MENINGKATKAN NILAI STRUKTUR LAPIS PONDASI PERKERASAN JALAN LAMA DENGAN METODE CEMENT TREATED RECYCLED BASE (STUDI KASUS RING ROAD MUARA TEWEH)

Transkripsi

1 MENINGKATKAN NILAI STRUKTUR LAPIS PONDASI PERKERASAN JALAN LAMA DENGAN METODE CEMENT TREATED RECYCLED BASE (STUDI KASUS RING ROAD MUARA TEWEH) Bambang Raharmadi Aparat Sipil Negara Balai Besar Pelaksanaan Jalan Nasional VII Direktorat Jenderal Bina Marga Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat ABSTRAK Jalan Ring Road Muara Teweh merupakan jalur lingkar luar kota yang mempunyai peranan sangat strategis dan ekonomis yang nanti akan dilewati kendaraan dari luar kota bertonase berat. Kondisi Lapis perkerasan permukaan jalan lama beraspal HRS WC yang sudah mencapai akhir umur rencana, sehingga banyak terdapat kerusakan-kerusakan dikarenakan lapis pondasi jalan diperkirakan sudah mengalami penurunan kekuatan struktur. Selama ini peningkatan atau perbaikan hanya dilakukan dengan pelapisan ulang (overlay) yang akan menambah elevasi perkerasan jalan bila dilakukan terus menerus, berakibat akan terganggunya sistem drainase, ketinggian bahu jalan, dan median/kerb jalan. Salah satu upaya alternatif untuk memperbaiki perkerasan jalan lama dengan memanfaatkan teknologi recycling atau daur ulang. Cement Treated Recycling Base (CTRB) adalah teknologi stabilisasi pondasi jalan dengan sistem daur ulang campuran pada perkerasan jalan lama yang telah rusak. Prinsip dari proses ini adalah memanfaatkan material jalan lama yang sudah tidak memiliki nilai struktur untuk diolah dengan cara digaruk dan dihancurkan dengan alat mekanis dan ditambah bahan additive sehingga dapat dipergunakan kembali sebagai pondasi perkerasan jalan dengan nilai struktur yang lebih tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan semen terhadap nilai UCS untuk meningkatkan mutu perkerasan lama agar dapat digunakan sebagai lapis pondasi perkerasan jalan yang memenuhi syarat spesifikasi khusus CTRB. Prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini adalah mencampur bahan material existing dengan variasi kadar semen 5,5%,7,5% dan 9,5% terhadap berat kering untuk mengetahui sifat-sifat fisik dan mekanik dengan melakukan penguji kadar air, berat jenis, pemadatan modified, dan UCS pemeram 7 hari berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI). Hasil uji material perkerasan lama (existing) dari lokasi Peningkatan Jalan Ring Road Muara Teweh menunjukan bahwa termasuk kelompok CL-ML yaitu lanau tak organik, lempung kepasiran dengan plastisitas rendah berdasarkan klasifikasi tanah sistem USCS sedangkan menurut klasifikasi tanah sistem AASHTO termasuk pada kelompok A-4 yaitu tanah lempung lanau dengan plastisitas rendah dengan batas-batas konsintensi material adalah batas cair (LL) 17,%, batas plastis (PL),91% dan mempunyai indek plastisitas (PI) 6,29%. Perbaikan material existing dicampur dengan semen sangat berpengaruh dengan meningkatnya nilai Kuat tekan bebas (UCS) semula 4,52 kg/cm 2 setelah distabilisasi dengan kadar semen 9,5% meningkat sangat signifikan menjadi UCS 7hr maksimum 37,55 kg/cm 2, dan kadar semen optimum (PC opt ) 7,5% dengan nilai UCS 7hr optimum 31,00 kg/cm 2 kg/cm 2, ini memenuhi syarat Spesifikasi Khusus CTRB. Kata kunci : UCS, Perkerasan Lama, Lapis Pondasi, CTRB 8

2 PENDAHULUAN Latar Belakang Lapis perkerasan jalan adalah suatu lapis pada permukaan tanah yang dipadatkan dan diberi perkeras tambahan yang lebih kuat untuk dapat menahan beban lalu-lintas di atasnya. Untuk menjaga fungsi perkerasan jalan lebih lama, maka lapis perkerasan tersebut dirancang sedemikian rupa agar tidak cepat rusak atau lepas. Hal ini dapat teratasi dengan penemuan aspal yang berfungsi sebagai pelekat antar batuan / agregat. Dengan kombinasi agregat dan proses pencampuran aspal yang optimal akan mengasilkan suatu lapis perkerasan jalan yang kuat dan memiliki waktu layanan sesauai dengan umur rencana. Jalan Ring Road Muara Teweh merupakan jalur lingkar luar kota yang mempunyai peranan sangat strategis dan ekonomis yang nanti akan dilewati kendaraan dari luar kota bertonase berat. Kondisi Lapis perkerasan permukaan jalan lama beraspal HRS WC yang sudah mencapai akhir umur rencana, banyak terdapat kerusakankerusakan seperti alur (rutting), retak-retak, gelombang dan pelepasan butir (ravelling) dikarenakan lapis pondasi jalan diperkirakan sudah mengalami penurunan kekuatan struktur sehingga memerlukan peningkatan/ penanganan. Selama ini perbaikan atau peningkatan jalan hanya dilakukan dengan pelapisan ulang pada perkerasan lama (overlay) sehingga menambah elevasi jalan dan apabila dilakukan terus menerus akan menambah ketebalan lapis pekerasan yang berakibat terganggunya sistim drainase, ketinggian bahu jalan, dan median/kerb jalan. Salah satu upaya alternatif untuk memperbaiki kerusakan perkerasan jalan lama adalah dengan memanfaatkan teknologi recycling atau daur ulang yang akan mengurangi pemakaian material baru, perlindungan sumber daya alam, penghematan sumber daya dan penghematan biaya konstruksi. Cement Treated Recycling Base (CTRB)) adalah teknologi stabilisasi pondasi jalan dengan sistem daur ulang campuran pada perkerasan jalan lama yang telah rusak. Prinsip dari proses ini adalah memanfaatkan material jalan lama yang sudah tidak memiliki nilai struktur untuk diolah dengan cara digaruk dan dihancurkan dengan alat mekanis dan ditambah bahan additive sehingga dapat dipergunakan kembali sebagai pondasi perkerasan jalan dengan nilai struktur yang lebih tinggi. Selain dapat menghemat biaya, menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Nono (09) diperoleh bahwa kekakuan atau modulus lapis pondasi yang distabilisasi semen akan lebih tinggi dibandingkan modulus lapis pondasi agregat. Dengan modulus yang lebih tinggi maka dihasilkan koefisien kekuatan relatif yang lebih tinggi pula. Menurut Muda (09) dengan teknologi daur ulang campuran dingin aspal bekas dari jalan yang rusak tersebut, dapat membuat kekerasan mendekati beton, tetapi jalan lebih lentur, sehingga jika tanah dasarnya turun maka aspalnya juga akan ikut turun. 9

3 Perumusan Masalah Penelitian ini lebih di fokuskan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh semen terhadap nilai UCS dan kadar semen optimum Cement Treated Recycling Base (CTRB) agar dapat digunakan sebagai lapis pondasi perkerasan jalan yang memenuhi syarat teknis. Tujuan Penelitian Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh semen terhadap nilai UCS dalam meningkatkan kekuatan mutu perkerasan lama/existing agar dapat digunakan sebagai lapis pondasi perkerasan jalan yang memenuhi syarat teknis. 2. Mengetahui kadar semen optimum yang digunakan pada Cement Treated Recycling Base (CTRB). Batasan Masalah Penelitian ini akan melakukan pengujianpengujian terhadap material perkerasan lama/existing dengan kondisi terganggu (disturbed soil sample) dan yang distablisasi dengan semen. Peneltian ini dibatasi dengan hal-hal sebagai berikut : 1. Material perkerasan lama (existing) dari lokasi pekerjaan Peningkatan Jalan Ring Road Muara Teweh. 2. Bahan Cement Treated Recycling Base (CTRB) dengan variasi kadar semen 5,5%,7,5% dan 9,5%. 3. Pengaruh semen terhadap nilai UCS dan kadar semen optimum Cement Treated Recycling Base (CTRB) dalam meningkatkan kekuatan mutu perkerasan lama agar dapat digunakan sebagai lapis pondasi perkerasan jalan. 4. Bahan additive adalah semen Tonasa. METODE PENELITIAN Metode penelitian dari awal hingga berakhirnya penelitian mengacu pada diagram alir seperti pada Gambar 2.1 berikut : Materaial Jalan Lama (Existing) : Sifat-sifat fisik - Gradasi Butiran - Kadar Air - Berat Jenis - Batas Atterberg Sifat-sifat mekanik - Pemadatan - UCS Gambar 2.1 Mulai Menyiapkan material : Material Jalan Lama (Existing), semen dan Air Pengujian Material Semen PC I : - Berat Jenis Campuran CTRB (5,5%,7,5%, dan 9,5%) : Sifat-sifat fisik Kadar Air Sifat-sifat mekanik - Pemadatan - UCS Hasil Penelitian Selesai Air : - PH Diagram Alir Tahapan Penelitian

4 Indek Plastisitas (PI) % HASIL DAN PEMBAHASAN Jumlah tertahan (%) ,47 87,59 99,16 0,002 Semen yang digunakan adalah tipe I merk Tonasa dengan berat jenis 3,15 gr/cc dan air yang digunakan adalah air dari PDAM dengan hasil uji PH 5,, berdasarkan SNI (PH 4,5 8,5) memenuhi syarat untuk digunakan dalam stabilisasi semen. Penelitian dilakukan terhadap material jalan lama (existing) dalam kondisi terganggu (disturbed). Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini dibagi menjadi 2 (dua) kelompok utama yaitu uji sifat fisik dan sifat mekanis material jalan lama/existingi dan yang dicampuran semen (CTRB). Berdasarkan hasil uji distribusi ukuran butir tanah diplotkan dalam satu grafik logaritmik agar terlihat tren persentasi dari ukuran butir material yang seperti pada Gambar 3.1 berikut : HYDROMETER 0,006 0,01 0,02 mm No. 0 0,074 0,06 0,1 No. 80 No. 0 0,177 0,149 No. 50 No. 60 0,297 0,250 0,2 US. STANDARD SIEVE No. Saringan No. 0,4 No. 0,590 0,6 No. 8 No. No. 12 No. 16 No. 2,38 2,00 1,80 1,190 0,8 No. 4 4,76 8,35 3/8' 1/2' 12,70 9,52 Ukuran (in) 1' 3/4' 25, 19, 3' 2 1/2' 2' 1 1/2' 76, 63,50 50, 38, Jumlah Persen Lolos (%) Material Pekerjaan : Tanah Kuning (Ex. STA Desa Bukit Batu) : Percobaan II Menurut Hicks (02), distribusi ukuran butir dan batas-batas Atterberg digunakan sebagai dasar penilaian macam stabilisasi yang akan digunakan, dengan syarat ukuran butir tanah yang lolos saringan nomor 0 = 0,84 % < 25%, memenuhi syarat untuk distabilisasi dengan semen. Dari hasil pengujian Batas Atterberg didapat hasil berikut : - Liquid Limit (LL) = 17, % - Plastic Limit (PL) =,91 % - Plasticity Index (PI) = 6,29 % Dengan nilai PI = 6,29%, menurut batas-batas Atterberg tanah ini termasuk golongan plastisitas rendah dan memenuhi syarat sebagai material untuk distabilisasi dengan semen karena Plasticity Index (PI) nya % (Hicks 02 dan Spesifikasi Khusus CTRB). Klasifikasi Tanah Sistem USCS berdasarkan hasil batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI), yang diplotkan dengan diagram plastisitas, termasuk pada kelompok CL-ML yaitu lanau tak organik, lempung kepasiran dengan plastisitas rendah dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut : LEMPUNG (CLAY) 57,47 % 11,56 % Keterangan : * Agregat Kasar * Tertahan # 0 * Agregat Sedang * Lolos # 0,12 % 0,84 % * Agregat Halus Gambar 3.1 LANAU (SILT) 12,41 % HALUS SEDANG KASAR PASIR (SAND) KERIKIL (GRAVEL) Hasil Uji Distribusi Ukuran Butir Material Jalan Lama (Existing) 50 CL-ML BATAS ATAS CL CH OH-MH Didapat komposisi butiran adalah : - Agregat Kasar = 57,47 % - Agregat Sedang =,12 % - Agregat Halus = 12,41 % Tertahan # 0 = 11,56 % Lolos # 0 = 0,84 % 0- ML-OL Batas Cair (LL) % Sumber : Hendarsin (00) Gambar 3.2 Diagram Plastisitas Tanah Berbutir Halus Sistem USCS 11 A - 7-6

5 Berat isi kering (t/m3) Indek Plastisitas (PI) % ,0 2,0 2,0 2,0 2,000 Berdasarkan Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO berdasarkan hasil batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI), A - 6 A - 4 A yang diplotkan dengan diagram plastisitas, termasuk pada kelompok A-4 yaitu lempung lanau dengan plastisitas rendah dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut : A A Batas Cair (LL) % Sumber : Hardiyatmo (1996) Gambar 3.3 Nilai-nilai Batas Atterberg untuk Subkelompok A-4, A-5,A-6 dan A-7 1. Pengaruh Semen Terhadap Peningkatan Kekuatan Material Jalan lama (Existing) Hasil penelitian uji pemadatan menunjukan peningkatan berat volume kering maksimum ( dmax ) dan/atau menurunkan kadar air optimum (W opt ) dari material existing seperti pada Gambar 3.4 berikut : Peningkatan berat volume kering maksimum ( dmax ) dari material existing 2,0 t/m 3, setelah distabilisasi dengan kadar semen 9,5% meningkat menjadi menjadi dmax 2,260 t/m 3 dan penurunan kadar air optimum (W opt ) dari material existing 5,60% setelah distabilisasi dengan kadar semen 9,5% menjadi W opt 4,%. Peningkatan berat volume keringnya ( dmax ) dan/atau menurunkan kadar air optimum (W opt ) dari material existing dikarenakan pengaruh penambahan semen yang mengisi rongga pori material, pada saat kondisi material berisi air dan udara. Akibat adanya penambahan semen yang mengisi dalam rongga pori tanah, persentasi air yang dikandung tanah menjadi berkurang. Peningkatan partikel padat (semen) berdampak pada peningkatan berat volume keringnya dibandingkan pada kondisi material existing. Kuat tekan bebas (UCS) dari material asli 4,52 kg/cm 2 setelah distabilisasi dengan kadar semen 9,5% meningkat sangat signifikan menjadi UCS 7hr maksimum 35,58 kg/cm 2. Pengaruh penambahan semen terhadap peningkatan kekuatan, dikarena rongga pori material seluruh atau sebagian besar terisi oleh pasta semen dan partikel-partikel material secara meluas, terikat oleh semen pada titik-titik kontak yang menyebabkan butiran saling bersinggungan dan rongga porinya semakin kecil, maka semakin besar aksi sementasi semakin besar pula kekuatan CTRB dapat dilihat pada Gambar 3.5 berikut : 1, Kadar air (%) Gambar 3.4 Pengaruh Penambahan Semen Terhadap Berat Volume Kering dan Kadar Air Optimum. 12

6 Kuat Tekan Bebas (kg/cm2) CBR value (%) Opt. PC = 7,5 % Kuat Tekan Bebas (kg/cm2) Kuat Tekan Bebas (kg/cm2) Grafik UCS - % Semen Kadar Semen (%) Berat Isi Kering - Kuat Tekan Bebas 2,15 2, 2,25 2, Berat Isi Kering (t/m 3 ) PENGARUH SEMEN TERHADAP NILAI KUAT TEKAN BEBAS UCS 7 hari = 31,0 kg/cm 2 Garis Target UCS kg/cm2 Grafik UCS - % Semen y = -0,136x 2 + 4,566x + 4,525 R² = Kadar Semen (%) Cement content, % by dry weight of soil CS value (kg/cm2) PC min = 7,1 % PC max = 9,5 % Dari Gambar di atas, menunjukan bahwa makin berat Isi Kering CTRB makin meningkat juga nilai kuat tekan bebas (UCS) seiring dengan bertambahnya kadar semen. Gambar 3.5 Pengaruh Penambahan Semen Terhadap Nilai UCS Dalam proses perkembangan kekuatan, hidrasi semen membuat CTRB menjadi keras, masa ikatan pada campuran tanah semen yang menurut Mindess dan Young (1981), waktu ikatan dibutuhkan untuk terjadinya pengerasan semen pada beton dapat dibagi dua yaitu sebagi berikut : 1. Waktu ikatan awal (initial setting time) 2. Waktu ikatan akhir (final setting time) Waktu ikatan awal berkisar 1 sampai 2 jam, setelah pencampuran, dan ikatan akhir tidak boleh lebih dari 8 jam, setelahnya dilaksanakan pemeraman. Pengaruh berat isi kering terhadap Kuat tekan bebas (UCS) seperti gambar 3.6 berikut : Gambar 3.6 Pengaruh Berat Isi Kering Terhadap Nilai UCS 2. Kadar semen Optimum CTRB Salah satu tujuan dari penelitian ini, untuk mengetahui berapa persen semen yang ideal sebagai acuan desain lapis pondasi yang memenuhi syarat spesifikasi teknis. Berdasarkan hal tersebut di atas dan hasil penelitian di laboratorium, kadar semen optimum (PC opt ) yang digunakan terhadap nilai UCS seperti pada Gambar 3.7 berikut : Gambar 3.7 UCS miax 7 hari = 35,58 kg/cm 2 Kadar Semen Optimun Terhadap Nilai UCS Dari Gambar di atas menunjukan titik pertemuan antara kadar semen ideal dengan kuat tekan bebas, didapat kadar semen optimum (PC opt ) 7,5% dengan nilai UCS 7hr optimum 31,00 kg/cm 2 kg/cm 2 (memenuhi syarat Spesifikasi Khusus CTRB). Korelasi antara kadar semen (PC) dan kuat tekan bebas (UCS 7hr ) di dapat persamaan adalah : UCS 7hr = -0,136(PC) 2 + 4,566(PC) + 4,525 13

7 Opt. PC = 7,5 % Berat Isi Kering Maksimum ( Ton/m3 ) Opt. PC = 7,5 % Opt. PC = 6,0 % Opt. PC = 7,5 % Kadar Air Optimum ( % ) dimana daerah zona aman UCS 7hr 35,58 kg/cm 2 dengan PC 7,1 9,5 %. 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 PENGARUH SEMEN TERHADAP KADAR AIR OPTIMUM TANAH Grafik Kadar Air Optimum - % Semen OMC= 4,8 % Kadar Semen (%) Dengan kadar semen optimum CBR (PC 0% opt ) 7,5% diplotkan terhadap berat isi kering optimum CBR 95% 2,0 2,0 Dengan kadar semen optimum (PC opt ) 7,5% diplotkan terhadap kadar air optimum seperti dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut : Gambar 3.8 CBR = 99,00% Kadar Semen Optimun Terhadap Kadar Air Optimum Dari Gambar di atas, menunjukan titik pertemuan antara kadar semen optimum dengan kadar air optimum didapat hasil (W opt ) 4,80%. seperti dapat dilihat pada Gambar 3.9 berikut : CBR = 81,00% Grafik Berat Isi Kering Maksimum - % Semen MDD= 2,243t/m3 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Material existing yang diambil dari lokasi pekerjaan Peningkatan Jalan Ring Road Muara Teweh berdasarkan klasifikasi tanah sistem USCS termasuk pada kelompok CL-ML yaitu lanau tak organik, lempung kepasiran dengan plastisitas rendah, sedangkan menurut klasifikasi tanah sistem AASHTO termasuk pada kelompok A-4-(2) yaitu tanah lempung lanau dengan plastisitas rendah dengan batasbatas konsintensi tanah adalah batas cair (LL) 17,%, batas plastis (PL),91% dan mempunyai indek plastisitas (PI) 6,29%. 2. Pengaruh semen sangat besar (signifikan) dalam meningkatkan mutu CTRB dengan nilai UCS dari material existing 4,52 kg/cm 2 setelah distabilisasi dengan kadar semen 9,5% meningkat sangat menjadi UCS 7hr maksimum 37,559 kg/cm 2 dari berat total kering tanah. 3. Kadar semen optimum (PC opt ) 7,5% dengan nilai UCS 7hr optimum 31,00 kg/cm 2 kg/cm 2 (memenuhi syarat Spesifikasi Khusus CTRB). Saran 2, Kadar Semen (%) Gambar 3.9 Kadar Semen Optimun Terhadap Berat Isi Kering Optimum Dari Gambar di atas menunjukan titik pertemuan antara kadar semen optimum dengan berat isi kering didapat ( dmax ) 2,243 t/m 3. Adapun saran-saran yang dapat kemukakan untuk penyempurnaan penelitian CTRB adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengantisipasi kebutuhan lapangan dan memudahkan para praktisi teknis diharapkan OMC= 4,8 % 14

8 ada penelitian lebih lanjut pengaruh semen terhadap CBR. 2. Perlu adanya kajian lanjutan korelasi dengan tekan bebas (UCS) dan CBR baik untuk lapis pondasi. DAFTAR PUSTAKA Universitas Lambung Mangkurat Banjarmasin (). Pedoman Penulisan Karya Ilmiah. Penerbit Universitas Lambung Mangkurat. Banjarmasin Hendarsin, (00). Perencanaan Teknik Jalan Raya. Penerbit Politeknik Negeri Bandung Hardiyatmo, (1996). Mekanika Tanah I. Penerbit Gadjah Mada University Press. Yogyakarta Hardiyatmo, (). Stabilisasi Tanah Untuk Perkerasan Jalan. Penerbit Gadjah Mada University Press. Yogyakarta Pusat Litbang Prasarana Transportasi Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum, (07). Spesifikasi Khusus CTRB Bidang Jalan dan Jembatan. Jakarta Semen Portland Untuk Jalan (SNI ). Jakarta Tim Geoteknik Jurusan Teknik sipil, (09). Job Sheets Praktikum Uji Tanah. Politeknik Negeri Bandung Rommel, (1999). Buku Petunjuk Pratikum Mekanika Tanah. Universitas Muhammadiyah Malang Pradnyana, Indrasurya B. Mochtar, dan Catur Arif Prastyanto, (12). Optimalisasi Penggunaan Material Hasil Cold Milling Untuk Campuran Lapisan Base Couse Dengan Metode Cement Treated Recycling Base. Jurnal Teknik POMITS Vol. 1, No. 1 (12) 1 6 Nono, (09). Kajian Penggunaan Lapis Pondasi Agregat yang distabilisasi Semen. Volume 26, No. 2 Agustus 09 Muda, Anastasi H (09). Tinjauan Kuat Tekan Bebas dan Drying Shrinkage Cement Treated Recycling Base (CTRB) pada Rehabilitasi Jalan Boyolali - Kartosuro. Tesis Program Pasca Sarjana. Universitas Sebelas Maret Surakarta Badan Standar Nasional, (08). Cara Uji Penentuan Kadar Air Untuk Tanah Dan Batuan Dilaboratorium (SNI ). Jakarta Badan Standar Nasional, (08). Cara Uji Berat Jenis Tanah (SNI ). Jakarta Badan Standar Nasional, (1989). Cara Uji Kepadatan Berat Untuk Tanah (SNI ). Jakarta Badan Standar Nasional, (02). Metode Pengujian Kuat Tekan Bebas Campuran Tanah Semen (SNI ). Jakarta Badan Standar Nasional, (1994). Tata Cara Pembuatan Stabilisasi Tanah Dengan 15

9