aspal pada KAO dapat disajikan pada Tabel IV.5. Tabel IV.5 Sifat-sifat Campuran Beton Aspal pada Kadar Aspal Optimum (KAO) No Sifat-sifat Campuran Jenis AC WC BC Persyaratan 1. Kadar Aspal Optimum, % Kepadatan, gr/cc Rongga dalam Campuran (VIM 2x75 ), % Rongga dalam Agregat (VMA), % Min Rongga terisi Aspal (VFB), % Untuk lalu lintas > SST Min Stabilitas Marshall, kg Min Kelelehan, mm Min 2 8. Hasil Bagi Marshall (MQ), (kg/mm) Min Rongga dlm Campuran (%) pada kepadatan mutlak (VIM ref ) Min 2,5 72

8 Kepadatan ( gr/cc ) V M A ( % ) V F B ( % ) V I M ( % ) Stabilitas ( Kgr ) K elelehan ( mm ) Marshall Quitient ( Kgr/mm ) Gambar IV.3 Grafik Penentuan Kadar Aspal Optimum untuk AC-WC 73

9 Kepadatan ( gr/cc ) V M A ( % ) V F B ( % ) V I M ( % ) Stabilitas ( Kgr ) K elelehan ( mm ) Marshall Quitient ( Kgr/mm ) Gambar IV.4 Grafik Penentuan Kadar Aspal Optimum untuk AC-BC 74

10 IV.8 Persiapan Sampel Pengujian Direct Shear Untuk pembuatan sampel pengujian yang seluruhnya dibuat di laboratorium (fully fabricated), cetakan untuk pembuatan benda uji ini terdiri dari plat dasar dan dinding dengan ukuran bagian dalam 30cm x 30cm x 5cm. Benda uji tegel ini dibuat dengan kondisi yang sama dengan benda uji Marshall kecuali ukuran dan teknik pemadatan. Campuran beraspal dengan berat tertentu digelar di dalam cetakan, kemudian dipadatkan dengan Wheel Tracking Compactor dengan tekanan 3,3 kg/cm2 sebanyak 37 kali lintasan. Setelah padat benda uji diangin-anginkan dan dikeluarkan dari cetakan setelah dingin. Selanjutnya, sampel diberikan lapisan tack coat sesuai variasi dengan curing time 1 jam (outdoor exposure). Diatas sampel kemudian digelar lagi campuran beraspal dan dipadatkan dengan wheel tracking compactor sebanyak 37 kali lintasan dengan tekanan 3,3 kg/cm2 sehingga didapat tambahan ketebalan sebesar 5 cm. Untuk menghasilkan tambahan ketebalan 5 cm ini, mold dari sampel ini harus dimodifikasi ketinggian sisi-sisinya, seperti yang terlihat pada Gambar IV.4. Gambar IV.5 Mold sampel Wheel Tracking yang sudah dimodifikasi Setelah benda uji didiamkan pada suhu kamar +/- 24 jam, benda uji dipotong sisisisinya sebesar 0,5 cm untuk mengantisipasi penyebaran tack coat yang tidak merata, 75

11 kemudian benda uji dipotong-potong dengan ukuran masing-masing 7 cm x 7 cm, seperti terlihat pada Gambar IV.6 Gambar IV.6 Sampel Pengujian Direct Shear IV.9 Pengembangan Alat Direct Shear Test Pengujian Direct Shear atau Geser langsung adalah serangkaian pengujian dengan memberikan gaya horizontal kepada sampel dua lapis material beraspal dengan menggunakan alat semacam Direct Shear yang biasanya dilakukan pada percobaan dalam Mekanika Tanah. Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui prilaku bonding pada interface antar lapisan beraspal dengan percobaan laboratorium terkait rentang modulus yang didapatkan secara numerik Alat yang digunakan adalah Direct Shear Test yang ada di Puslitbang Jalan dan Jembatan Bandung. Direct Shear Test adalah alat uji geser langsung yang biasa digunakan untuk material tanah yang telah dimodifikasi mold atau tempat benda uji (kotak geser) dan sistem pembebanannya. Alat uji geser langsung ini dimodifikasi agar dapat menerapkan beban normal pada sample sampai sebesar 600 kg dan kotak geser yang fleksibel dengan ukuran sample serta dapat mengakomodir beban normal tersebut. Alat Direct Shear yang digunakan dalam pengujian ini terlihat pada Gambar IV.7. 76

12 Gambar IV.7 Alat Direct Shear Test Modifikasi Shear Box dari alat Direct Shear ini dan sistem pembebanan normalnya dilakukan agar dapat memberikan tekanan sampai dengan sebesar 500 kpa, seperti terlihat pada Gambar IV.8. Gambar IV.8 Modifikasi Shear Box 77

13 IV.10 Pengambilan Sampel Di Lapangan Sampel yang diambil dari lapangan berupa core drill dan sampel blok untuk dapat di overlay di laboratorium (partially fabricated samples).. Lokasi pengambilan sampel pada ruas jalan Jatibarang-Palimanan Km Km 33.00, yang secara skematik dapat dilihat pada Gambar IV.9. Gambar IV.9 Gambar Skematik Ruas Jalan Jatibarang-Palimanan KM Ruas Jalan Palimanan-Jatibarang yang mempunyai LHR sekitar 9000 kend/hari, perkerasan eksistingya pada umumnya sudah mengalami kerusakan terutama pada Km sampai dengan km Jenis kerusakan yang terjadi adalah retakretak, deformasi permanen (alur) dan lubang. Segmen-segmen yang mengalami kerusakan cukup parah adalah pada km dan km untuk arah Jatibarang (Jakarta), sedangkan untuk arah Palimanan (Cirebon) pada km Untuk mendapatkan sampel lapangan ini dilakukan program Core Test. Core test adalah kegiatan untuk mendapatkan sampel perkerasan jalan dalam bentuk blok atau silinder dengan menggunakan alat coring dan cutter. Program Core test ini diterapkan pada jenis perkerasan di lapangan yang sudah melayani lalu lintas, yaitu terdiri dari 78

14 25 sampel silinder dan 2 buah sampel blok 40x40 untuk di overlay di laboratorium. Posisi pengambilan sampel silinder sesuai skema pada Gambar IV.9 beserta tebal lapisan-lapisan beraspalnya dapat dirangkum pada Tabel IV.6 Tabel IV.6 Tebal Tiap Lapisan Campuran Beraspal Hasil Core Drill Kode Lokasi ARAH CIREBON Arah Lajur Jejak Tebal Lapisan Beraspal (cm) Roda L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L Lambat OWT 4,5 3,5 10,0 Cepat OWT 4,1 9,1 3,0 5,0 8, Lambat OWT 3,0 5,5 4,5 4,5 IWT 3,2 5,4 5, Cepat OWT 3,8 5,1 5,3 3,9 4,2 8, Cepat OWT 5,5 6,0 6,0 5, Lambat OWT 2,7 4,0 3,7 5,8 4,2 ARAH JAKARTA OWT 4,1 5,0 6,3 7,5 Lambat IWT 2,2 3,2 5,0 7,8 Cepat OWT 3,5 5,4 7,2 4,4 5,0 7,5 Lambat IWT 4,5 6,0 5,5 4, OWT 3,5 5,6 5,0 7,0 5,0 Cepat IWT 3,5 3,0 7,8 8,0 5, Lambat OWT 3,6 4,5 5,5 6,5 Cepat IWT 3,7 5,0 6,3 8, Lambat OWT 4,0 5,5 6,0 3,0 IWT 4,2 5,2 6,0 4,5 Cepat OWT 4,0 4,0 4,8 5,8 7,8 3,0 IWT 4,1 3,7 6,5 4,0 4, Lambat IWT 3,5 5,0 6, Lambat IWT 4,0 3,6 3,2 3,6 7,0 Catatan : L1 sampai dengan L6 menunjukkan tebal lapisan beraspal mulai dari permukaan ke bawah. OWT = Outer Wheel Track ; IWT = Inner Wheel Track Secara lengkap foto-foto sampel lapangan hasil coring dapat dilihat pada Lampiran C. Khusus untuk pengambilan sampel blok 40x40 dilakukan pada lokasi STA CIWT arah Jakarta dan STA COWT arah Cirebon. 79